AULA 01 corrente, tensão e resitencia

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ELETRICIDADE APLICADA
CORRENTE E TENSÃO
INDICAÇÃO DE MATERIAL DIDÁTICO
CAPÍTULO 2 DO LIVRO TEXTO DA DISCIPLINA:
FERREIRA, Alex. ELETRICIDADE APLICADA, Rio de Janeiro, 2016.
O livro texto pode ser obtido pelo aluno através do seu ambiente virtual.
PLANO DE ENSINO
APRESENTACAO DO PLANO DE ENSINO/CORRENTE, TENSÃO, RESISTÊNCIA
POTÊNCIA ELÉTRICA, ENERGIA E EFICIÊNCIA
CIRCUITOS EM SÉRIE, LEI DE KIRCCHORFF DAS TENSÕES, DIVISOR DE TENSÃO
CIRCUITO EM PARALELO, LEI DE KIRCHHORFF DAS CORRENTES, DIVISOR DE CORRENTE
CIRCUITOS EM SÉRIE E PARALELO, CURTO CIRCUITO E CIRCUITO ABERTO
CARACTERÍSTICAS DA TENSÃO E DA CORRENTE ALTERNADAS
INDICAÇÃO DE MATERIAL DIDÁTICO
Considere um fio de cobre de pequeno comprimento cortado por um plano perpendicular ao seu eixo cujos terminais estão ligados a uma bateria, resultando na seção circular da Figura 1.1.
Figura 1.1 – Elétrons 
1.1 CORRENTE ELÉTRICA
A bateria, à custa da energia química, acumula cargas positivas em um terminal e negativas em outro. 
 O terminal negativo funciona como uma fonte de elétrons que são atraídos e se deslocam no sentido do terminal positivo da bateria.
O fluxo de carga (elétrons) através do fio é chamado de corrente elétrica
1.1 CORRENTE ELÉTRICA
A corrente elétrica é definida como a quantidade de carga (couloumb) dividida pela unidade de tempo (s)
A unidade de medida de corrente elétrica é o ampère (A)
Obs: Esta unidade do Sistema Internacional é nomeada em homenagem a André-Marie Ampère‎.
Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Ampere
(Eq. 1.1)
1.1 CORRENTE ELÉTRICA
Exemplo 1.1:
A carga que atravessa, a cada 64 ms, a superfície imaginária vista na Figura 1.2 é de 0.16C. Determine a corrente em ampères. 
Figura 1.2
1.1 CORRENTE ELÉTRICA
Resolução:
Utilizando a eq. 1.1:
Obs: Não se esqueça de colocar todas as unidades em seu múltiplos do S.I. (Sistema Internacional)
https://pt.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidades 
1.1 CORRENTE ELÉTRICA
Exemplo 1.2:
Determine o tempo necessário para que 4x1016 elétrons atravessem a superfície imaginária vista na Figura 1.2, se a corrente for de 5 mA.
1.1 CORRENTE ELÉTRICA
Resolução:
A unidade de carga (C) foi definida com a carga associada a 6,242x1018 elétrons. 
Dessa forma, podemos então calcular a carga associada a 4x1016 elétrons utilizando uma regra de três:
1.1 CORRENTE ELÉTRICA
Resolução (cont):
Isolando t na equação (1.1) temos:
1.2 TENSÃO
O fluxo de cargas descrito na seção anterior é causado por uma pressão externa ligada à energia que um corpo qualquer tem em virtude da sua posição: energia potencial.
Na bateria mostrada na Figura 1.1, reações químicas internas estabelecem o acúmulo de cargas negativas em um dos terminais, enquanto cargas positivas se acumulam em outro terminal.
1.2 TENSÃO
Esse posicionamento de cargas resulta em uma diferença de potencial entre os terminais.
Se conectarmos os dois terminais através de um condutor, os elétrons acumulados no terminal negativo fluirão para o terminal positivo.
A unidade de medida volt (V) foi escolhida em homenagem a Alessandro Volta
“Existe uma diferença de potencial de 1 volt (V) entre dois pontos se acontece um troca de energia de 1 joule (J) quando deslocamos uma carga de 1 coulomb (C) entre esses dois pontos”
1.2 TENSÃO
Uma diferença de potencial ou tensão sempre é medida entre dois pontos de um sistema. Alterando-se a escolha de qualquer um desses pontos, pode-se ter uma diferença de potencial diversa da obtida nos pontos anteriores.
Em geral a diferença de potencial entre dois pontos é definida por:
1.2 TENSÃO
Exemplo 1.3
Determine a diferença de potencial entre dois pontos de um sistema elétrico, se 60 J de energia forem gastos para deslocar uma carga de 20 C entre esses dois pontos.
Resolução:
Utilizando a equação 1.2: 
1.2 TENSÃO
1.2 TENSÃO
1.2 TENSÃO
Definições
Potencial: a tensão num ponto em relação a outro ponto no sistema elétrico. Normalmente o ponto de referência é o GND (ponto comum ou terra), cujo potencial é definido como zero.
Diferença de potencial: a diferença algébrica de potencial (ou tensão) entre dois pontos de um circuito.
Tensão: quando esse termo aparecer isolado, significa o mesmo que potencial.	
1.2 TENSÃO
Definições (cont.)
Diferença de tensão: a diferença algébrica de tensão ou de potencial entre dois pontos de um sistema.
Força eletromotriz (fem): força que estabelece o fluxo de carga (ou de corrente) em um sistema graças à aplicação de uma diferença de potencial.
1.3 FONTES DE CORRENTE CONTÍNUA (CC)
O símbolo usado para indicar uma fonte de corrente contínua é representado na Figura 1.2 
Exemplos: Baterias, célula solar.
Figura 1.2 – Símbolo para um fonte de tensão CC
1.4 GERADORES DE CORRENTE CONTÍNUA (CC)
O gerador CC é bastante diferente da bateria, tanto na construção como no modo de operação. Veja a Figura 1.3 
Para o propósito desse curso não faremos distinção entre os símbolos de uma bateria e de um gerador.
Figura 1.3 – gerador de corrente CC
1.5 FONTES DE ALIMENTAÇÃO
A fonte de corrente contínua mais comum em laboratório utiliza os processos de retificação e filtragem Em resumo, uma tensão alternada é convertida em uma tensão contínua. Veja a Figura 1.4. 
Figura 1.4 – Fonte de alimentação utilizada em laboratório
1.6 RESISTÊNCIA
O fluxo de carga através de qualquer material encontra a oposição de uma força semelhante, em muitos aspectos, ao atrito mecânico.
Essa oposição, resultante das colisões entre elétrons e entres elétrons e átomos do material, que converte energia elétrica em uma outra fonte de energia, tal como a energia térmica, é denominada resistência do material.
A unidade de medida é o ohm, cujo símbolo é a letra grega Ω
1.6 RESISTÊNCIA
1.6 RESISTÊNCIA (cont.)
O símbolo utilizado em diagramas de circuitos para representar a resistência aparece na Figura 1.5
e de medida é o ohm, cujo símbolo é a letra grega Ω
Figura 1.5 – Símbolo de resistência
1.7 TIPOS DE RESISTORES
1.7.1 Resistores fixos
Os resistores podem ser divididos em dias categorias: fixos e variáveis.
O mais comum dos resistores fixos de baixa potência é o resistor de carbono moldado como visto na Figura 1.6
Figura 1.6 – Resistor fixo de carbono
1.7 TIPOS DE RESISTORES
1.7.2 Resistores variáveis
Os resistores podem ter sua resistência alterada ao girar um botão, parafuso ou o que for apropriado. Normalmente possui três terminais e é conhecido como potenciômetro ou reostato.
O símbolo do potenciômetro é mostrado na Figura 1.7 
Figura 1.7 – Potenciômetro: (a) símbolo; (b) e (c) conexões tipo reostato; (d) símbolo de reostato
1.7 TIPOS DE RESISTORES
1.7.2 Resistores variáveis
Figura 1.8 – Potenciômetro e seu esquema 
1.8 CÓDIGO DE CORES
Há uma grande variedade de resistores, fixos e variáveis, suficiente para ter o valor da resistência escrita, em ohms, em seu encapsulamento. Entretanto alguns são pequenos e dessa forma não é possível ter esse valor impresso em seu corpo. Para esses resistores se utiliza o sistema de código de cores.
1.8 CÓDIGO DE CORES (cont.)
Figura 1.9 – Código de cores
Fonte: http://www.arduinoecia.com.br/2013/08/codigo-de-cores-de-resistores.html
ATIVIDADE ESTRUTURADA Nº 1
Pesquise, no livro texto ou em seu material de estudo e descreva o processo de condução da corrente elétrica em um material condutor de corrente elétrica.
Responda as seguintes perguntas:
1. Como se chama a lei que relaciona as três grandezas básicas em um circuito elétrico e quais são estas três grandezas?
2. Por um resistor conectado a um circuito circula uma corrente de 2,4 A. Qual é a quantidade de carga elétrica em coulombs que atravessa o resistor no período de 2 min.
3. Qual é a característica principal da estrutura atômica de um material que faz com que ele seja bom condutor de eletricidade? 
Entregar na próxima
aula:
Atividade individual em formato de relatório.
INSTRUÇÕES
A atividade estruturada é individual, deve ser apresentada sob forma de um relatório contendo o circuito obtido, com todos os valores dos componentes e todos os cálculos que tiverem sido necessários e deve ter as seguintes informações: 
Atividade Estruturada nº 1, nome do aluno, nome do professor, nome da disciplina, nome do curso e data. 
Essas instruções servem para todas as atividades propostas.
Bibliografia
Boylestad, Robert L. Introdução a Análise de Circuitos. São Paulo, . 10ª Ed. LTC, 2014.