Bases da neurofisiologia e Comunicação neuronal

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Eletricidade Aplicada
P ro fe s s o r :
A le x a n d r e G u im a r ã e s
Semestre suplementar 2020.6
ECT2414
Resumo
• Conceitos e Grandezas (corrente, tensão, 
potência elétrica, energia)
• Elementos de circuitos elétricos (resistor, 
capacitor, indutor, fontes de corrente e tensão, 
controladas e não controladas)
CONCEITOS E GRANDEZAS
Circuito Elétrico
• Circuito elétrico é uma interconexão de 
elementos elétricos
Sistemas de Unidades
• Como técnicos e engenheiros eletricistas, 
lidamos com quantidades mensurá-
veis
• Nossa medição deve ser dita em uma 
linguagem-padrão que
praticamente todos os profissionais 
serão capazes de entender, 
independentemente do país onde a 
medida estiver sendo feita
• O Sistema Internacional de
Unidades (SI), adotado pela Conferência 
Geral de Pesos e Medidas em 1960,
é conhecido como uma linguagem de 
medição internacional 
Carga Elétrica e Corrente
• O conceito de carga elétrica é o princípio 
fundamental para explicar todos os fenômenos 
elétricos
• Da mesma forma, a quantidade mais elementar em 
um circuito elétrico é a carga elétrica
• Todos nós experimentamos o efeito da carga 
elétrica quando vamos caminhar sobre um carpete 
e tomamos um choque 
• Carga é uma propriedade elétrica das partículas 
atômicas que compõem a matéria, medida em 
coulombs (C)
Carga Elétrica e Corrente
• Corrente elétrica é o fluxo de carga por unidade de 
tempo, medido em ampères (A)
– Andre-Marie Ampère (1775-1836), matemático e físico francês, criou as 
bases da eletrodinâmica e definiu corrente elétrica em meados de 1820 
– 1 ampère = 1 coulomb/segundo 
– Corrente contínua (CC) é uma 
corrente que permanece constante ao 
longo do tempo
– Corrente alternada (CA) é uma 
corrente que varia com o tempo 
segundo uma forma de onda senoidal
Carga Elétrica e Corrente
• Sentido da corrente - por convenção, tomado 
como o sentido da movimentação das
cargas positivas 
– uma corrente de 5 A poderia ser representada
positiva ou negativamente
– Em outras palavras, uma corrente negativa de –5 A fluindo 
em um determinado sentido é a mesma que uma corrente 
de +5 A fluindo no sentido oposto
Tensão
• Para deslocar o elétron em um condutor a
determinado sentido é necessário algum trabalho 
ou transferência de energia
• Esse trabalho é realizado por uma força 
eletromotriz (FEM) externa ou tensão ou diferença 
de potencial
• A tensão Vab entre dois pontos a e b em um 
circuito elétrico é a energia (ou trabalho) 
necessária para deslocar uma carga unitária de a 
para b
• Pode ser CC ou CA
Tensão
• Tensão elétrica ou voltagem
– 1 volt = 1 joule/coulomb = 1 newton-metro/coulomb 
– onde w é a energia em joules (J) e q é a carga em 
coulombs (C)
– A tensão Vab, ou simplesmente V, é medida em volts 
(V), nome dado em homenagem ao físico italiano 
Alessandro Antonio Volta (1745-1827), físico italiano, 
que inventou a primeira pilha voltaica 
Tensão
• Os sinais positivo (+) e negativo (–) são usados para 
definir o sentido referencial ou a polaridade da tensão
• Vab pode ser interpretada de duas maneiras: (1) o 
ponto a se encontra a um potencial de Vab volts mais 
alto que o ponto b ou (2) o potencial no ponto a em 
relação ao ponto b é Vab
Tensão
Tenha em mente que corrente
elétrica passa sempre através de
um elemento, já a tensão elétrica
é sempre sobre os terminais do
elemento ou entre dois pontos
Potência e Energia
• potência é a velocidade com que se consome ou se absorve 
energia medida em watts (W) 
– onde p é a potência em watts (W), w é a energia em joules (J) e t é 
o tempo em segundos (s) 
• Energia é a capacidade de realizar trabalho e é medida em 
joules (J) 
– As concessionárias de energia elétrica medem a energia em watts-
hora (Wh), em que 
Potência e Energia
• A potência absorvida ou fornecida por um elemento é o 
produto da tensão no elemento pela corrente através dele
• Se a potência tem um sinal +, ela está sendo absorvida 
elemento 
• Em contrapartida, se a potência tiver um sinal –, a potência 
está sendo fornecida pelo elemento 
Pela “convenção de sinal passivo”, a corrente 
entra pela polaridade positiva da tensão. Nesse 
caso, p = +vi ou vi > 0 implica que o elemento 
está absorvendo potência
Entretanto, se p = –vi ou vi < 0, o elemento está 
liberando ou fornecendo potência 
Potência e Energia
+Potência absorvida = –Potência fornecida
• Na realidade, a lei da conservação da energia 
tem de ser obedecida em qualquer circuito 
elétrico
• a soma algébrica da potência em um circuito, a 
qualquer instante de tempo, deve ser zero: 
ELEMENTOS DE CIRCUITOS
Elementos Ativos e 
Passivos
• Um elemento ativo é capaz de gerar energia 
enquanto um elemento passivo não é
– Exemplos de elementos passivos são
resistores, capacitores e indutores
• Os elementos ativos típicos são geradores e
baterias 
• Os elementos ativos mais importantes são 
fontes de tensão ou corrente que geralmente 
liberam potência para o circuito conectado a 
eles
Resistor
Capacitor
• Um capacitor é formado por duas placas condutoras 
separadas por um isolante (ou dielétrico) 
• Capacitância é a medida da capacidade de armazenamento
de carga em um certo diferencial de potencial – farad (F)
• A quantidade de carga sobre as placas do capacitor
depende da diferença de potencial e da geometria do
capacitor
• Oposição à variações de tensão
Indutor
• O indutor é um dispositivo no qual a energia elétrica é
armazenada no campo magnético criado pelas correntes
que circulam por ele
• Indutância – henry (H)
• Oposição à variações de corrente
Fontes de Tensão
• Fontes dependentes e independentes 
– fonte independente ideal é um elemento ativo que 
fornece uma tensão especificada ou corrente que é 
completamente independente de outros elementos do 
circuito 
– fonte dependente (ou controlada) ideal é um elemento 
ativo no qual a quantidade de energia é controlada por 
outra tensão ou corrente 
Fontes de Tensão
• Fontes dependentes
– Fonte de tensão controlada por tensão (FTCT)
– Fonte de corrente controlada por tensão (FCCT)
– Fonte de corrente controlada por corrente (FCCC)
– Fonte de tensão controlada por corrente (FTCC) 
Em inglês VCVS (voltage-controlled voltage
source) em vez de FTCT; CCVS (current-
controlled voltage source) em
vez de FCCT; VCCS (voltage-controlled
current source) em vez de FCCC; e CCCS 
(current-controlled current source) em vez 
de FTCC
LEIS BÁSICAS
Lei de Ohm
• A lei de Ohm afirma que a tensão v em um 
resistor é diretamente proporcional à corrente 
i através dele
– onde R é medida na unidade de ohms em ohms 
(Ω)
– Georg Simon Ohm (1787-1854), físico alemão, 
descobriu a relação entre corrente e tensão para 
um resistor 
Lei de Ohm
• A lei de Ohm afirma que a tensão v em um 
resistor é diretamente proporcional à corrente 
i através dele
– onde R é medida na unidade de ohms em ohms 
(Ω)
• A resistência R de um elemento representa 
sua capacidade de resistir ao fluxo de corrente 
elétrica
Lei de Ohm
• A resistência R de um elemento representa 
sua capacidade de resistir ao fluxo de corrente 
elétrica
• Condutância é a capacidade de um elemento 
conduzir corrente elétrica; ela é medida em 
mho ( ) ou siemens (S)
Lei de Ohm
• Curto-circuito é um elemento de 
circuito com resistência que se 
aproxima de zero 
• Circuito aberto é um elemento 
de circuito com resistência que 
se aproxima de infinito 
Lei de Ohm
• Potência em resistores:
• Potência em fontes:
– Fontes de tensão
– Fontes de corrente
IF
+
-
Análise visual:
IF>0 –fonte de tensão 
“fornece” potência
IF<0 –fonte de tensão 
“consome (absorve)” potência
VF
Análise analítica:
PFONTE=-VF x IF
PFONTE negativo – fonte 
fornece potência
PFONTE positivo – fonte 
consome potência
IF
+
-
Análise visual:
VF>0 – fonte de tensão 
“fornece” potência
VF<0 – fonte de tensão 
“consome (absorve)” potência
VF
Análise analítica:
PFONTE=-VF x IF
PFONTE negativo – fonte 
fornece potência
PFONTE positivo – fonteconsome potência