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PRÁTICAS DE ELETRICIDADE E ELETROTÉCNICA 2019 Prof.a Julia Grasiela Busarello Wolff Prof. Léo Roberto Seidel GABARITO DAS AUTOATIVIDADES 2 PRÁTICAS DE ELETRICIDADE E ELETROTÉCNICA UNIDADE 1 TÓPICO 1 UNI AUTOATIVIDADE: Exercício de fixação. Repita o cálculo da máxima tensão admissível para os seguintes resistores: a) 1 kΩ e 1/8 W. b) 220 Ω e 1/2 W. c) 680 Ω e 1 W. R.: a) 11,18 V. b) 10,49 V. c) 26,08 V. TÓPICO 1 1 Defina, com suas palavras, o conceito de corpo eletricamente carregado. R.: O acadêmico deverá redigir um texto sobre o conceito de carga elétrica, que é a diferença entre o número de prótons e de elétrons num corpo. 2 Um determinado corpo elétrico possui um excesso de 5 × 1020 prótons. Qual é a carga elétrica deste corpo, em coulombs? R.: -0,32 μC. 3 Por um determinado condutor elétrico passaram 3,0 × 1026 elétrons num período de 8 segundos. Qual é o valor, em ampères, desta corrente elétrica? R.: 10 ampères. 4 A um corpo, inicialmente neutro, foram acrescentados 2 × 1012 elétrons. Qual é a carga elétrica final deste corpo? R.: 0,32 µC. 3 PRÁTICAS DE ELETRICIDADE E ELETROTÉCNICA 5 Pelo Quadro 2 verifica-se que a resistividade do ouro é maior do que a do cobre, ou seja, condutores feitos de cobre possuem menos resistência à passagem de corrente do que condutores construídos em ouro. Então, por que motivo alguns conectores elétricos são banhados a ouro? Pesquise a resposta e discuta com os colegas. R.: O ouro não oxida tal qual o cobre, desta forma a condutividade do material não se altera com o tempo. 6 Pesquise a resistividade da água e verifique se ela se classifica em condutor ou isolante, justificando a sua resposta. R.: A água pura possui uma resistividade extremamente alta e pode ser considerada como um isolante elétrico, porém esta água pura só existe em laboratórios de experimentos. Para todos os demais casos, a água é considerada condutora de eletricidade. 7 Um resistor de 100 ohms é ligado a uma bateria de 9 volts. Qual é a corrente que passa por este resistor? Qual é a potência dissipada? R.: Corrente de 0,09 ampères. Potência de 0,81 watts. 8 Um corpo, inicialmente sem carga elétrica, recebeu, durante 1 minuto, um fluxo constante de elétrons, de forma que ficou com uma carga de -42,0 coulombs. Esse fluxo equivale a uma corrente elétrica de quantos ampères? R.: 0,7 ampères. 9 Um objeto, inicialmente neutro, foi eletrizado e ficou com carga de +50 μC. Sobre esta informação é correto afirmar que: a) ( ) O objeto ganhou prótons. b) ( ) O objeto ganhou elétrons. c) ( ) O objeto perdeu prótons. d) ( x ) O objeto perdeu elétrons. e) ( ) O objeto perdeu ou ganhou nêutrons. 10 Uma lâmpada incandescente de 18 W é fabricada para trabalhar em 12 V. Calcule a resistência elétrica do filamento desta lâmpada e sua corrente nominal de funcionamento. R.: A resistência do filamento é 8 ohms. A corrente nominal é 1,5 ampères. 4 PRÁTICAS DE ELETRICIDADE E ELETROTÉCNICA 11 Determine as cores dos seguintes resistores: a) 120 Ω ±5% R.: Marrom, vermelho, marrom, dourado. b) 6,8 kΩ ±10% R.: Azul, cinza, vermelho, prata. c) 220 kΩ ±1% R.: Vermelho, vermelho, amarelo, marrom. TÓPICO 2 Exercício de fixação: Para cada associação de fontes, determine a tensão resultante VAB: R.: a) 13 V b) 7 V c) -7 V d) 13 V a) b) c) d) A 10 V + - + - 3 V B A 10 V + - + - 3 V B A -10 V + - + - 3 V B A 10 V + - + - -3 V B 5 PRÁTICAS DE ELETRICIDADE E ELETROTÉCNICA 1 Complete as lacunas com o termo mais apropriado apresentado entre parênteses: R.: Um amperímetro é um instrumento de medida que deve ser ligado em série (série / paralelo) com o equipamento que se deseja medir a corrente (tensão / corrente). O voltímetro é ligado em paralelo (série / paralelo) ao componente que se deseja medir a tensão (tensão / corrente). 2 Uma lâmpada incandescente de 25 watts é fabricada para funcionar em 220 volts. Qual é o valor da resistência do filamento desta lâmpada? R.: 1936 ohms. 3 Um resistor de 2 quiloohms é submetido a três diferentes valores de tensão em sequência: 10, 20, 30 e depois 40 volts. Qual é a potência dissipada por esse resistor para cada tensão? Esboce um gráfico da tensão aplicada × potência dissipada. O que você pôde verificar com este gráfico? R.: Potências (respectivamente a 10, 20, 30 e 40 V): 0,05 W; 0,2 W; 0,45 W e 0,80 W. FONTE: Os autores Análise do gráfico: a potência dissipada cresce exponencialmente, e não linearmente, com o aumento da tensão aplicada. 6 PRÁTICAS DE ELETRICIDADE E ELETROTÉCNICA 4 O que se pode afirmar em relação à resistência interna de um voltímetro ideal? R.: A resistência interna de um voltímetro ideal é infinita. 5 Um voltímetro registrou uma tensão de 8,62 volts na escala de 20 volts. Nesta escala, sua resolução é de 0,01 volts e sua precisão (ou exatidão) é de ± (0,8% + 3D). Qual é o erro absoluto desta medida? R.: O erro absoluto é 0,099 volts. 6 Um amperímetro digital registrou uma corrente de 187,56 miliampères (mA) na escala de 400 mA. Nessa escala, sua resolução é de 0,01 mA e sua precisão (ou exatidão) é de ± (1,0% + 3D). Qual é o erro relativo desta medida? R.: Erro relativo é 1,016%. 7 Escreva com suas palavras o que é um galvanômetro. R.: O acadêmico deve saber que o galvanômetro é um amperímetro de baixas correntes que mede a corrente em ambos os sentidos. 8 Utilizou-se um voltímetro para realizar a medição de uma tensão nos terminais de uma fonte de tensão contínua. Na escala de 40 volts, o resultado obtido foi 23,18 volts, já quando utilizada a escala de 400 volts, a medida registrada foi de 23,3 volts. Considerando-se no quadro a seguir as características elétricas de cada escala de tensão, calcule o erro relativo de cada medição. QUADRO 14 Escala Precisão Exatidão 40 V 0,01 V ± (1% + 3D) 400 V 0,1 V FONTE: Os autores R.: Na escala de 40 volts o erro relativo foi de 1,13%, e na escala de 400 volts o erro relativo foi de 2,29%. 7 PRÁTICAS DE ELETRICIDADE E ELETROTÉCNICA TÓPICO 3 1 Considere a Ponte de Wheatstone da Figura 38 com os seguintes valores de componentes: R1 = 4 kΩ; R2 = 2,2 kΩ e R3 = 10 kΩ. Qual deverá ser o valor de RX para que a ponte esteja equilibrada? R.: 5,5 kΩ. 2 A partir da figura apresentada, calcule o valor das tensões sobre os resistores através do método do divisor de tensão. Considere: R1 = 1,2 MΩ, R2 = 820 kΩ e VF = 20 volts. FIGURA 42 – CIRCUITO SÉRIE COM DOIS RESISTORES FONTE: Os autores R.: VR1 = 11,88 V; VR2 = 8,12 V. 3 O conceito do circuito divisor de tensão pode ser aplicado para qualquer número “m” de resistores ligados em série. Dessa forma, para conhecer a tensão sobre um determinado resistor RX, de uma associação série de “m” resistores, conforme demonstrado no circuito, o cálculo do divisor de tensão é dado pela Equação 1.16. 1 2 3 . XX F m RV V R R R R = + + +…+ Equação 1.16 8 PRÁTICAS DE ELETRICIDADE E ELETROTÉCNICA FIGURA 43 – ASSOCIAÇÃO SÉRIE DE “M” RESISTORES FONTE: Os autores Assim, considere cinco resistores ligados em série cujos valores são: 630 Ω, 850 Ω, 350 Ω, 520 Ω e 410 Ω. Calcule a tensão sobre cada resistor pelo método do divisor de tensão, considerando que a tensão aplicada a esta associação é de 36 volts. R.: 8,21 V; 11,09 V; 4,56 V; 6,78 V; 5,35 V (respectivamente). 4 Considere a Ponte de Wheatstone da Figura 38 com os seguintes valores de componentes: R1 = 200 Ω, R2 = 47 Ω, R3 = 310 Ω e RX = 600 Ω. A tensão da fonte é de 9 volts. Nessas condições, calcule o valor da tensão VCD. R.: A tensão VCD é -4,21 volts. UNIDADE 2 TÓPICO 1 1 (UCSal-BA) Um resistor de 100 Ω é percorrido por uma corrente elétrica de 20 mA. A d.d.p. entre os terminais do resistor, em volts, é igual a: a) ( x ) 2,0 b) ( ) 5,0 c) ( ) 2,0 x 10 d) ( ) 2,0 x 103 e) ( ) 5,0 x 103 9 PRÁTICAS DE ELETRICIDADE E ELETROTÉCNICA 2 (UFMG, 2010) Um professor pediu a seusalunos que ligassem uma lâmpada a uma pilha com um pedaço de fio de cobre. Nestas figuras estão representadas as montagens feitas por quatro estudantes: Considerando-se essas quatro ligações, é CORRETO afirmar que a lâmpada vai acender apenas: a) ( x ) na montagem de Mateus. b) ( ) na montagem de Pedro. c) ( ) nas montagens de João e Pedro. d) ( ) nas montagens de Carlos, João e Pedro. FONTE: <https://www.infoescola.com/fisica/corrente-eletrica/exercicios/>. Acesso em: 9 set. 2018. 3 (PUC-RIO, 2009) No circuito apresentado na figura, em que V = 12 V, R1 = 5 Ω, R2 = 2 Ω, R3 = 2 Ω, podemos dizer que a corrente medida pelo amperímetro A colocado no circuito é: R1 R2 A R3 a) ( ) 1 A. b) ( x ) 2 A. c) ( ) 3 A. d) ( ) 4 A. e) ( ) 5 A. 10 PRÁTICAS DE ELETRICIDADE E ELETROTÉCNICA 4 (UFF, 2008) Em residências antigas, era comum que todos os eletrodomésticos fossem ligados a um único circuito elétrico, em geral montado com fios de ligação finos. Um modelo deste tipo de circuito está esquematizado na figura a seguir, em que r representa a resistência total dos fios de ligação. Ao ligar eletrodomésticos com resistência baixa, como chuveiros elétricos, percebia-se uma diminuição no brilho das lâmpadas. chuveiro lâmpada lâmpada r Marque a alternativa que justifica tal diminuição no brilho das lâmpadas. a) ( ) A corrente total no circuito diminui, fazendo com que a diferença de potencial (d.d.p.) aplicada às lâmpadas diminua e, portanto, a corrente através delas seja menor. b) ( ) Embora a diferença de potencial (d.d.p.) nas lâmpadas permaneça a mesma, a corrente total no circuito diminui, diminuindo assim a corrente nas lâmpadas. c) ( ) A corrente total no circuito permanece a mesma, mas como a maior parte dela passa através do chuveiro, sobra menos corrente para as lâmpadas. d) ( ) A corrente total no circuito aumenta, aumentando assim a resistência das lâmpadas, o que diminui a corrente através delas. e) ( x ) A corrente total no circuito aumenta, causando maior queda de potencial através de r e diminuindo assim a diferença de potencial (d.d.p.) e a corrente nas lâmpadas. 11 PRÁTICAS DE ELETRICIDADE E ELETROTÉCNICA 5 (PUC-RIO, 2010) Três resistores idênticos são colocados de tal modo que dois estão em série entre si e ao mesmo tempo em paralelo com o terceiro resistor. Dado que a resistência efetiva é de 2 Ω, quanto vale a resistência de cada um destes resistores em Ohms (Ω)? a) ( ) 100 Ω. b) ( ) 30 Ω. c) ( ) 1 Ω. d) ( ) 10 Ω. e) ( x ) 3 Ω. 6 (UDESC, 2017/2) Os resistores R2 e R3 são ligados em paralelo e esta associação é ligada em série com o resistor R1, como mostra o circuito a seguir. A configuração final é ligada a uma pilha que fornece tensão V para o circuito. Considere a situação em que R1 = R2 = R3 = R. V R2 R3 R1 Analise as proposições em relação à eletrodinâmica. I- V1 = 2.V2 e i1 = 2.i2. II- V1 = 3.V3 e i1 = 3.i3. III- i2 = i3 e V2 = 2.V3. IV- a corrente elétrica total vale 2.V/3.R. V- a resistência elétrica total vale 3.R/2. Assinale a alternativa correta: a) ( ) Somente as afirmativas I, II e III são verdadeiras. b) ( x) Somente as afirmativas I, IV e V são verdadeiras. c) ( ) Somente as afirmativas I, II e IV são verdadeiras. d) ( ) Somente as afirmativas III, IV e V são verdadeiras. e) ( ) Somente as afirmativas II, III e V são verdadeiras. 12 PRÁTICAS DE ELETRICIDADE E ELETROTÉCNICA 7 (PUC-RIO, 2007) Quando as resistências R1 e R2 são colocadas em série, elas possuem uma resistência equivalente de 6 Ω. Quando R1 e R2 são colocadas em paralelo, a resistência equivalente cai para 4/3 Ω. Os valores das resistências R1 e R2 em Ω, respectivamente, são: a) ( ) 100 Ω. b) ( ) 30 Ω. c) ( ) 1 Ω. d) ( ) 10 Ω. e) ( x ) 3 Ω. 8 (UDESC, 2008) Em Santa Catarina, as residências recebem energia elétrica da distribuidora Centrais Elétricas de Santa Catarina S. A. (CELESC), com tensão de 220 V, geralmente por meio de dois fios que vêm da rede externa. Isso significa que as tomadas elétricas, nas residências, têm uma diferença de potencial de 220 V. Considere que as lâmpadas e os eletrodomésticos comportam-se como resistências. Pode-se afirmar que, em uma residência, a associação de resistores: a) ( ) em série; igual em todas as resistências. b) ( ) em série; dependente do valor de cada resistência. c) ( ) mista (em paralelo e em série); dependente do valor de cada resistência. d) ( ) em paralelo; independentemente do valor de cada resistência. e) ( x ) em paralelo; dependente do valor de cada resistência. 9 Identifique os nós, os ramos, os laços e as malhas do circuito elétrico a seguir: 1 2 V +– 5 4 i 3 FONTE: Os autores 13 PRÁTICAS DE ELETRICIDADE E ELETROTÉCNICA R.: 10 Considere o circuito elétrico seguinte: FONTE: Os autores V0 + – V1 V2 R1 R2 Sabendo que R1 = 10 Ω e que V2 foi medido tendo valor de 0,35.Vo, calcule o valor da resistência R2. Verifique que o valor de R2 não depende de Vo. R.: R2 = 5,38461 Ω. 11 Deduza as expressões para I1 e I2 em função de Io, R1 e R2 considerando o seguinte circuito: 14 PRÁTICAS DE ELETRICIDADE E ELETROTÉCNICA FONTE: Os autores I0 V0 R1 R2 I2I1 R.: e 2 1 1 2 . T RI I R R = + 1 2 1 2 . T RI I R R = + 12 Calcular a tensão Vo e a corrente em cada um dos resistores do circuito a seguir, sabendo que R1 = 0,75 Ω; R2 = 0,25 Ω e R3 = 0,15 Ω. O valor de Io é de 18 A. FONTE: Os autores I0 V0 R1 R2 R3 I1 I2 I3 R.: V1 = 0,75x18 = 13,5 V. V2 = 0,25 x 18 = 4,5 V. V3 = 0,15 X 18 = 2,7 V. I1 = I2 = I3 = 18 A, pois, o circuito está em paralelo. 15 PRÁTICAS DE ELETRICIDADE E ELETROTÉCNICA TÓPICO 2 (Questão única) Encontre os valores das correntes e das tensões indicadas em cada um dos circuitos a seguir utilizando os divisores de tensão e de corrente: a) R.: v1 = 8 V. v2 = 4 V. b) R.: v1 = 2 V. v2 = 10 V. I1 = 1,5 A. c) R.: v1 = 11,43 V v2 = 0,57 V v3 = 4 V 12 V V2 V12 Ω 1 Ω + – 2 Ω 12 V I110 Ω 8 ΩV2 V12 Ω 12 V 1 Ω 20 Ω 4 Ω 8 ΩV2 I1 V1 V3 16 PRÁTICAS DE ELETRICIDADE E ELETROTÉCNICA d) 12 V 1 Ω 2 Ω 8 Ω 4 ΩV1 V3 V2 I1 I2 R.: v1 = 4 V v2 = 8 V V3 = 4 V I1 = 1,6667 A FONTE: Adaptado de <http://www.uel.br/pessoal/ernesto/2ele028/lista_divisores_ tensao_corrente.pdf>. Acesso em: 14 dez. 2018. TÓPICO 3 1 Dado o circuito elétrico a seguir, determine: FONTE: Os autores 1 2 V12 = 10V 2Ω 3Ω 4Ω 1Ω 5Ω a) A resistência equivalente entre os pontos 1 e 2. b) A corrente elétrica em cada resistor. R.: R1 = 0,9 Ω R2 = 4 Ω R3 = 1,3333 Ω 17 PRÁTICAS DE ELETRICIDADE E ELETROTÉCNICA 2 Determine Vx e Ix no circuito elétrico seguinte: FONTE: Os autores FONTE: Os autores 4Ω 2Ω1Ω Vx 7A R1 3AIx R.: IX = (7.R1 + 42)/R1 A Vx = (49.R1 + 42)/(R1 + 6) V UNIDADE 3 TÓPICO 1 1 Calcule o circuito equivalente de Thévenin (RTH e VTH) responsável pela alimentação do resistor RL para o circuito da figura a seguir: 50V 5Ω 4Ω 20Ω B A RL R.: R// = (4 x 20)/(4 + 20) R// = 80/24 R// = 3,33 Ω. Rsérie = RTH = 5 + 3,33 Rsérie = RTH = 8,33 Ω 18 PRÁTICAS DE ELETRICIDADE E ELETROTÉCNICA IT = VTH/RTH IT = 50/8,33 IT = 6,00 A Então: RTH = 8,33 Ω e VTH = 50 V. 2 Calcule RTH e VTH para o circuito da figura seguinte: 100Ω 200Ω 50Ω a b 2kΩ 3kΩ10V FONTE: Os autores FONTE: Os autores R.: Rs = 250+ 3000 Rs = 3250 Ω. Rp = (3250 x 2000)/5250 Rp = 1238,10 Ω = RTH. Então: VTH = 10 V e RTH = 1238,10 Ω. 3 Resolva o circuito elétrico a seguir utilizando o método da superposição de fontes: 5A 4A 12V E 3Ω 8Ω6Ω 4Ω R1 R4 I1 I2 R2 R3 19 PRÁTICAS DE ELETRICIDADE E ELETROTÉCNICA R.: Nós consideramos uma fonte independente por vez, enquanto as outras fontes independentes são desligadas. Cada fonte de tensão deve ser substituída por 0 V (curto-circuito) e cada fonte de corrente deve ser substituída por 0 A (circuito aberto). Então, obtemos: 1º passo: curto-circuitar a fonte de tensão eabrir a fonte de corrente I2: Rp = (3 x 6)/(3 + 6) ∴Rp = 18/9 ∴Rp = 2 ohms. Rs = 4 + 8 = 12 ohms. Rp = (12 x 2)/14 ∴ Rp = 1,71 ohms. v’ = 5 x 1,71 ∴ v’ = 8,55 V. 2º passo: curto-circuitar a fonte de tensão e abrir a fonte de corrente I1: Req = (6 x 3)/ 9 ∴ Req = 2 ohms. Rs = 2 + 4 ∴ Rs = 6 ohms. Req = (8 x 6)/8 + 6 ∴ Req = 3,42 ohms. v’’ = 4 X 3,42 ∴ v’’ = 13,71 V. 3º passo: abrir as fontes de corrente I1 e I2: 20 PRÁTICAS DE ELETRICIDADE E ELETROTÉCNICA Req = 18/9 ∴ Req = 2 ohms. Rtotal = 2 + 4 + 8 ∴ Rtotal = 14 ohms. I = 12/14 ∴ I = 0,85 A. 5 Encontre o circuito equivalente de Millman para o circuito apresentado a seguir: R1 R2 R3 IL VLRLE1 E2 10V 5Ω 4Ω 2Ω 3Ω 16V 8V E3 FONTE: Boylestad (2012, p. 76) Utilizando o equacionário próprio deste teorema, determine: a) a tensão equivalente do circuito Eeq b) a resistência equivalente do circuito Req c) a corrente elétrica na carga IL d) a tensão na carga VL R.: 21 PRÁTICAS DE ELETRICIDADE E ELETROTÉCNICA a) b) c) d) 31 2 1 2 3 1 2 3 1 1 1eq EE E R R RE R R R + − + = + + 10 16 8 5 4 2 1 1 1 5 4 2 eqE + − + = + + 5 4 4 0,2 0,25 0,5eq E − += + + [ ]2 1,905 1,05eq eq E E V= = 1 2 3 1 1 1 1eqR R R R = + + 1 0,9524 1,05eq eq R R ohms= = eq L eq L E I R R = + [ ]2,264 0, ,572 0,9524 3L L I I A= = ∴ + [ ]. 1,72 L L L LV I R V V= = TÓPICO 2 1 Calcule a resistência equivalente, utilizando as transformações delta- estrela e estrela-delta, entre os terminais a e b do circuito a seguir: 22 PRÁTICAS DE ELETRICIDADE E ELETROTÉCNICA a b 30Ω 10Ω 10Ω 10Ω 20Ω 20Ω FONTE: <http://eletronworld.com.br/eletronica/conversoes-de-resistores-y-delta- e-delta-y/>. Acesso em: 13 nov. 2018. R.: Vamos começar efetuando a transformação da rede Y dos três últimos resistores do circuito, assim definimos: R1 = 20 ohms; R2 = 20 ohms; R3 = 10 ohms. 1 2 2 3 3 1 1 . . . R R R R R RRa R + + = 20.20 20.10 10.20 40 20 Ra Ra ohms+ += ∴ = 1 2 2 3 3 1 2 . . . R R R R R RRb R + + = 20.20 20.10 10.20 40 20 Rb Rb ohms+ += ∴ = 1 2 2 3 3 1 3 . . . R R R R R RRc R + + = 20.20 20.10 10.20 80 10 Rc Rc ohms+ += ∴ = 23 PRÁTICAS DE ELETRICIDADE E ELETROTÉCNICA Observe que agora transformamos aquela rede. Para ficar mais claro, veja o circuito a seguir junto com o modelo superposto das duas redes, já apresentado anteriormente. Nosso circuito ficará, então, da seguinte forma: FONTE: Os autores FONTE: Os autores Veja que agora ficou bem mais fácil efetuar os cálculos, pois temos resistores em paralelo e série, bastando apenas que façamos os cálculos conforme as associações de resistores. Efetuamos o paralelo dos resistores de cima e de baixo. Em seguida, somamos, pois os resultados estarão em série: Req1 = (24 X 40)/(24 + 40) = 960/64 = 15 ohms. Req2 = (30 x 40)/(30 + 40) = 1200/70 = 17,143 ohms. Req3 = 15 + 17,143 = 32,143 ohms. Então, temos o circuito a seguir: 24 PRÁTICAS DE ELETRICIDADE E ELETROTÉCNICA Agora, faremos o paralelo entre os dois resistores e, por fim, somaremos com o resistor de 13 ohms: Req = (32,143 X 80)/ (32,143 + 80) Req = 2571,44/112,143 Req = 22,93 ohms Rtotal = 22, 93 + 13 Rtotal = 35,93 ohms. 2 Calcule a resistência equivalente, utilizando as transformações delta-estrela e estrela-delta, entre os terminais a e b do circuito a seguir: 30Ω 20Ω 15Ω 10Ω25Ω a b 5Ω FONTE: <http://eletronworld.com.br/eletronica/conversoes-de-resistores-y-delta- e-delta-y/>. Acesso em: 13 nov. 2018. R.: Vamos começar efetuando a transformação da rede Y dos três últimos resistores do circuito, assim definimos: R1 = 10 ohms; R2 = 20 ohms; R3 = 5 ohms. 1 2 2 3 3 1 1 . . . R R R R R RRa R + + = 10.20 20.5 5.10 35 10 Ra Ra ohms+ += ∴ = 25 PRÁTICAS DE ELETRICIDADE E ELETROTÉCNICA 1 2 2 3 3 1 2 . . . R R R R R RRb R + + = 10.20 20.5 5.10 17,5 20 Rb Rb ohms+ += ∴ = 1 2 2 3 3 1 3 . . . R R R R R RRc R + + = 10.20 20.5 5.10 70 5 Rc Rc ohms+ += ∴ = Observe que agora transformamos aquela rede. Para ficar mais claro, veja o circuito abaixo junto com o modelo superposto das duas redes, já apresentado anteriormente. O resultado é Req = 36,25 ohms. TÓPICO 3 1 Sabendo-se que a velocidade angular de uma onda é ω = 2πf, ou, ainda, 2 T πω = , determine: a) A velocidade angular ω de uma onda cujo período é T = 10 s. R.: ω = π/5 [rad/s]. b) A velocidade angular ω de uma onda cujo período é T = 100 ms. R.: ω = π/0,05 [rad/s]. c) A velocidade angular ω de uma onda cuja frequência é f =1000 Hz. R.: ω = 2000xπ [rad/s]. d) A frequência f de uma onda cuja velocidade angular é ω = 60 rad/s. R.: f = 30/π [Hz]. e) A frequência f de uma onda cuja velocidade angular é ω = 100 krad/s. R.: f = (50 x 103)/π [Hz]. FONTE: <http://professorpetry.com.br/Ensino/Repositorio/Docencia_CEFET/Retifi- cadores/Tarefas_Exercicios/Lista_Exercicios_Sinais_Senoidais_2008_2.pdf>. Aces- so em: 14 out. 2018. 26 PRÁTICAS DE ELETRICIDADE E ELETROTÉCNICA 2 Quais são as principais vantagens do osciloscópio digital? E do analógico? R.: O osciloscópio é um instrumento de medição muito versátil. Apesar dele permitir apenas a visualização e análise de grandezas elétricas, a sua aplicação não se limita a este tipo de grandezas. Utilizando-se o transdutor adequado é possível usar o osciloscópio para a análise de sinais não elétricos, tais como temperatura, pressão, luminosidade etc. Embora os osciloscópios digitais tenham muito mais funcionalidades que os analógicos, os seus princípio de funcionamento, modo de utilização, comandos e métodos de medição são bastante parecidos. Na maioria das aplicações, o osciloscópio mostra como é que um sinal elétrico varia no tempo. Neste caso, o eixo vertical representa a amplitude do sinal (tensão) e o eixo horizontal representa o tempo. As principais vantagens do osciloscópio analógico são: • Permite determinar valores de tensão e temporais de um sinal. • Permite determinar a frequência de um sinal periódico. • Permite determinar a componente contínua (CC) e alternada (CA) de um sinal. • Permite detectar a interferência de ruído num sinal e, por vezes, eliminá- lo. • Permite comparar dois sinais num dado circuito, nomeadamente a entrada e a saída, permitindo tirar as mais variadas conclusões, tais como se um dado componente está avariado. • As principais vantagens do osciloscópio digital são: todas acima e, ainda, há outras potencialidades que surgem na utilização do modo ‘xy’, bem como nos osciloscópios digitais, que incorporam muitas funcionalidades adicionais. 3 Quais são as principais desvantagens do osciloscópio digital? E do analógico? R.: As principais desvantagens do osciloscópio analógico são: • Uma desvantagem é que os osciloscópios podem custar muitas vezes mais do que outros tipos de instrumentos de medição eletrônicos, tais como multímetros. • Eles também são muito sofisticados e tendem a ser caros para consertar, se danificados. • Você tem que aprender a manipular os controles do osciloscópio, a fim de obter o melhor sinal de mais alta fidelidade de um circuito, e isso pode demandar muita prática. 27 PRÁTICAS DE ELETRICIDADE E ELETROTÉCNICA • Os osciloscópios podem ser excessivamente sensíveis à interferência proveniente de circuitos próximas. • As principais desvantagens do osciloscópio digital são: • Os osciloscópios digitais possuem a função “AUTOSET”, com essa função, o osciloscópio ajusta automaticamente os controles verticais, horizontais e de “trigger”. Dessa forma, um sinal monitorado qualquer aparece bem definido na tela do instrumento sem que o usuário precise ajustar manualmente esses controles, o que às vezes é difícil para quem não está habituado a utilizar o equipamento. • A tecnologia digital permite a implementação de “softwares” para processamento de sinais no próprio osciloscópio. Assim, pode-se analisar, por exemplo, o espectro de frequências de um sinal monitorado deforma instantânea na própria tela do instrumento. A possibilidade de ligação desses osciloscópios com computadores permite que os dados sejam exportados e utilizados da forma desejada, necessitando para isso um programa compatível com a operação desejada. • O volume do instrumento é bem menor do que o dos osciloscópios analógicos, o que o torna mais fácil de transportar. 4 Leia a seguinte informação: Utilização do osciloscópio como amperímetro – assim como o osciloscópio, o multímetro tem como base a medida de uma tensão através de um voltímetro. Circuitos e componentes adicionais permitem a medida suplementar de resistência e corrente. a) Baseado nisso, proponha um circuito de medida de corrente para o osciloscópio, de modo que uma divisão vertical na escala de 0,1V/div corresponda a uma corrente de 1A. R.: Escalas: Vertical = 0,5 V/div; Horizontal = 100 μs/div. FONTE: Os autores 28 PRÁTICAS DE ELETRICIDADE E ELETROTÉCNICA b) Faça um desenho do esquema de ligação da ponta de prova, circuito de medida e circuito a ser medido. FONTE: BONFIN, Marlio. Introdução ao Osciloscópio. Curitiba: UFPR, s.d. Disponível em: http://www.eletr.ufpr.br/marlio/labeng1/aulas/exp9.pdf. Acesso em: 14 out. 2018. R.: FONTE: Os autores 5 Disserte sobre: a) Medições: R.: A tecla [MEASURE] é a tecla de função para medição automática. O menu de medição do seu osciloscópio é capaz de medir 28 parâmetros das formas de onda. Pressione [MEASURE] para entrar no menu de exibição de parâmetros que possui 5 zonas para exibição simultânea dos valores de medição atribuídos às teclas de função [F1~F5] respectivamente. Quando selecionar o tipo de medição de qualquer zona, pressione a tecla de função correspondente para entrar no menu de opção de tipo. O menu de tipo de medição permite selecionar tensão ou tempo. Selecione tensão ou tempo pressionando as teclas [F1~F5] para o tipo correspondente, e então retorne ao menu de exibição da medição. Pressione [F5] e selecione [TODOS OS PARÂMETROS] para exibir todos os parâmetros de medição de tensão e tempo. Pressione [F2] para selecionar o canal (a medida é exibida somente quando o canal está habilitado). Se não deseja mudar o tipo de medição atual, pressione [F1] para retornar para o menu de exibição de parâmetro de medida. 29 PRÁTICAS DE ELETRICIDADE E ELETROTÉCNICA b) Cursores: R.: Seu osciloscópio pode medir vários parâmetros das formas de onda automaticamente. Todas as medições automáticas podem ser feitas também pelos cursores. Usando os cursores, pode-se rapidamente medir tempo e tensão da forma de onda. c) Operações matemáticas: R.: Habilita as funções matemáticas de possíveis operações entre sinais advindos dos canais 1 e 2, ou seja, a função MATH (que faz soma, subtração, divisão e multiplicação) entre os sinais dos dois canais. Apenas uma operação matemática é permitida. O uso da seleção de subtração elimina a necessidade de primeiro inverter e então adicionar a forma de onda para operações de subtração. d) Auto scale ou auto set: R.: É o ajuste automático do osciloscópio. Essa função obtém um display de forma de onda estável. Ajusta automaticamente a escala vertical e horizontal, bem como o acoplamento, tipo, a posição, o declive, nível e as definições de modo de trigger (acionamento). 6 Considerando a figura a seguir, determine: a) Tensão de pico: R.: Vp = 10 V. b) Tensão pico a pico: R.: Vpp = 20 V. c) Período: R.: T = 5 ms. d) Frequência: R.: f = 200 Hz. FONTE: <http://professorpetry.com.br/Ensino/Repositorio/Docencia_CEFET/Re- tificadores/Tarefas_Exercicios/Lista_Exercicios_Sinais_Senoidais_2008_2.pdf>. Acesso em: 14 out. 2018. 30 PRÁTICAS DE ELETRICIDADE E ELETROTÉCNICA 7 Considerando a figura a seguir, determine: Escalas: Vertical = 1 V/div; Horizontal = 100 μs/div. Escalas: Vertical = 0,5 V/div; Horizontal = 100 μs/div. a) Tensão de pico: R.: Vp = 1 V. b) Tensão pico a pico: R.: Vpp = 2 V. c) Período: R.: T = 200 µs. d) Frequência: R.: f = 5 kHz. FONTE: <http://professorpetry.com.br/Ensino/Repositorio/Docencia_CEFET/ Retificadores/Tarefas_Exercicios/Lista_Exercicios_Sinais_Senoidais_2008_2. pdf>. Acesso em: 14 out. 2018. 8 Considerando a figura a seguir, determine: 31 PRÁTICAS DE ELETRICIDADE E ELETROTÉCNICA a) Tensão de pico: R.: Vp = 2 V. b) Tensão pico a pico: R.: Vpp = 4 V. c) Corrente de pico: R.: Ip = 1,4 A. d) Corrente de pico a pico: R.: Ipp = 2,8 A. e) Período: R.: T = 200 µs. f) Frequência: R.: 5 kHz. g) Defasagem entre tensão e corrente: R.: 90º. FONTE: <http://professorpetry.com.br/Ensino/Repositorio/Docencia_CEFET/Retifica- dores/Tarefas_Exercicios/Lista_Exercicios_Sinais_Senoidais_2008_2.pdf>. Acesso em: 14 out. 2018. 9 Faça a conversão de ângulos, conforme cada caso apresentado nos itens a seguir. Lembre-se de que: 2π = 360º, para tanto, faça uma regra de três em cada item e encontre o que é solicitado: a) 45º em radianos: R.: x =1/4xπ [rad]. b) 60º em radianos: R.: x =1/3xπ [rad]. c) π/4 em graus: R.: 45º. d) π/3 em graus: R.: 60º. e) 1,82π em graus: R.: 327,6º. 32 PRÁTICAS DE ELETRICIDADE E ELETROTÉCNICA f) 270º em radianos: R.: 3/2xπ [rad]. FONTE: <http://professorpetry.com.br/Ensino/Repositorio/Docencia_CEFET/Retificado- res/Tarefas_Exercicios/Lista_Exercicios_Sinais_Senoidais_2008_2.pdf>. Acesso em: 14 out. 2018. 10 Disserte sobre a importância dos osciloscópios digitais e analógicos na indústria. R.: O osciloscópio é um aparelho eletrônico que nos permite visualizar e analisar uma diferença de potencial em função do tempo em um gráfico bidimensional. O aparelho pode ser do tipo analógico ou digital. O modelo digital automatiza diversas medições e incorpora ainda mais funcionalidades ao analógico. O osciloscópio é um dos itens indispensáveis para especialistas da área de engenharia elétrica . O dispositivo também é capaz de ler sinais sonoros, vibrações de motor, entre outras. Os osciloscópios possuem ponta de prova que servem para levar o sinal de onde está medindo para o aparelho. FONTE: <http://professorpetry.com.br/Ensino/Repositorio/Docencia_CEFET/Retifica- dores/Tarefas_Exercicios/Lista_Exercicios_Sinais_Senoidais_2008_2.pdf>. Acesso em: 14 out. 2018.
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