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Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Amazonas – IFAM Circuitos Elétricos – Exercícios 1 – Prof.: Américo Carnevali Filho 1 A carga total que entra por um terminal de um elemento é dada por )54( 3 ttq −= mC. Calcule o valor da corrente i em t = 0 e t = 2 s. 2 A corrente que entra por um terminal é dada por )2sen1( ti += A. Calcule a carga total que entrou pelo terminal entre t = 0 e t = 1,5 s. 3 Ache a carga que entrou em um elemento em função do tempo t quando i = (8t 2 − 4t) A, t 0. Considere q (0) = 0. 4 A carga total que entrou em um elemento de circuito é q (t) = 4 sen 3t C quando t 0 e q (t) = 0 quando t < 0. Determine a corrente neste elemento de circuito para t 0. 5 A corrente em um elemento de circuito é i (t) = 4 sen 3t A quando t 0 e i (t) = 0 quando t < 0. Determine a carga total que entrou no elemento de circuito para t 0. 6 (i) Um cabo de aço (resistividade 71000,3 −= m) de bonde tem área de seção transversal A = 56,0 cm2. Qual a resistência de 10,0 km de cabo? Repita se: (ii) 71000,6 −= m, A = 46,0 cm2; (iii) 71020,7 − m, A = 40,0 cm2. 7 Um fio condutor tem diâmetro 1,0 mm, comprimento 2,0 m e resistência 50 m. Qual é a resistividade do material? 8 A tensão nos terminais de uma fonte de tensão é tv 2sen6= V. Ache a potência fornecida pela fonte a qualquer tempo e a energia fornecida pela fonte entre 0 e t segundos, se a carga que deixa o terminal positivo é tq 2cos2−= mC. 9 A potência entregue a um elemento é tep 824 −= mW e a carga que entra pelo terminal positivo é )22( 4teq −−= mC. Calcule (a) a tensão sobre o elemento e (b) a energia entregue ao elemento entre 0 e 0,25 s. 10 Um bipolo é atravessado por uma corrente de 100 mA entre os instantes t = 0 e t = 100 ms. A partir desse instante a corrente é nula. • Esboce um gráfico para representar essa corrente como função do tempo. • Qual é a carga total que atravessa o bipolo? • Qual é a carga que atravessa o bipolo até o instante t? • Esboce um gráfico para representar a carga que atravessa o bipolo em função do tempo. 11 Um bipolo é atravessado por uma corrente de 100 mA entre os instantes t = 0 e t = 100 ms e −100 mA entre os instantes t = 100 ms e t = 200 ms. A partir desse instante a corrente é nula. • Esboce um gráfico para representar essa corrente como função do tempo. • Qual é a carga total que atravessa o bipolo? • Qual é a carga que atravessa o bipolo até o instante t? • Esboce um gráfico para representar a carga que atravessa o bipolo em função do tempo. 12 Obter a corrente por um curto-circuito entre os terminais de uma bateria de 12 V com resistência interna 0,02 . 13 No circuito ao lado, calcular v1 e v2, por análise nodal. Dados: =1I 1 A, =2I 2 A, =1R =2R 4 , =3R 8 . R1 R2 R3 I2 I1 14 No circuito ao lado, calcular v1, v2 e i, por análise nodal. Dados: =1I 4 A, =2I 7 A, =1R 4 , =2R 8 , =3R 12 . i I1 R2 v2 v1 R3 R1 I2 15 No circuito ao lado, calcular v12, v2 e v3, por análise nodal. Dados: =1I 3 A, =2I 5 A, =3I 6 A, =1R 4 , =2R 2 , =3R 4 . R2 I3 v12 I1 + − + − R1 v2 v3 + − R3 I2 16 Calcule i, no circuito da figura ao lado. Dados: tve 4cos4= V, =1R 2 k, =2R 6 k, =3R 8 k. R3 vs − + i R2 R1 ve − + + − Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Amazonas – IFAM Circuitos Elétricos – Exercícios 2 – Prof.: Américo Carnevali Filho 1 Calcule a resistência vista pela fonte (isto é, olhando pelos terminais a- b) se: (a) R1 = 1,5 e R2 = 2 e (b) R1 = R2 = 0,1 . ig R1 0,5 i1 b R2 + − a i1 i2 2 Calcule i1 e i2. Dados: VB = 12 V, =1R 4 , =2R 4 , =3R 3 , =4R 6 , = 3. v1 − + i2 i1 R3 R1 + − VB v1 + − R4 R2 3 Calcule R1, no circuito da figura ao lado. Dados: =ev 2 V, 182 =R k, =R 5 k e i = 4 mA. R vs − + i R2 R1 + − ve − + 4 Calcule R1 e R2, no circuito da figura ao lado. Dados: =ev 4 V, 8−=sv V e i = 2 mA. + − R2 R1 + − ve − + vs i 5 Calcule v1 e v2, em função de gv , nos circuitos das figuras (a) e (b) ao lado. Dados: 621 == RR k, 33 =R k. + + − v2 + − R2 R1 (a) vg v1 + − R3 R3 − R2 R1 vg + − (b) 6 Calcule v1 e a potência entregue ao resistor R3, no circuito da figura ao lado. Dados: =1V 20 V, =2V 6 V, =1R 10 , =2R 6 e =3R 8 . V1 + − − + i + − V2 R1 R2 R3 − + v1 3 v1 7 No circuito da figura ao lado, calcule v1 e i1. Dados: =1V 12 V, =2V 8 V, =1R 8 , =2R 4 , = 3 e =r 10 . V1 + − − + i + − V2 R1 R2 r i1 − + v1 v1 + − 8 Calcule i2 no circuito da figura ao lado. Dados: =1I 4 A, =2I 8 A, =1R 6 , =2R 4 , = 3. i2 i2 i1 R2 I1 I2 R1 9 Calcule i2 no circuito da figura ao lado, se: (a) =1R 1 , (b) =1R 9 . Dados: =1I 6 A, =2I 2 A, =2R 3 , = 2. i2 i2 i1 R2 I1 I2 R1 10 Calcule i2 no circuito da figura ao lado. Dados: =1V 5 V, =2V 25 V, =1R 6 , =2R 10 , =r 5 . − + i1 + − V1 v1 + − r i1 V i2 + − R2 V2 R1 11 Calcule v5 no circuito da figura ao lado. Dados: =BV 12 V, =1R 2 , =2R 4 , =3R 3 , =4R 18 , =5R 6 , 3 1=g S. g v1 i3 i1 R3 R2 + − VB v1 + − R1 R4 R5 + − v5 i2 i4 12 (a) No circuito da figura ao lado, considere =3R 10 k e encontre 1R e 2R tal que o módulo da tensão de saída sv seja a média dos va- lores das tensões de entrada 1v e 2v . (b) Calcule 1R se =3R 2 k, =2R 4 k, =1v 6 V, =2v 8 V e a tensão de saída é 16−=sv V. + − R2 R1 vs + − R3 V1 V2 − + + − Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Amazonas – IFAM Circuitos Elétricos – Exercícios 3 – Prof.: Américo Carnevali Filho 1 Determine e represente em gráficos as soluções das seguintes equações diferenciais sujeitas a condições iniciais dadas: a) 023 =+ x dt dx , 6)0(0 == xx ; b) 4,02 0 −==+ yy dt dy ; c) 025 =+ z dt dz , 1)0( =z ; Circuitos RC Autônomos: 162-5 2 No circuito da figura ao lado, a chave se fecha em t = 0. Calcule v, i e a energia potencial armazenada no capacitor UC em t = 1 ms. Dados: 10)0( 0 == Vv V, =R 1 k e =C 1 F. C v (t) i (t) R + − 3 Se o circuito da figura ao lado está em regime permanente cc em −= 0t , calcule )(tvC para 0t , por inspeção. Dados: =BV 40 V, =1R 3 , =2R 5 e 10 1=C F. C vC (t) R2 + − + − VB t = 0 i (t) R1 4 No circuito ao lado, a chave muda de posição em t = 0. Ache e repre- sente em gráficos as respostas )(tvC e )(tiC , conhecendo-se =BV 20 V, nos seguintes casos: (a) =R 10 e 610−=C F. (b) =R 1 e 510−=C F. (c) =R 20 e 610−=C F. (d) =R 2 e 510−=C F. iC − R t = 0 C + VB vC (t) 5 No circuito ao lado, a chave muda de posição em t = 0. Determine e represente graficamente as respostas )(tvL e )(tiL , conhecendo-se =0I 0,5 A, nos seguintes casos: (a) =R 1 e 310−=L H = 1 mH. (b) =R 10 e 210−=L H = 10 mH. (c) =R 2 e 310−=L H = 1 mH. (d) =R 20 e 210−=L H = 10 mH. vL (t) L R t = 0 − + I0 6 Nos circuitos abaixo, a chave muda de posição em t = 0. Para cada circuito, escreva os sinais )(tv e )(ti utilizando os operadores degrau )(tu e impulso )(t . (a) t = 0 R VB v (t) i (t) − + i (t) t = 0 C VB v (t) (b) − + i (t) t= 0 L I0 v (t) − + (c) 7 No circuito ao lado, a chave K muda de posição em t = 0. Determine )(ti , conhecendo-se BV , R e C. Enquanto o capacitor, inicialmente descarregado, carrega-se impulsi- vamente, o resistor é percorrido pelo degrau, menos a parcela impulsi- va do capacitor; logo: )()()()()( tCVtu R V tititi B B RC +=+= . [ASJ 50:I.5] i (t) − R t = 0 C + VB vC (t) Se houver uma carga inicial )0( −Cv , esta parcela deve ser descontada em += 0t : )()( )0( )( tCVtu R vV ti B CB + − = − . 8 No circuito ao lado, a chave K muda de posição em t = 0. Determine )(tv , conhecendo-se 0I , R e L. v (t) L R t = 0 − + I0 K 9 Determine e represente graficamente as soluções das seguintes equações diferenciais sujeitas a condições iniciais nulas: a) )(1823 tx dt dx =+ ; b) )(82 ty dt dy −=+ ; c) )(525 tz dt dz =+ . 10 No circuito ao lado, determine e represente graficamente os sinais )(tv e )(ti , por inspeção, conhecendo-se os parâmetros BV , R e C. R VB u (t) i (t) − + v (t) C 11 No circuito abaixo determine )(tvC e )(tiC conhecendo-se 1=R , 210−=C F e 20 103 −=Q As. − R C + Q0 (t) vC (t) 12 No circuito abaixo determine e represente graficamente )(tiL e )(tvL supondo conhecidos os parâmetros A, R e L. R L A (t) vL (t) − + iL (t) 13 No circuito abaixo determine )(tiL e )(tvL conhecendo-se =R 5 , =L 10 H e =0 60 Vs. vL (t) L R − + 0 (t) + − iL (t) 14 Nos circuitos abaixo R = 2 , C = 0,5 F, =0I 1 A, =0V 60 V e =)0(Cv 15 V. Determine e represente graficamente os sinais )(tvC e )(tiC . R A (t) iC (t) C vC (t) − + R V0 u (t) + − iC (t) − + C vC (t) 15 Encontre e represente em gráficos os sinais )(tiL e )(tvL para os circuitos da figura ao lado. Dados: R = 8 , L = 0,4 H, =0I 1 A, =0V 40 V e =)0(Li 3 A. R L I0 u (t) vL (t) iL (t) + − vL (t) L R − + V0 u (t) + − iL (t) 16 No circuito ao lado: a) Escreva a equação diferencial para )(tiL e identifique a constante de tempo em função dos parâmetros R1, R2 e L; b) sendo R1 = 1 , R2 = 2 , L = 6 H, =0I 8 A e =)0(Li 3 A, analise o circuito em 0=t , += 0t e →t . Esboce os gráficos de )(tiL e )(tvL identificando as constantes de tempo. R1 L I0 u (t) vL (t) − + R2 iL (t) Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Amazonas – IFAM Circuitos Elétricos – Exercícios 4 – Prof.: Américo Carnevali Filho 1 Determine e represente em gráficos as soluções das seguintes equações diferenciais sujeitas a condições iniciais dadas: a) 09 2 2 =+ z dt zd , 6)0(0 == zz , 24 0 0 == =tdt dz z . b) 15,0)0(,0127 0 002 2 =====++ =tdt dx xxxx dt dx dt xd . c) 8,0)0(,096 0 002 2 =====++ =tdt dy yyyy dt dy dt yd . d) 7,3)0(,0256 0 002 2 =====++ =tdt dv yvvv dt dv dt vd . 2 No circuito da figura ao lado, determinar as expressões e esboçar os gráficos de vC (t) e iL (t) nos seguintes casos: a) R = 0, L = 25 H, C = 1 F, vC (0) = 30 V, iL (0) = 2 A; b) R = 64 , L = 800 mH, C = 500 F, vC (0) = 40 V, iL (0) = 0,35 A; R iL + vC − C L c) R = 200 , L = 100 mH, C = 10 F, vC (0) = 20 V, iL (0) = 0,5 A; d) R = 50 , L = 500 mH, C = 1,25 mF, vC (0) = 30 V, iL (0) = 1 A. 3 No circuito da figura ao lado, determinar as expressões e esboçar os gráficos de vC (t) e iL (t) nos seguintes casos: a) R = , L = 4 H, C = 1 F, vC (0) = 1 V, iL (0) = 1 A; b) R = 1 , L = 1 H, C = 1 F, vC (0) = 1 V, iL (0) = 1 A. R iL + vC − C L
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