Circuitos Elétricos: Lei de Ohm e Energia
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- Felipe Paixão
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1 Circuitos Elétricos: Lei de Ohm e Energia Maurício Romani, Prof. Universidade Federal do Paraná romani@ufpr.br - mromani.weebly.com 17 de março de 2016 Maurício Romani, Prof. (UFPR) Circuitos Elétricos 1 17 de março de / 17
2 Conversão de Energia e a Lei de Ohm Qualquer processo de conversão de energia pode ser descrito pela equação: Efeito = Causa Oposicao (1) Em materiais ôhmicos, a Causa é a d.d.p., a Oposição é a resistência e o Efeito é a corrente: I = V R (2) Maurício Romani, Prof. (UFPR) Circuitos Elétricos 1 17 de março de / 17
3 Lei de Ohm Enunciado: Para materiais ôhmicos, o valor de R não depende do módulo ou da polaridade da tensão aplicada. Maurício Romani, Prof. (UFPR) Circuitos Elétricos 1 17 de março de / 17
4 Polaridade Maurício Romani, Prof. (UFPR) Circuitos Elétricos 1 17 de março de / 17
5 Gráfico V-I (Resistor) Interpretando a Lei de Ohm como uma equação de reta: I = 1.V + 0 (3) R Maurício Romani, Prof. (UFPR) Circuitos Elétricos 1 17 de março de / 17
6 Gráfico V-I (Diodos) Tensão de condução V 0 = 0, 7V. Maurício Romani, Prof. (UFPR) Circuitos Elétricos 1 17 de março de / 17
7 Usando R para limitar corrente em LEDs LEDs trabalham em torno de 2V e 10mA. Não é recomentado I > 20mA. Assim, precisamos limitar a corrente que passa por ele. Como? Maurício Romani, Prof. (UFPR) Circuitos Elétricos 1 17 de março de / 17
8 Usando R para limitar corrente em LEDs LEDs trabalham em torno de 2V e 10mA. Não é recomentado I > 20mA. Assim, precisamos limitar a corrente que passa por ele. Como? Vamos simular e testar na prática!!! Maurício Romani, Prof. (UFPR) Circuitos Elétricos 1 17 de março de / 17
9 Potência Quanto trabalho é executado em determinado período. 1watt(W ) = 1jouleporsegundo(J/s) (4) Maurício Romani, Prof. (UFPR) Circuitos Elétricos 1 17 de março de / 17
10 Potência Quanto trabalho é executado em determinado período. É a rapidez do trabalho!! 1watt(W ) = 1jouleporsegundo(J/s) (4) Maurício Romani, Prof. (UFPR) Circuitos Elétricos 1 17 de março de / 17
11 Potência Quanto trabalho é executado em determinado período. 1watt(W ) = 1jouleporsegundo(J/s) (4) É a rapidez do trabalho!! Assim como temos velocidade média, temos a Potência Média: P = W t O W na fórmula acima é de trabalho! (5) Maurício Romani, Prof. (UFPR) Circuitos Elétricos 1 17 de março de / 17
12 Potência Abrindo a fórmula: P = W t = QV t (6) Sabemos que I = Q t, logo: E também, P = VI = V V R = V 2 R (7) P = VI = (IR)I = I 2 R (8) Maurício Romani, Prof. (UFPR) Circuitos Elétricos 1 17 de março de / 17
13 Potência Maurício Romani, Prof. (UFPR) Circuitos Elétricos 1 17 de março de / 17
14 Potência Maurício Romani, Prof. (UFPR) Circuitos Elétricos 1 17 de março de / 17
15 Eficiência Definição de conservação de energia: Energia(entrada) = Energia(saida) + Energia(perdidaearmanada) (9) Logo, Eficiência (η) é definida por: P e = P s + P l (10) η = P s P e (11) Maurício Romani, Prof. (UFPR) Circuitos Elétricos 1 17 de março de / 17
16 Eficiência Ex1: Um motor de 2HP (1HP = 746W)opera com 75% de eficiência. Qual a potência de entrada? Se a tensão aplicada ao motor é 220V, qual a corrente na entrada? Maurício Romani, Prof. (UFPR) Circuitos Elétricos 1 17 de março de / 17
17 Eficiência Ex1: Um motor de 2HP (1HP = 746W)opera com 75% de eficiência. Qual a potência de entrada? Se a tensão aplicada ao motor é 220V, qual a corrente na entrada? R1: 1989,33W Maurício Romani, Prof. (UFPR) Circuitos Elétricos 1 17 de março de / 17
18 Eficiência Ex1: Um motor de 2HP (1HP = 746W)opera com 75% de eficiência. Qual a potência de entrada? Se a tensão aplicada ao motor é 220V, qual a corrente na entrada? R1: 1989,33W R2: 9,04A Maurício Romani, Prof. (UFPR) Circuitos Elétricos 1 17 de março de / 17
19 Eficiência Qual a potência de saída de um motor com eficiência de 80%, sendo que a tensão aplicada é de 120V e a corrente de entrada é 8A? Maurício Romani, Prof. (UFPR) Circuitos Elétricos 1 17 de março de / 17
20 Eficiência Qual a potência de saída de um motor com eficiência de 80%, sendo que a tensão aplicada é de 120V e a corrente de entrada é 8A? R: 768W (1,029hp) Maurício Romani, Prof. (UFPR) Circuitos Elétricos 1 17 de março de / 17
21 Eficiência Qual a eficiência total de um sistema de conversão hidrelétrico, sabendo que é composto por: Turbina hidráulica com η 1 = 90% Caixa de engrenagens com η 2 = 85% Gerador elétrico síncrono com η 3 = 95% Maurício Romani, Prof. (UFPR) Circuitos Elétricos 1 17 de março de / 17
22 Eficiência Qual a eficiência total de um sistema de conversão hidrelétrico, sabendo que é composto por: Turbina hidráulica com η 1 = 90% Caixa de engrenagens com η 2 = 85% Gerador elétrico síncrono com η 3 = 95% R: η total = η 1.η 2.η 3 = 0, 9.0, 85.0, 95 = 72, 7% Maurício Romani, Prof. (UFPR) Circuitos Elétricos 1 17 de março de / 17
23 Energia Energia é Trabalho. Porém, como a unidade Joule é muito pequena, para Energia Elétrica utilizamos o Watt-hora(Wh) ou o Quilowatt-hora(kWh). W = P.t (12) Maurício Romani, Prof. (UFPR) Circuitos Elétricos 1 17 de março de / 17
24 Energia Energia é Trabalho. Porém, como a unidade Joule é muito pequena, para Energia Elétrica utilizamos o Watt-hora(Wh) ou o Quilowatt-hora(kWh). W = P.t (12) Qual a quantidade de energia consumida por um lâmpada de 100W que fica ligada continuamente por um ano? Maurício Romani, Prof. (UFPR) Circuitos Elétricos 1 17 de março de / 17
25 Energia Energia é Trabalho. Porém, como a unidade Joule é muito pequena, para Energia Elétrica utilizamos o Watt-hora(Wh) ou o Quilowatt-hora(kWh). W = P.t (12) Qual a quantidade de energia consumida por um lâmpada de 100W que fica ligada continuamente por um ano? W (Wh) = = Wh = 526.6kWh (13) Maurício Romani, Prof. (UFPR) Circuitos Elétricos 1 17 de março de / 17
26 Energia Qual o consumo energético mensal do semáforo na esquina da R. Pioneiro x R. 24 de Junho? Maurício Romani, Prof. (UFPR) Circuitos Elétricos 1 17 de março de / 17
27 Energia Qual o consumo energético mensal do semáforo na esquina da R. Pioneiro x R. 24 de Junho? Estimasse que o Controlador tem uma potência de 50W e que cada módulo LED tem potência de 15W. Maurício Romani, Prof. (UFPR) Circuitos Elétricos 1 17 de março de / 17
28 Energia Qual o consumo energético mensal do semáforo na esquina da R. Pioneiro x R. 24 de Junho? Estimasse que o Controlador tem uma potência de 50W e que cada módulo LED tem potência de 15W. Calcule o custo mensal para uma tarifa de R$0,78 por kwh. Maurício Romani, Prof. (UFPR) Circuitos Elétricos 1 17 de março de / 17
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