Princípios de Circuitos Elétricos. Prof. Dr. Eduardo Giometti Bertogna

Transcrição

1 Princípios de Circuitos Elétricos Prof. Dr. Eduardo Giometti Bertogna

2 Agenda Lei de Ohm; Potência; Energia; Eficiência Energética; Circuitos em Série; Circuitos em Paralelo; Circuitos em Série-Paralelo. Lei de Kirchhoff para Tensões; Lei de Kirchhoff para Correntes.

3 Lei de Ohm Considerando a relação Toda conversão de energia pode ser relacionada a este equacionamento de uma forma ou outra. No caso de um circuito elétrico: Efeito é a corrente elétrica; Causa é a diferença de potencial; Oposição é a resistência encontrada.

4 Lei de Ohm

5 Lei de Ohm Conhecendo-se o gráfico de I x V pode-se obter R:

6 Lei de Ohm Curva I x V do Diodo Semicondutor:

7 Lei de Ohm Georg Simon Ohm ( ); Físico e Matemático alemão; Prof. de Física Universidade de Colônia; Em 1827 desenvolveu a mais importante lei dos circuitos elétricos a Lei de Ohm; Somente 22 anos após ele ter enunciado sua lei esta foi aceita pela comunidade científica.

8 Potência Elétrica

9 Potência Elétrica

10 Potência Elétrica Potências Entregue e Dissipada

11 Exemplos Exemplo 1: Uma lâmpada alimentada por 12V consome uma corrente de 100mA. Calcule a potência da lâmpada. Exemplo 2: Uma lâmpada de 100W alimentada em 127V consome uma determinada corrente elétrica. Deseja-se ligar 25 lâmpadas no mesmo circuito. Calcule qual deve ser o disjuntor para este circuito. Exemplo 3: Um gerador CC fornece 120V e 5A qual a potência entregue por este gerador.

12 Exemplos

13 Wattímetro O instrumento capaz de medir potência é o Wattímetro 2 terminais de corrente 2 terminais de tensão Ligação do Wattímetro:

14 Energia

15 Eficiência Energética A saída de energia deverá sempre ser menor que a energia de entrada, isso devido a perdas.

16 Eficiência Energética Então a eficiência (decimal) será dado por: Em percentagem o valor decimal x100%:

17 Circuito Série Os elementos ligados em série só podem ter um terminal em comum com outros elementos: A corrente é a mesma nos elementos em série;

18 Associação de resistores em série

19 Circuito Série Após a resistência total ser achada a corrente total pode ser determinada:

20 Circuito Série Após a corrente total ser achada a tensão em cada elemento pode ser determinada: Assim como as potências: Deverá ser igual a Soma das potências: E a potência entregue pela fonte:

21 Fontes de Tensão em Série Associações de fontes de tensão em série:

22 Leis de Kirchhoff Definições: ramo, malha e nó.

23 Lei de Kirchhoff para Tensões (Lei das Malhas LMK) Em qualquer malha a soma algébrica das tensões deverá ser igual a zero.

24 Lei de Kirchhoff para Tensões (Lei das Malhas LMK) A aplicação da LMK não pressupõe a existência de elementos conduzindo corrente. Exemplo: Existe uma tensão entre a e b mesmo que alí não haja um elemento conduzindo corrente

25 Exemplos: Lei de Kirchhoff para Tensões (Lei das Malhas LMK)

26 Lei de Kirchhoff para Tensões (Lei das Malhas LMK)

27 Justificativa: Regra do Divisor de Tensão

28 Exemplo: Regra do Divisor de Tensão

29 Regra do Divisor de Tensão

30 Lei de Kirchhoff para Correntes (Lei dos nós) Em qualquer nó a soma das correntes que entram deverá ser igual a soma das correntes que saem.

31 Exemplos

32 Circuito Paralelo Dois elementos, ramos ou redes estarão em paralelo se tiverem 2 pontos em comum.

33 A tensão em cima de elementos em paralelo será a mesma. Circuito Paralelo Para redes em paralelo com fonte única, a corrente fornecida pela fonte será a soma das correntes nos ramos.

34 Associação de resistores em paralelo

35 Associação de resistores em paralelo Se os resistores em paralelo forem iguais: Se forem somente 2 e 3 resistores em paralelo:

36 Regra do Divisor de Corrente Para elementos em paralelo de valores diferentes, a corrente se dividirá na relação inversa de seus valores.

37 Fontes de Tensão em Paralelo Associações de fontes de tensão em paralelo: Somente se forem de mesma tensão Caso forem de tensões diferentes problema:

38 Voltímetros Efeito de Carga

39 Voltímetro e Amperímetro Medindo correntes e tensões:

40 Método Básico de Análise

41 Método Básico de Análise

42 Exemplo 3 Calcule a corrente e a resistência equivalente e as quedas de tensão em cada resistor do circuito abaixo:

43 Exemplo 4 Calcule a corrente em cada malha, a resistência equivalente e as quedas de tensão do circuito abaixo:

44 Exercício 1 Calcule a resistência equivalente (Req), as correntes em cada resistor, a potência total, a potência em cada resistor e a queda de tensão em cada resistor. Dados: V1 = 12V; R1 = 100Ω; R2 = 70Ω; R3 = 90Ω; R4 = 120Ω; R5 = 100Ω.

45 Exercício 2 Calcule a resistência equivalente, as correntes em cada resistor, a potência total, a potência em cada resistor e a queda de tensão em cada resistor. Dados: V1 = 12V; R1 = 100Ω; R2 = 70Ω; R3 = 90Ω; R4 = 120Ω; R5 = 100Ω.

46 Respostas: Exercício 1: Req = 133,39 Ω Ir1=89,95mA; Ir2=42,92mA; Ir3=33,38mA; Ir4=Ir5 = 13,66mA; Pt=1,079W; Pr1=0,809W; Pr2=0,1289W; Pr3=0,1W; Pr4=0,0224W; Pr5=0,01865W. Vr1=8,99V; Vr2=Vr3=3V; Vr4=1,64V; Vr5=1,36V Exercício 2: It=0,3744A Pt=4,49W