2020311_161523_Aula+2+-+CA_CC_Lei+de+OHM_Componentes

Prévia do material em texto

ELETRICIDADE APLICADA
DIFERENÇA ENTRE CA E CC
LEI DE OHM
RESISTOR, INDUTOR E CAPACITOR
Professor: Daniel Carletti
E-mail: carletti.dan@gmail.com
A diferença entre CA e CC
• Uma corrente é considerada contínua (CC) quando não 
altera seu sentido, ou seja, é sempre negativa ou sempre 
positiva. A maior parte dos circuitos eletrônicos trabalham 
com corrente contínua.
• A corrente alternada é aquela que é invertida 
periodicamente, ora é positiva ora é negativa, fazendo 
com que os elétrons executem o movimento de vai-e-
vem. Encontramos essa corrente quando medimos a 
corrente da rede elétrica residencial.
A diferença entre CA e CC
Característica elétrica de materiais
• Os sinais elétricos caminham na velocidade da luz entre 
um ponto e outro, por exemplo:
• Sinal de radio
• Internet
• Televisão
• Supondo, por exemplo, um fio de cobre de pequena 
espessura.
• Mesmo um pedaço muito pequeno deste fio (1cm) é composto de 
uma quantidade muito grande de átomos de cobre (1020)
• Todo átomo de cobre possui um elétron livre em sua
camada de valência..
Característica elétrica de materiais
Característica elétrica de materiais
• Este elétron livre pode ser ‘empurrado’ por uma diferença de 
potencial e se movimentar na forma de corrente elétrica
• e- = -1,602 x 10-19 Coulomb 
• Mesmo em um pequeno pedaço de material há vários átomos, ou 
seja, vários elétrons livres e muita carga disponível para produzir 
corrente!
• Se a corrente é unidade de carga por segundo, 1A é uma 
quantidade muito grande de elétrons circulando!
• Considerando que este pedaço hipotético de fio tenha 16C de 
carga, a velocidade de fluxo deste total de cargas seria de:
1
16
Τ𝑐𝑚 𝑠 = 0,625 Τ𝑚𝑚 𝑠
Característica elétrica de materiais
• Não são os elétrons que se movem na velocidade da luz 
é a interação entre elétrons em um mesmo caminho, 
como uma onda.
Característica elétrica de materiais
• Em um fio de cobre ou outro material ainda mais fino, 
temos menos carga livre para movimentar
• Para criar 1A de corrente precisamos que esses elétrons se 
movam mais rapidamente
• O movimento dos elétrons passando pelos átomos de 
cobre provoca uma interação entre seus campos elétricos 
resultando em vibração dos átomos de cobre
Lei de Ohm - Resistência
• Quanto maior a tensão, maior será a quantidade de carga 
empurrada em um circuito fechado por segundo 
(corrente)
• Quanto mais carga fluindo por segundo, maior a 
velocidade de passagem dos elétrons pelo material
• Mais vibração dos átomos por consequência
• Resultado: calor!
Lei de Ohm - Resistência
• Por isso, quanto menor a seção transversal do condutor, 
mais energia é necessária para passar uma mesma 
quantidade de carga. Mais rápido o movimento dos 
elétrons e mais energia dissipada em forma de calor
• Resultado: necessária mais tensão para gerar a mesma corrente
• O campo elétrico gerado por cada átomo de cada 
material diferente também possui intensidades diferentes
• A relação entre tensão e corrente também depende do tipo de 
material
Lei de Ohm - Resistência
• A este efeito é dado o nome de ‘resistência elétrica’
• Habilidade de um material de dado tamanho e dada espessura de 
se opor ao fluxo de carga (corrente)
• A lei de OHM define:
Resistor é o elemento 
(dispositivo físico).
Resistência é a propriedade 
física do elemento. Relaciona a 
tensão e a corrente no elemento
Lei de Ohm - Resistência
• A unidade de resistência é dada em ‘Ohm’ ou Ω
• A resistência de um dado material é inversamente 
proporcional à área de seção transversal deste material 
(A), diretamente proporcional ao comprimento (L) deste 
material e dependente de uma constante do material (ρ)
• Bons condutores→ baixa resistividade
• Bons isolantes → alta resistividade
Resistores
• O resistor é um elemento passivo, ou seja, apenas 
absorve potência e energia elétrica.
• A potência entregue a um resistor é dada por:
ou
vip =
Riv =
2Rip =
R
v
p
2
=
Resistores
Exercício
• Para o circuito mostrado abaixo,
• Se vg = 1 kV e ig = 5mA, determine o valor de R e a potência 
absorvida pelo resistor;
• Se ig = 75 mA e a potência fornecida pela fonte de tensão é 3 W, 
determine o valor de vg, R e a potência absorvida pelo resistor;
• Se R = 300 Ω e a potência absorvida por R é 480 mW, determine 
vg e ig.
Capacitores
• O capacitor é um dispositivo passivo armazenador de 
energia
• Seu funcionamento se baseia na criação de campos elétricos
Capacitores
• Duas placas de material condutor são colocadas em 
paralelo separadas por um material isolante
• Quando uma tensão é conectada às placas, um acumulo
de cargas positivas se cria em uma placa e cargas
negativas em outra placa
Capacitores
• A atração entre as cargas das duas placas é tal que o 
capacitor mantém a sua carga mesmo após 
desconectada a fonte
• Este é o principio básico de armazenamento de carga do
capacitor
Capacitores
• Os capacitores se apresentam com muitos tipos 
diferentes, com construções diferentes, materiais 
diferentes e características operacionais distintas
• Polarização diferentes
• Nível de tensão suportada pelo dielétrico (isolante)
• Capacidade de armazenar carga
• Etc
Capacitores
• Símbolo:
• Unidade: Farad (F)
•Capacitor é o elemento (dispositivo físico)
•Capacitância é a propriedade física do elemento.
Capacitores
• A carga q armazenada no capacitor é proporcional à 
diferença de tensão v entre suas placas:
• A constante de proporcionalidade C é chamada de 
capacitância. Ela é diretamente proporcional à Área das 
placas e inversamente proporcional à distância entre 
elas:
• onde ε é a constante dielétrica do material isolante.
( ) ( )tCvtq =
d
A 
C

=
Capacitores
• A corrente que circula pelo capacitor é dada por:
• logo:
• A tensão em um capacitor 
• não pode variar instantaneamente
( )
( )
dt
tdq
ti =
( )
( )
dt
tdv
Cti =
Capacitores
1. Capacitores de poliéster: 
Utilizam um fino filme de poliéster como 
dielétrico. Apresentam variação da 
capacitância com a freqüência.
3. Capacitores de polipropileno: 
Usados quando é necessária uma 
tolerância muito pequena. 
Capacitância praticamente constante.
4. Capacitores eletrolíticos: 
Possuem polaridade definida. Utilizam um fino 
filme de óxido de alumínio como dielétrico. 
Possuem altos valores de capacitância e não 
devem ser usados em altas frequências.
5. Capacitores de Tântalo: 
São capacitores eletrolíticos cujo dielétrico 
é o óxido de tântalo, que permite reduzir 
suas dimensões. Utilizados em circuitos 
cuja capacitância deva ser constante com 
a temperatura e a frequência.
Indutores
• É um componente formado por uma bobina (fio enrolado) 
de N espiras.
• O material no interior da bobina pode ser o ar ou um material com 
característica magnética favorável (boa permeabilidade magnética)
• Seu funcionamento se baseia na magnetização do 
material no interior da bobina.
• Retirando-se a fonte de alimentação, o material retém a 
sua magnetização N espiras Área A
Indutores
• Corrente variável produz um campo magnético que 
também é variável. 
• Fluxo magnético induz uma tensão entre os terminais da 
bobina de acordo com a Lei de Faraday:
( )
( )
dt
td
Ntv

=
Indutores
• O fluxo magnético total na bobina é proporcional à 
corrente que o originou. A constante que faz esta 
proporcionalidade é chamada de indutância. Desta 
forma:
• Portanto:
( ) ( )tLitN =
( )
( )
dt
tdi
Ltv =
A corrente em um indutor 
não pode variar instantaneamente
Indutores
• Símbolo:
• Unidade: Henry (H)
Indutor é o elemento (dispositivo físico)
Indutância é a propriedade física do elemento.