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Circuitos Elétricos Corrente Contínua A corrente contínua (CC) ou Direct Current (DC) flui apenas em um sentido (do pólo positivo + para o pólo negativo - ), e possui um valor constante ao longo do tempo. Corrente Alternada A corrente alternada (CA) ou Alternate Current (AC), como o próprio nome sugere, “alterna” os valores de amplitude em cada instante de tempo, podendo também alternar o sentido de seu fluxo, a exemplo da corrente senoidal. Onda Senoidal A forma de onda senoidal é o tipo mais comum de corrente ou tensão alternada, pois é a forma como a maioria das usinas gera energia elétrica (através de geradores CA também conhecidos como alternadores) além de ser amplamente empregada na eletrônica e telecomunicações. Valor de pico Valor de pico (Peak Value) é o valor máximo de amplitude que a onda senoidal atinge. Valor de Pico a Pico Valor de pico a pico de uma onda senoidal corresponde a amplitude total entre os valores máximos positivos e negativos da onda Valor Instantâneo • Valor instantâneo é a amplitude da onda em um instante de tempo qualquer. Período e Frequência • Período é o intervalo de tempo necessário para que a onda complete um ciclo. • Frequência é o número de ciclos que ocorrem em um segundo. Período e Frequência O Período e a frequência possuem uma relação inversamente proporcional: Onde: [T] = s → segundo [f] = Hz ou c/s → Hertz ou ciclos por segundo Exercícios 1) Para a forma de onda senoidal abaixo, responda: A) Qual o valor de pico? B) Qual o valor instantâneo em 0,3 e 0,6 s? C) Qual o valor pico a pico? D) Qual o período? E) Quantos ciclos aparecem na figura? F) Qual a frequência da onda? 2) Calcule o período de uma forma de onda periódica cuja frequência seja: a) 50 Hz; b) 60 Hz; c) 1000Hz. 3) Considerando que as ondas dos itens a) e b) da questão anterior sejam senoidais, esboce os gráficos das mesmas. 4) Determine a frequência da forma de onda vista na figura abaixo. Exercícios Exercícios Representação Matemática A tensão ou corrente senoidal são comumente representadas no domínio do tempo: Tensão: Corrente: Onde: Up → Amplitude máxima da tensão (Valor de pico de tensão); Ip → Amplitude máxima da corrente (Valor de pico de corrente); t → tempo em segundos; ω → Velocidade angular. I= Ipsen (ωt) U= Upsen (ωt) Velocidade angular Multiplicando a frequência da onda f por 2π, resulta na frequência angular ω, a qual corresponde à variação angular da onda em função do tempo. ω = 2πf Deslocamento de Fase Tensões e correntes senoidais costumam apresentar diferenças de fase entre si. As formas de onda de tensão ou corrente podem estar atrasadas ou adiantadas, conforme o valor do ângulo θ: U= Upsen (ωt ± θ) Adiantamento de Fase I= Ipsen (ωt + θ) Atraso de Fase I= Ipsen (ωt - θ) Valor Médio O valor médio de qualquer tensão, corrente, ou forma de onda periódica é o valor de corrente contínua equivalente. Exemplos 1. Calcule o valor médio da seguinte forma de onda: 2. Calcule o valor médio da seguinte senóide: Exercícios 1. Calcule a velocidade média, em km/h, do seguinte gráfico de velocidade em função do tempo, o qual representa uma viagem de automóvel. 2. Calcule o valor médio da forma de onda exposta no gráfico a seguir: Valor Eficaz Sendo variável a potência instântanea de um circuito alimentado com corrente alternada, o Valor Eficaz está associado ao valor da Potência Média dissipada durante um ciclo de onda, correspondente ao valor equivalente de corrente ou tensão CC que dissipa a mesma quantidade de potência. Valor Eficaz Também conhecido como valor RMS (Root Mean Square), do inglês: “Raiz da Média Quadrática” de uma tensão ou corrente periódica. Pac = (iac) 2R = (Imsenωt) 2R = (Im 2sen2ωt)R Sendo: sen2ωt = ½(1 - cos2ωt) → Valor Eficaz Exercícios 1.) Uma fonte CA com tensão de pico Vp=100V, alimenta um resistor de 20Ω. Qual o valor da tensão CC que aplicada ao resistor irá dissipar a mesma potência? 2.) Sabe-se que as tensões residenciais são comumente dadas em valores eficazes de 110V ou 220V. Calcule o valor de pico destas tensões. 3.) Calcule os valores eficazes das seguintes formas de onda senoidais: Exercícios 4. 5. Encontre o valor eficaz das seguintes formas de onda periódicas: 4.) Determine os valores médios e eficazes das seguintes formas de onda abaixo: a) b) c)
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