aula2 eletricidade

Prévia do material em texto

Unidade 1
aula 2
Curso de Ciência & Tecnologia
Profº Me. Marcio Cerqueira. BiCT
e-mail:cerqueira.marcio@ufma.br
Resistencia
• São bipolos passivos, construídos para apresentarem resitência
elétrica entre dois pontos de um circuito;
• Um resistor ou resistência é um dispositivo elétrico muito
utilizado em eletrônica, com a finalidade de transformar energia
elétrica em energia térmica (efeito joule), a partir do material
empregado, que pode ser, por exemplo, carbono.
• Resistores são componentes que tem por finalidade oferecer
uma oposicão a passagem de corrente elétrica, através de seu
material.
• A essa oposição damos o nome de resistencia elétrica, que
possui como unidade ohm (Ω).
• O oposto a resistencia elétrica e a condutancia, dada em
Siemens (S )ou Mho (ʊ) . S = 1/ Ω.
Resistencia
• Materiais condutores
(muitos eletróns livres => baixa resistencia)
• Materiais isolantes
(poucos eletróns livres => alta resistencia)
• A resistencia elétrica é representada com a letra R e
sua unidade é o ohm (Ω)
Mili ohm = mΩ – 1mΩ = 10−3Ω
ohm = 1Ω
Kilo ohm = kΩ - 1kΩ = 1000Ω
Mega ohm = MΩ – 1MΩ = 10⁶Ω
Resistencia
• Código de cores
Resistencia
• Resistores Ideais - Dispositivos cujo valor de
resistencia, sob condições normais,
permanece constante
Resistencia
• Resistor de fio;
• Resistor de carbono;
• Potênciometro;
Resistencia
Capacitores
• São dispositivos cuja finalidade é armazenar cargas
elétricas nas armaduras;
• Ao se carregarem, acumulam energia potencial elétrica
devido ao campo elétrico formado na região entre as
armaduras;
• A representação em circuitos elétricos é ilustrada:
Capacitores
• Os capacitores também são chamados de
condensadores e os tipos mais comuns são de mica,
poliéster, cerâmica e eletrolítico.
Capacitores
• Capacitância
• Carga de um capacitor é a carga elétrica armazenada na
armadura positiva;
• Capacitância ou capacidade eletrostática é a grandeza que
indica a capacidade do componente de armazenar cargas,
expressa pela relação:
• V é a tensão entre as armaduras do capacitor, medida em
volt ;
• Q a carga da armadura positiva do capacitor, em Coulomb ;
• C a capacitância do capacitor, dada em Farad.
Capacitores
• Essa unidade é de ordem de grandeza elevada, por isso
costuma-se trabalhar com submúltiplos:
• Microfarad: 1 𝜇𝐹 = 10−6 𝐹
• Nanofarad: 1 𝑛𝐹 = 10−9 𝐹
• Picofarad: 1 𝑝𝐹 = 10−12 𝐹
• De maneira análoga aos resistores, os capacitores têm
valores padronizados de capacitância: 1 – 1,2 – 1,5 – 1,8 –
2,2 – 2,7 – 3,3 – 4,7 – 5,6 – 6,8 – 8,2 com fatores
multiplicativos da base 10;
• Os valores obtidos estão dentro da faixa estabelecida
anteriormente (μF até pF).
Capacitores
• Tabela de cores
•
Exemplo 1: Identifique a capacitância
e a tensão do capacitor
Capacitores
• Atualmente, os capacitores de poliéster metalizado apresentam
encapsulamento na cor laranja e os valores podem estar impressos de
forma direta, com a seguinte codificação:
• Se for número inteiro, está expresso em nF;
• Se for número fracionário, está expresso em 𝜇𝐹.
• A letra que acompanha o valor numérico representa a tolerância, de
acordo com o código:
• J = 5 % , K = 10 % e M = 20 %;
• O valor da tensão de isolação é impresso integralmente, sem código.
Capacitores
• Existe também um código específico para os capacitores de disco cerâmico;
• 2: primeiro algarismo;
• 2: segundo algarismo;
• 3: Algarismo multiplicador
– ou número de zeros;
• K: Tolerância, em picofarad.
Capacitores
• A capacitância dos capacitores eletrolíticos pode atingir a
ordem de 10000 𝜇F;
• Porém com baixos valores de tensão de isolação;
• A tensão de isolação é impressa diretamente no
encapsulamento.
Indutores
• São dispositivos constituídos de espiras ou fios enrolados
sobre um núcleo;
• Têm a finalidade armazenar energia potencial elétrica
com a criação de um campo magnético.
Indutores
CIRCUITOS ELÉTRICOS
• A grandeza física que está relacionada com a energia
fornecida às cargas elétricas é …
Grandeza 
física
Unidade 
SI
Aparelho 
de medida
Nome diferença de 
potencial
Símbolo
diferença de potencial
CIRCUITOS ELÉTRICOS
• A grandeza física que está relacionada com o número de
cargas elétricas que passam num circuito é …
Grandeza 
física
Unidade 
SI
Aparelho de 
medida
Nome Intensidade 
da corrente
Símbolo
Intensidade da corrente
CIRCUITOS ELÉTRICOS
• A grandeza física que está relacionada com a dificuldade
das cargas elétricas passarem através de um condutor é
…
Grandeza 
física
Unidade 
SI
Aparelho 
de medida
Nome Resistência 
elétrica
Símbolo
Resistência elétrica
CIRCUITOS ELÉTRICOS
• Lei de Ohm
U(V) I(A) U/I
2
I (A)
U(V)
4
6
12
2
4
6
0,02
0,04
0,06
0,12
100
100
100
100
12
porque a representação gráfica é
uma recta que passa pela
origem.
As duas grandezas são directamente
proporcionais
porque o quociente entre pares de
valores correspondentes é
constante
Lei de Ohm
• A diferença de potencial nos terminais de qualquer condutor
metálico filiforme, a temperatura constante, é directamente
proporcional à intensidade da corrente que o percorre.
• A expressão matemática que traduz a lei de Ohm:
Você sabe como?
Ligar uma lâmpada de tensão 110V
em uma rede de 220V sem que ela
queime?
LEI DE OHM
A lei de Ohm estabelece a lei de
dependência entre a causa (a ddp U) e o efeito
(intensidade de corrente elétrica i ) para um
resistor:
OHM, Georg Simon (1787-1854), físico alemão. É conhecido pelos
trabalhos sobre corrente elétrica, expostos em sua Teoria Matemática
dos Circuitos Elétricos (1827), em que apresentou a noção de
resistência elétrica e a lei que leva o seu nome.
U = Ri
RESISTOR ÔHMICO
É o resistor que obedece à Lei de Ohm, isto é, U é
diretamente proporcional a i (ou seja, R é constante para
um dado resistor, mantido à temperatura constante).
Curva característica de um resistor ôhmico:
POTÊNCIA ELÉTRICA DISSIPADA POR UM RESISTOR
Um resistor transforma toda a energia elétrica
recebida de um circuito em energia térmica; daí ser usual
dizer que um resistor dissipa a energia elétrica que recebe
de um circuito. Assim, a potência consumida por um resistor
é dissipada.
R
U
RiUiPot
²
² 
2 Lei de OHM - RESISTIVIDADE
A experiência mostra que a resistência elétrica de um
resistor depende do material que o constitui, de suas
dimensões e de sua temperatura.
A resistência R de um resistor em forma de fio, de
comprimento L e a área de seção transversal A, é dada por:
Onde, ρ é a resistividade do material.
A
L
R 
Im
ag
em
: 
SE
E-
P
E,
 
re
d
es
en
h
ad
o
 a
 p
ar
ti
r 
d
e 
im
ag
em
 d
e 
A
u
to
r 
D
es
co
n
h
ec
id
o
.
Variação da resistividade e da resistência com a temperatura:
em que: α é o coeficiente de temperatura.
)].(1[   )].(1[   RR
APLICAÇÕES DO EFEITO JOULE
O efeito Joule, embora seja um inconveniente
nas máquinas elétricas e nas linhas de
transmissão, por representar perda de energia
elétrica, tem grande utilidade em
aquecedores elétricos em geral: ferro elétrico,
chuveiro elétrico, fusíveis e lâmpadas
incandescentes.
Fusíveis
São dispositivos cuja finalidade é
assegurar proteção aos circuitos elétricos.
Sendo constituídos essencialmente de
condutores de baixo ponto de fusão, como
chumbo e estanho, que, ao serem
atravessados por corrente elétrica de
intensidade maior do que um determinado
valor, se fundem.
Os fusíveis devem ser colocados em série com os
aparelhos de um circuito. Abaixotemos alguns
tipos:
a) fusível de rosca; 
b) fusível de cartucho;
c) representação de fusível em circuito. 
Im
ag
em
: 
SE
E-
P
E,
 r
ed
es
en
h
ad
o
 a
 p
ar
ti
r 
d
e 
im
ag
em
 d
e 
A
u
to
r 
D
es
co
n
h
ec
id
o
.
Curto-circuito
Provoca-se um curto-circuito entre dois pontos de
um circuito, quando esses pontos são ligados por um
condutor de resistência elétrica desprezível.
Im
ag
em
: 
SE
E-
P
E,
 r
ed
es
en
h
ad
o
 a
 p
ar
ti
r 
d
e 
im
ag
em
 
d
e 
A
u
to
r 
D
es
co
n
h
ec
id
o
.
VOCÊ SABIA?
Modernamente, nos circuitos elétricos de
residências, edifícios e indústrias, em vez de fusíveis
utilizam-se dispositivos que têm base no efeito
magnético da corrente elétrica e são denominados
disjuntores.
Mas, afinal de contas, o que são disjuntores?
(2)
Disjuntor é uma chave magnética que
se desliga automaticamente, quando a
intensidade da corrente elétrica ultrapassa o
valor limite do dispositivo.
A sua função é proteger o circuito
elétrico no qual está inserido.
RESISTOR EQUIVALENTE
Inúmeras vezes tem-se necessidade de um valor de
resistência diferente dos valores fornecidos pelos resistores
de que dispomos; outras vezes, deve atravessar um resistor
corrente maior do que aquela que ele normalmente suporta
e que o danificaria. Nesses casos, deve-se utilizar uma
associação de resistores.
Em qualquer associação de resistores, denomina-se
resistor equivalente o resistor que faria o mesmo que a
associação.
ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES
Os resistores podem ser associados
basicamente de duas formas: série e paralelo.
GRAMÁTICA DA FÍSICA !
De acordo com o dicionário Aurélio da Língua
Portuguesa, associação significa combinação ou
união.
Associação em série
Vários resistores estão associados em série, quando são ligados
um em seguida do outro.
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
Na associação em série...
• Todos os resistores são percorridos pela mesma
corrente elétrica.
• As potências elétricas dissipadas são diretamente
proporcionais às respectivas resistências(1).
• A resistência equivalente é igual à soma das
resistências associadas:
• A ddp total é a soma das ddps parciais:
RRRRs  1 2 3
UUUU 
1 2 3
Associação em paralelo
Vários resistores estão associados em
paralelo, quando são ligados pelos terminais.
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
• Todos os resistores estão submetidos à mesma ddp.
• A intensidade de corrente total é igual à soma das
intensidades de correntes nos resistores associados:
• O inverso da resistência equivalente é igual à soma dos
inversos das resistências associadas:
• As potências elétricas dissipadas são inversamente
proporcionais às respectivas resistências.(3)
321 iiii 
321
1111
RRRRp

LEIS DE KIRCHHOFF
Lei dos nós
  saemchegam ii
i2
i1
i3
i4
  0)( resistoresreceptoresgeradores UUU
E1 E2
E3
E4
R1
R2
R3
i
LEI DAS MALHAS
E1, E4 são geradores.
E2, E3 são receptores.
R são resistores
Adotamos para E: (-) nos geradores e (+) nos receptores
LEI DE OHM GENERALIZADA
E1 E2
E3
E4
R1
R2
R3
i
A
B
  )( resistoresreceptoresgeradoresAB UUUU
Exercicios
1. No circuito mostrado na figura calcule a corrente,
a condutancia, e a potencia.
2. Calcular a resistencia equivalente do circuito
abaixo
Exercicios
3. Determine Io e Vo no circuito mostrado. Calcule a potencia
mostrada no resistor de 3ohm.