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Ministério da Educação Universidade Tecnológica Federal do Paraná - Campus Pato Branco Departamento de Engenharia Elétrica Análise de Circuitos Elétricos I Tema: Teoremas LINEARIDADE (HOMOGENEIDADE) 1. Na rede passiva (RP), composta unicamente por resistores determine vo a circuito aberto. Todas as redes Rp são as mesmas. 2. Seja a rede de três portas, que pode ser descrita por um conjunto de três equações: Onde rij são parâmetros a serem determinados. Medidas realizadas forneceram as seguintes informações: com v1=100V, v2=0V e v3=0V se obtém i1=10A, i2=-10A, i3=4A; quando v2=100V, v1=0V e v3=0V se obtém i2=12A, i3=7A; quando v3=100V, v2=0V e v1=0V se obtém i3=9A. Determine os rij. SUPERPOSIÇÃO 3. Determine o valor da fonte de corrente para que a tensão v seja igual a 3V. 4. Utilize superposição para encontrar os valores da corrente I. 5. No circuito, aplique superposição para determinar a corrente no resistor de 1Ω. 6. Utilize o princípio da superposição para determinar ISC. 7. Determinar vo utilizando superposição. 8. Pelo princípio da superposição, determine vb em função de Ia, Ic, K e R de modo que a tensão v2 seja nula. 9. Determine Io por superposição. 10. Determine ix por superposição. 11. No circuito, o elemento X é descrito pela relação, < ≥ = 0 v0 0 vv3i 2 Determine a tensão v e a corrente i, se: a) R1=2Ω, R2=4Ω, K=3, e=5V. b) R1=2Ω, R2=4Ω, K=3, e=10V. Ministério da Educação Universidade Tecnológica Federal do Paraná - Campus Pato Branco Departamento de Engenharia Elétrica Análise de Circuitos Elétricos I Tema: Teoremas 12. No circuito, V1=10V, V2=15V, R1=3,3kΩ, R2=2,2kΩ e R=5kΩ. Determine o valor de k para o qual a corrente i é igual a zero. É possível encontrar tal valor se V2<0? Mostre como ou explique porque não. THEVENIN E NORTON 13. Determine a corrente i aplicando o teorema de Norton. Repita aplicando o teorema e Thevenin 14. O circuito representa o modelo de um transistor. Determine os equivalente Thevenin e Norton entre os terminais E e C. Comprove seus resultados. 15. Determine a corrente iR aplicando o teorema de Thevenin. Comprove os seus resultados. Determine o equivalente Norton 16. O circuito linear (CL) das três figuras é o mesmo e está composto de fontes e resistências. Considerando os valores, determine a potência no resistor de 2Ω. 17. Determine o equivalente Thevenin (e Norton) do circuito entre os terminais A e B. Considere α>0. Compare seu resultado. 18. Determine o equivalente Thevenin (e Norton) do circuito entre A e B. Comprove seus resultados. 19. Determine o equivalente Thevenin (e Norton) entre A e B. Comprove seus resultados. 20. Um circuito ativo com dois terminais A e B é composto por resistores e fontes. Se é ligada uma fonte de tensão ideal eAB=5V entre A e B, circula uma corrente iAB=2A. Se é ligada uma fonte de corrente iAB=2A entre A e B, aparece uma tensão vAB=2A. Determine o equivalente Thevenin do circuito entre A e B. 21. No circuito, a) Determine as correntes nas fontes de tensão e a tensão nas fontes de corrente. b) Avalie os resultados do item anterior para α=1. c) Determine o equivalente Thevenin (e Norton) entre A e B. 22. Determine o equivalente Thevenin (e Norton) entre A e B. 23. No circuito, determine os equivalentes Thevenin e Norton entre A e B. Comprove seus resultados. Ministério da Educação Universidade Tecnológica Federal do Paraná - Campus Pato Branco Departamento de Engenharia Elétrica Análise de Circuitos Elétricos I Tema: Teoremas 24. No circuito, a) Aplicar o teorema de Tellegen para o balaço de potência. b) Determine o equivalente Thevenin entre B eC. 25. No circuito, a) Faça a análise do circuito pelos métodos estudados e verifique os resultados pelo teorema de Tellegen. b) Determine o equivalente Thevenin (e Norton) entre A e B. 26. No circuito, obter o equivalente Thevenin (e Norton) entre A e B. Comprove seus resultados. 27. Obter o equivalente Thevenin do circuito entre A e B. Comprove os seus resultados. Se α=1 quais são seus resultados? 28. Um circuito é formado por três resistências e três fontes CC. As resistências estão ligadas em triângulo com três vértices A, B e C e seus valores são RAB=2Ω, RBC=1Ω e RAC=3 Ω.As três fontes estão ligadas em estrela entre os vértices A, B, C e um ponto N. A fonte NA é de corrente de valor iNA=3A, a fonte NB é de tensão de valor vNB=3V e a fonte NC é de tensão de valor vNC=6V. Determine vAC. 29. Determine o equivalente Thevenin (e Norton) entre A e B. 30. Determine o equivalente Norton (e Thevenin) entre A e B 31. Determine os equivalentes Thevenin e Norton entre C e D. Comprove seus resultados. 32. Determinar os equivalentes Thevenin e Norton entre A e B e comprove seus resultados. 33. Determine os equivalentes Thevenin e Norton. 34. Determine os equivalentes Thevenin e Norton entre A e B para o circuito da figura. 35. Calcular a corrente que circula pelo amperímetro ideal a partir do equivalente Thevenin. 36. Se os circuitos da figura são ligados juntos: A com E e B com F, determine a tensão (magnitude Ministério da Educação Universidade Tecnológica Federal do Paraná - Campus Pato Branco Departamento de Engenharia Elétrica Análise de Circuitos Elétricos I Tema: Teoremas e polaridade) e a corrente (magnitude e polaridade) intercambiados pelos dois circuitos. 37. Um voltímetro com resistência interna R1 é conectado entre os nós C e D do circuito para medir a tensão na fonte de corrente. Determine a leitura do voltímetro se: a) R1=∞ (ideal) b) R1=1MΩ 38. Se, no circuito da questão anterior, a conexão entre A e B é aberta e um amperímetro de resistência interna Ri é inserido para medir corrente na fonte de tensão, qual será a leitura do amperímetro se: a) Ri=0Ω b) Ri=200Ω 39. Se no circuito anterior é ligado um amperímetro de resistência interna Ri entre os nós A e C, determine a leitura do instrumento. 40. Determinar o equivalente Thevenine Norton entre A e B. 41. Calcular o equivalente Thevenin e Norton: a) Dos pontos A e B para a esquerda. b) Entre C e D. 42. Determine os equivalentes Thevenin e Norton entre A e B. Qual é a corrente no resistor de 3Ω? 43. Determine os equivalentes Thevenin e Norton entre A e B. 44. Determine os equivalentes Thevenin e Norton entre A e B. 45. No circuito, a) Obter o equivalente Thevenin visto por RL e utilize este circuito equivalente para determinar a relação vo/vS. Obtenha o equivalente Norton. b) Verifique seus resultados pelo método nodal. 46. Determine o equivalente Norton (Thevenin) entre A e B. 47. Quando os terminais A e B de uma rede linear são curto circuitados, a corrente de A para B é de 6A. Quando se liga uma fonte de tensão de 80V em série som um resistor de 20Ω entre A e B (com o positivo da fonte no terminal A), a tensão entre A e B é de 100V. Determine o equivalente Thevenin e Norton da rede linear. 48. Nos circuitos determine o equivalente Thevenin (Norton) entre A e B e calcule a tensão e a corrente no resistor R. Ministério da Educação Universidade Tecnológica Federal do Paraná - Campus Pato Branco Departamento de Engenharia Elétrica Análise de Circuitos Elétricos I Tema: Teoremas 49. Determie o equivalente Nortonentre A e B. 50. A tensão vAB é medida com um voltímetro com resistência interna de 100kΩ. Qual é a leitura do voltímetro. 51. Determinar o equivalente Thevenin entre A e B. 52. Determinar i utilizando o teorema de Thevenin. Comprove seus resultados por superposição. 53. Pelo teorema de Thevenin, determine a corrente i. 54. Para o circuito, determinar o circuito equivalente mais simples em relação à rede R (ligado à rede R). 55. No circuito, o equivalente Thevenin entre C e D é v=3i+3. Determine v, i. MÁXIMA TRANSFERÊNCIA DE POTÊNCIA 56. Uma fonte de corrente real alimenta uma condutância G. Se os parâmetros da fonte são Ig Gg, determinar: a) A potência absorvida pela condutância em função de Ig, Gg e G. b) Deduzir o valor de G para que a potência fornecida pela fonte de corrente seja máxima e determinar o seu valor. 57. Seja uma rede linear, composta de fontes independentes e resistores, que tem dois terminais. Quando se liga nestes terminais um resistor de 3Ω, a resistência dissipa uma potência de 12W. Por outro lado, sabemos que a potência máxima que a fonte pode fornecer é de 25W. Determine a corrente que entregará a fonte quando forneça a potência máxima. 58. No circuito, determine o valor de k para que a fonte de corrente I consuma a mínima potência. 59. Considere o bipolo ativo n qual é ligada uma lâmpada de 100W que opera normalmente a 200V. Calcule uma resistência R que conectada ao bipolo absorva a máxima potência. Ministério da Educação Universidade Tecnológica Federal do Paraná - Campus Pato Branco Departamento de Engenharia Elétrica Análise de Circuitos Elétricos I Tema: Teoremas 60. Qual é a máxima potência que uma carga resistiva pode consumir se ela é ligada entre: a) A e B b) C e D c) A e C d) B e D 61. Uma rede linear tem uma tensão de 10V com uma carga de 10kΩ e de 4V quando a carga é de 1kΩ. a) Determine a máxima potência que a rede linear pode fornecer a uma carga resistiva, assim como o valor da resistência de carga. b) Encontre a eficiência no caso de uma carga de 5kΩ. 62. Se, no circuito, o fio que liga A com B é removido e substituído por uma resistência variável R1, qual é o valor de R1 para o qual absorve a máxima potência do circuito? Qual é o valor desta potência? 63. Se, no circuito, são ligados A com E e B com F, e além disso um resistor variável é ligado entre E e G, qual é o valor deste resistor para o qual absorve a máxima potência do circuito? Qual é este valor de potência? 64. No circuito, determine o valor de RL para máxima transferência de potência e calcule a potência dissipada em RL. 65. Determinar a máxima potência extraída por RL. 66. Determine RL de modo que se forneça potência máxima à carga RL. 67. Determine RL para máxima transferência de potência no circuito. 68. Determine a máxima potência absorvida por RL. 69. Determine a máxima potência em RL entregue pelo circuito. 70. Para que valor de X ocorre a máxima potência e qual é este valor? 71. Faça a análise da potência dissipada na caixa resistiva A que se desliza para abaixo. Para que valor de X a potência vale zero? Qual é o máximo valor que pode ter a potência? Ministério da Educação Universidade Tecnológica Federal do Paraná - Campus Pato Branco Departamento de Engenharia Elétrica Análise de Circuitos Elétricos I Tema: Teoremas 72. A ponte Wheatstone desequilibrada tem uma resistência Rg em série com um amperímetro. Calcule o valor da potência máxima para este circuito e a leitura do amperímetro. TEOREMA DE TELLEGEN 73. Faça a análise do circuito, determinando as tensões e correntes em todos os elementos, e comprove seus resultados utilizando o teorema de Tellegen. 74. Analise o circuito e comprove seus resultados utilizando o teorema de Tellegen. 75. No circuito, verifique o teorema de Tellegem. Qual é o valor de I? 76. Analisar o circuito pelos métodos estudados sabendo que E=16V e α=-5/6. Verifique seus resultados com o teorema de Tellegen. 77. No circuito, a) Uilizando o método de análise nodal determine as tensões nos nós A, B e C em relação ao nó D (de referência). b) Calcule a potência fornecida por cada uma das quatro fontes. c) Se α=1, verifique o teorema de Tellegen. 78. No circuito, a) Determine o sistema de equações do circuito para os métodos de análise estudados e escolha o que menos equações apresente para encontrar as tensões e correntes no elementos b) Utilize o teorema de Tellegen para comprovar seus resultados. TEOREMA DA SUBSTITUIÇÃO 79. Determine a tensão “e” do circuito e utilize o teorema da substituição para substituir a fonte por um resistor. 80. No Circuito, a resistência R muda de 1Ω para 2Ω. Utilize o teorema da substituição para encontrar a mudança de valor da corrente em R e inserir esta mudança no circuito. Ministério da Educação Universidade Tecnológica Federal do Paraná - Campus Pato Branco Departamento de Engenharia Elétrica Análise de Circuitos Elétricos I Tema: Teoremas 81. No circuito, determine ea e determine eo por meio do teorema da substituição. TEOREMA DE BLAKESLEY 82. Um circuito é formado por três resistências e três fontes CC. As resistências estão ligadas em triângulo com três vértices A, B e C e seus valores são RAB=2Ω, RBC=1Ω e RAC=3 Ω.As três fontes estão ligadas em estrela entre os vértices A, B, C e um ponto N. A fonte NA é de corrente de valor iNA=3A, a fonte NB é de tensão de valor vNB=3V e a fonte NC é de tensão de valor vNC=6V. Determine vAC. 83. Sem mudar nenhum braço resistivo, reduza a excitação (as fontes) para uma única fonte em cada circuito. 84. Determine a potência nas fontes de 4v e de 8v utlizando o deslocamento de fontes. 85. Para o bipolo ativo, determine o equivalente Thevenin utilizando deslocamento de fontes na resolução. 86. Se os bipolos ativos são equivalentes, qual será o valor de Io e de Re. Utilize deslocamento de fontes na resolução. 87. Analisar os seguintes circuitos utilizando o deslocamento de fontes de modo a ter um circuito composto por fontes de tensão e resistores. 88. Determine i1, i2 e i3. Utilize o teorema de Blakesley para fazer as transformações no circuito. 89. Determinar i1, i2 e i3. Utilize o teorema de Blakesley ppara fazer as transformações que julgue necessárias. 90. Nos circuitos, demonstrar que a potência entregue à fonte não muda se é feito o deslocamento. 91. Fazer as transformações adequadas de modo que o circuito: Ministério da Educação Universidade Tecnológica Federal do Paraná - Campus Pato Branco Departamento de Engenharia Elétrica Análise de Circuitos Elétricos I Tema: Teoremas a) Só tenha fontes de corrente. b) Só tenha fontes de tensão. TEOREMA DA RECIPROCIDADE 92. Aplicando o teorema da reciprocidade, determine a tensão entre os pontos a e b (tensão de circuito aberto) assim como a corrente que circularia do ponto a para o ponto b se eles estiverem unidos por um curto circuito. 93. Dado o circuito (a) e utilizando o teorema da reciprocidade, determine o valor de i2 em função de i1, Ig, e as resistências. 94. Nos circuitos da figura, sabe se que i1=0,6Ig, i2=0,2Ig, i1’=0,3Ig e i2’=0,5Ig. Usar o teorema da reciprocidade para calcular o valor de R1. Na figura (c) se sabe que pelo resistor R3 não circula corrente (i3=i3’). Calcular a constante K, assim como i3, R2,R3, R4. 95. Verifique o teorema da reciprocidade determinando: a) A relação v3/i1 quando uma fonte decorrente i1 é ligada entre o nó 1 e o nó de referência. b) A relação v1/i3 quando uma fonte de corrente i3 é ligada entre o nó 3 e o nó de referência. c) A relação i1/v3 quando uma fonte de tensão v3 é ligada entre o nó 3 e o nó de referência e i1 é a corrente que circula através do curto circuito entre o nó 1 e terra. d) A relação i3/v1 quando uma fonte de tensão v1 é ligada entre o nó 1 e o nó de referência e i3 é a corrente que circula através do curto circuito entre o nó 3 e terra. e) TEOREMA DA COMPENSAÇÃO 96. Demonstrar, pelo teorema da compensação, que ao variar a resistência R, a corrente I não sofre modificações. 97. No circuito, calcular a variação das correntes i1 e i2 quando a resistência de 2Ω aumenta em 1Ω. Sabe se que a=2. 98. No circuito, a resistência R muda de 1Ωpara 2Ω. Determine a mudança no valor da corrente que circula pela fonte de tensão. TEOREMA DE MILLMAN 99. Determinar as tensões vAN, vBN, vCN, e vDN aplicando o teorema de Millman. Ministério da Educação Universidade Tecnológica Federal do Paraná - Campus Pato Branco Departamento de Engenharia Elétrica Análise de Circuitos Elétricos I Tema: Teoremas DUALIDADE 100. Construir o circuito dual equivalente e resolver as correntes de malhas do dual. 101. Determine o dual para cada circuito. 102. Determine o dual do circuito. SIMETRIA 103. Utilizando o método da simetria, determine Rin. 104. Aplicando simetria, determine R, sabendo que a potência total consumida pela rede é de 1200W. 105. Utilize simetria para determinar Rab e Rcd. Todos os resistores são de 24Ω. 106. Baseado na simetris, encontrar Rab. MISCELANEOS 107. O circuito passivo da figura é o mesmo. Determine a corrente i. (Dica: utilize o teorema da reciprocidade e a linearidade) 108. Considere que o circuito passivo (CP) é o mesmo. Determine a tensão v no resistor de 3Ω. Utilize o teorema de superposição e linearidade. Ministério da Educação Universidade Tecnológica Federal do Paraná - Campus Pato Branco Departamento de Engenharia Elétrica Análise de Circuitos Elétricos I Tema: Teoremas 109. Determine o equivalente Thevenin entre a e b utilizando superposição. 110. Seja o circuito onde E1=50V e E2=120V. a) Determinar o equivalente Thevenin entre a e b e entre c e d para os blocos com linhas tracejadas. b) Dos resultados obtidos no item anterior, determine ix. c) Determine ix aplicando superposição no circuito original. 111. Calcular as correntes que circularão por R1 e R2 quando o valor de R1 aumentar em 2Ω. Supor um circuito passivo linear (Dica: utilizar o teorema da substituição e o princípio da superposição). 112. No circuito, se um resistor de 3Ω é conectado entre A e B obtemos vAB=6V e vCD=2V. Se é conectado um resistor de 1/2Ω entre A e B vAB=2V e vCD=3V. a) Determine o equivalente Thevenin e Norton entre A e B. b) Calcular vCD para circuito aberto. (Dica: utilizar substituição, superposição e linearidade) 113. Quando se conecta uma fonte de tensão v entre os terminais A e B, se obtém vCD=v/2 se os terminais C e D estão abertos. Quando se conecta um resistor de 5Ω entre C e D, a tensão vCD= v/3. Determinar vCD quando se conecta um resistor de 3Ω entre C e D (Dica: Utilize substituição, superposição e linearidade) 114. No circuito resistivo, quando Ig=8A e R=1Ω então u=28V e i=4A. Se deseja saber, aplicando o teorema de Tellegen, o valor de i quando Ig=6A e R=4Ω sabendo que, neste caso, u=24V. (Dica: aplique linearidade na entrada e na saída, depois aplique o teorema de Tellegen) 115. Calcular a corrente i aplicando o princípio da superposição e o teorema da reciprocidade. Comprovar seus resultados aplicando os teoremas de Thevenin e Norton e pelo Teorema de Millman. 116. No circuito, calcular a variação de I1, I2 e I3 quando R1 muda seu valor para 6Ω e R2 muda para 3Ω. Sabe se que I1=2A e I2=-2A. (Dica: Aplique o teorema da compensação em R1 e R2, depois superposição e divisores de corrente) 117. No circuito, calcular a tensão de circuito aberto vAB sabendo que a corrente de curto circuito entre A e B é de 3A. Ministério da Educação Universidade Tecnológica Federal do Paraná - Campus Pato Branco Departamento de Engenharia Elétrica Análise de Circuitos Elétricos I Tema: Teoremas 118. No circuito, calcular a corrente de curto circuito entre A e B se sabemos que a tensão vAB=5V a circuito aberto. (Dica: Ver as dicas do exercício anterior) 119. No circuito, determine a tensão de circuito aberto entre A e B. sendo que vAB=-10V. (Dica: Ver as dicas do exercício anterior) 120. No circuito, onde i=1/3A, calcular a corrente de curto circuito entre A e B. (Dica: Ver as dicas do exercício anterior) 121. No circuito: a) Determinar, pelo teorema da compensação, o valor de i quando R4 se incrementa em 2Ω. b) Aplicando o teorema de Thevenin (Norton), de tal modo que i fique explícita, determinar i quando R4 se incrementa em 2Ω. 122. Obter as correntes do circuito: a) Pelo teorema da compensação, se o resistor R=10Ω passa a valer R+∆R=15Ω. b) Pelo teorema de Thevenin. c) Pelo teorema da substituição quando R→∞. 123. Seja um circuito passivo linear de quatro terminais, onde são realizadas medidas de tensão quando é ligada uma fonte de corrente Is=1A a um único nó de cada vez (o outro terminal da fonte é ligado ao terra), obtendo se os seguintes resultados: • Fonte de corrente ligada ao nó 1: v1=90V, v2=30V, v3=-10V • Fonte de corrente ligada ao nó 2: v2=60V, v3=15V • Fonte de corrente ligada ao nó 3: v3=40V Determinar a tensão nos três nós quando três fontes de corrente são ligadas à rede simultaneamente: i1=10A no nó 1, i2=-10A no nó 2, i3=15A no nó 3. 124. No circuito, determine i: a) Utilizando transformação estrela-malha. b) Por circuito equivalente Thevenin entre B e C. c) Por superposição. d) Pelo teorema de Blakesley.
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