02-Introdução à Eletricidade

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Eletricidade Aplicada
Introdução
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Circuito Elétrico - É a interconexão de elementos elétricos. 
Elementos Elétricos
Fontes de Tensão CC – Geradores CC, baterias, placas solares
Fontes CA – Geradores CA
Resistores, Indutores e capacitores.
Consumidores elétricos – Equipamentos consumidores de energia ex: lâmpadas, motores, equipamentos eletrônicos, amplificadores etc.
Carga elétrica – também conhecida como uma propriedade das partículas atômicas da matéria e é medida em Coulombs
Os circuitos elétricos são utilizados para realizar inúmeras tarefas tornando a vida do ser humano mais confortável. 
O objetivo do curso é verificar a interação entre os diversos elementos que fazem parte de um circuito elétrico.
Tensão Elétrica
Para o circuito elétrico funcionar é necessário ter tensão para produzir corrente elétrica.
O acúmulo de cargas nos pólos da bateria ocorre por meio de processos químicos internos e produz uma diferença de potencial entre os terminais
Com os terminais em aberto a pressão/tensão que as cargas impõem nos terminais não é suficiente para produzir corrente.
Mas no momento que o circuito é fechado as cargas elétricas(negativas) tendem a fluir da região de menor potencial para a de maior potencial.
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Corrente elétrica – Fluxo de carga por unidade de tempo, medido em amperes(A).
Embora saibamos que quem se move são os elétrons por convenção adotaremos o sentido inverso como se quem se movessem fossem as cargas positivas. Esta convenção foi proposta por Benjamim Franklin inventor americano.al
Tensão elétrica – Pode ser definida como sendo o trabalho necessário para transferir uma carga unitária através de um elemento elétrico, medido em volts (V).
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A queda de tensão de A para B, =5V
=-5V
Pode ser representado também da seguinte forma:
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Na transferência de carga através de um elemento é realizado trabalho ou podemos dizer que a energia é fornecida. Esta energia pode ser fornecida ou absorvida por este elemento:
Se uma corrente entra pelo terminal positivo da tensão sobre o elemento existe uma força eletromotriz(tensão) externa fornecendo energia. Neste caso o elemento estará absorvendo energia do circuito.
Se uma corrente entra pelo terminal negativo da tensão este elemento estará entregando energia ao circuito externo. 
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Potência Elétrica
A velocidade com que o a energia ou trabalho é realizada no elemento é definida como potência elétrica. 
Convencionou-se que a potência calculada pela equação anterior é da corrente entrando pelo terminal positivo da tensão no elemento. Convenção de sinal passivo, pois se o elemento absorve tensão terá sinal positivo.
 
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Energia Elétrica
Como a potência é energia por unidade de tempo podemos calcular a energia de elementos a partir da potência. Energia é a capacidade de realizar trabalho. As concessionárias medem energia em watts-hora (Wh)
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Sistema Elétrico
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Matriz Energética Brasileira por fonte
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Sistema elétrico
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Torre de Transmissão
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Elementos ativos e Passivos
Elemento passivo – Se a energia entregue a ele é sempre positiva. Resistores, capacitores e indutores.
Elemento ativo – Elementos que em algum momento fornece energia ao circuito. Fontes, baterias, geradores, circuitos eletrônicos que precisam de alimentação.
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Exercício – Calcule a potência fornecida por cada uma das fontes
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Quanta energia em kWh uma lâmpada de 100W consome em duas horas?
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Exercício - Calcule a potência absorvida por cada um dos elementos 
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Lei de Ohm
A relação de tensão e corrente em um resistor é dada pela lei de ohm e pode ser escrita da seguinte forma:
A resistência é a capacidade de um elemento resistir ao fluxo de corrente. Dependendo do valor de R pode ser considerado um bom condutor ou isolante em diferentes proporções.
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Curto-circuito – é um elemento de circuito em que a resistência entre dois pontos se aproxima de zero.
Circuito aberto – é um elemento de circuito em que a resistência entre dois pontos se aproxima do infinito.
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Nós, Ramos e Malhas
Ramo – Representa um elemento único de circuito como fonte de tensão, corrente ou resistor
Nó – É o ponto de interconexão entre dois ramos
Malha – Qualquer caminho fechado em um circuito.
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Elementos em série e em paralelo
Elementos em série – Se compartilharem exclusivamente um único nó.
Elementos em paralelo – Se estiverem conectados aos mesmos nós e consequentemente apresentarem as mesmas tensões.
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Associação de resistores
Para resistores em série:
Para resistores em paralelo: (Mais usados em instalações elétricas
Se tivermos apenas 2 resistores em paralelo
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Encontre os resistores equivalente dos circuitos abaixo:
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A)
B)
C)
Encontre os resistores equivalente dos circuitos abaixo:
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Exercício - Determine a resistência equivalente entre os terminais A e B
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60 ohms
R11
Leis de Kirchhoff
Lei dos nós – A soma algébrica das correntes que entram em um nó é zero. Ou a soma algébrica das correntes que saem de um nó é zero.
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Determine a corrente I1 nas tres situações abaixo
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Lei das Malhas – A soma algébrica das tensões em uma malha é zero independente do sentido em que a malha é analisada.
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Associação de fontes
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Associação de Fontes
As fontes de tensão reais possuem limitação da corrente máxima de saída.
Fontes de Tensão em Série – As tensão resultante é obtida pela soma algébrica.
Fontes de Tensão iguais em paralelo – Ampliam a corrente máxima do conjunto. 
Ex: Associação de módulos solares.
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Pilhas em Série
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Pilhas em Paralelo
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Exercício
Um parque solar precisa ter no barramento CC no momento de máxima potência uma tensão de 304V (cc) e uma corrente de 10A. Sabendo que você só tem disponível painéis de 19V e 1A proponha um arranjo para interligação desses módulos e a quantidade necessária. 
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Divisor de Corrente
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A corrente em dois ramos se divide de forma proporcional às resistências dos ramos
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Divisor de Tensão
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A tensão deve ser dividida entre resistores de forma proporcional ao valor das resistências.
Encontre as tensões dos circuitos a seguir
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Calcule a queda de tensão no condutor de cobre sabendo que a resistência é de . A potência da lâmpada em 110V é de 90W.
Determine a queda de tensão nos condutores. Qual a tensão entregue à lâmpada, qual a corrente e a potência dissipada considerando que a distância da fonte até a lâmpada é de 5m?
Dica: Desenhe o circuito e lembre de considerar que o cabo possui resistência
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Repita o exercício considerando que a distância da fonte até a lâmpada é de 200m
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Encontre as correntes e tensões dos circuitos
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Calcule a potência dissipada no resistor de 3 ohms
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Instrumentos de medição
Voltímetro
 Medição de tensão. 
Deve ser conectado em paralelo com o elemento a ser medido.
Possuiresistência interna muito grande para não interferir no circuito
Amperímetro
Medição de corrente
Deve ser ligado em série com o ramo a ser medido
Possui resistência interna muito pequena para não interferir no circuito
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Instrumentos de Medição
Ohmímetro
Medição de resistência
Multímetros
Medem resistência, corrente e tensão
Instrumentos digitais
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Rendimento
Nenhum sistema ideal possui rendimento de 100%
Perdas estão presentes nas mais diversas formas
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Se o intervalo de tempo for constante
Rendimento em motores
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Perdas por efeito Joule nos enrolamentos
Perdas por atrito no eixo
Exercício – Qual deve ser a corrente que circula em um motor de 1HP/127V com rendimento de 80%?
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Exercício – Qual deve ser a corrente que circula em um motor de 2CV/127V com rendimento de 70%?
Pesquise no Google a relação entre HP, CV e Watt
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Distribuição do Consumo de Energia Elétrica - Residencial
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Referências
Sadiku – Fundamentos de Circuitos Elétricos
Creder – Instalações Elétricas
Mendes, f - Eletricidade Básica – e-tec
Pereira, Edison - Eletricidade Aplicada 
Eletricidade Básica- Gussow
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