Avisos: Entrega da Prova P1; Trabalho sobre Baterias; Entrega: P2 (a definir) Lista de Exercícios. Entrega: 01/02

Transcrição

1 Entrega da Prova P1; Avisos: Trabalho sobre Baterias; Entrega: P2 (a definir) Lista de Exercícios. Entrega: 01/02 Site no Ar:

2 Divisores de Tensão, Reostatos e Potenciômetros - Aula 9 Os divisores de tensão são circuitos que possibilitam obter mais de uma tensão de uma única fonte de força; Um divisor de tensão normalmente consiste de dois ou mais resistores ligados em série;

3 Como a corrente flui através dos resistores, tensões diferentes podem ser obtidas entre os terminais de saída. Exemplo: Existirão aqui as quedas de tensão VR1, VR2,VR3

4 As quedas de tensão VR1, VR2 e VR3 também podem ser nomeadas em termos dos pontos aos quais os resistores estão conectados. Ou seja: VR1 = VAB VR2 = VBC VR3 = VCD Onde por exemplo: VAB = VA - VB

5 Considerações sobre o circuito divisor de tensão: A voltagem em cada ponto é medida com base em um ponto comum ou de referência. A presença do símbolo terra em um determinado ponto do circuito fixa este como referência para as medidas de tensão nos demais pontos do circuito. Dependendo da posição do terra, as tensões poderão sofrer alguma modificação quanto ao seu sinal.

6 Exemplos: a) Circuito com a referência deslocada para o negativo da fonte: Nota: VR1 = VAB = VB- VA Neste caso mais comum, os potenciais observados nos pontos A, B, C e D serão maiores ou iguais a zero. Logo: VA, VB, VC, VD 0 Volts.

7 b) Circuito com a referência deslocada para o positivo da fonte: Neste caso, os potenciais observados nos pontos A, B, C e D serão menores ou iguais a zero. Logo: VA, VB, VC, VD 0 Volts. Ainda que a referência tenha mudado, as quedas de tensão nos respectivos resistores permanecem as mesmas.

8 Aplicação Destinam-se a alimentar através dos terminais de saída outros componentes ou circuitos. Exemplos: Polarização de transistores e amplificadores operacionais.

9 Dá se o nome de carga a componentes ou circuitos que alimentados por um divisor de tensão demandam certa corrente para funcionar. Um divisor de tensão é projetado para manter certo nível de tensão entre seus terminais. Quando em vazio poderá apresentar uma tensão diferente entre os mesmos terminais quando submetido a carga. Sendo Vazio o termo que define a situação ao qual o circuito divisor não alimenta nenhum outro circuito.

10 A carga quando conectada ao divisor de tensão atua como uma resistência em paralelo com as resistências do divisor, modificando portanto a resistência equivalente do próprio circuito divisor de tensão.

11 Observe o Circuito antes e depois: A Resistência de Carga drena corrente do circuito divisor modificando-o.

12 Para garantir a tensão de saída correta do circuito divisor, deve-se: Considerar que a corrente de dreno é insignificante e por conta disso não altera a resistência equivalente; ou Logo de inicio, proceder os cálculos dos resistores do circuito divisor de tensão já considerando as cargas que serão introduzidas.

13 Exemplo: Dado o circuito a seguir, determine o valor de R2 para se obter na saída do divisor uma tensão equivalente a 70 V com uma corrente total (It) limitada a 1(A). Considere em um primeiro momento o divisor operando em vazio. Depois considere este divisor conectado a uma carga com as seguintes características elétricas: RC= 100 Ω e Tensão de Alimentação = 70 V Responda: O valor de R2 é o mesmo para o circuito com e sem carga?

14 Reostatos e Potenciômetros Um REOSTATO é um resistor variável usado para variar a quantidade de corrente fluindo num circuito. Este se apresenta como uma resistência de dois terminais com um braço de contato corrediço.

15 Exemplo: Controle de Brilho Conforme o braço deslizante se mover do ponto A para o ponto B, a quantidade de resistência do reostato (AB) é diminuída. Como a resistência do reostato e a resistência da lâmpada estão em série, a resistência total no circuito também diminui e a corrente em contra partida aumenta. Lâmpada brilha mais! Por outro lado, se o braço deslizante é movido na direção do ponto B para o ponto A, a resistência total aumenta, diminuindo a corrente no circuito. Lâmpada brilha menos!

16 O POTENCIÔMETRO é um resistor variável que possui três terminais. As duas extremidades e o braço corrediço são ligados ao circuito. Um potenciômetro é usado para variar a tensão sobre um determinado componente ou circuito. Era um dos controles mais comuns usados em equipamentos elétricos e eletrônicos. Alguns exemplos são os controles de volume em circuitos de áudio.

17 Os potenciômetros podem ser classificados pela forma como variam a resistência. - O potenciômetro linear é aquele cuja variação se dá de forma proporcional a variação do eixo. - O potenciômetro logarítmico é aquele cuja variação ocorre exponencialmente a variação do eixo.

18 Exemplo: Controle de Volume O ajuste do potenciômetro implica na mudança da tensão observada pelo dispositivo ligado ao mesmo. Movimentado para cima o cursor, aumenta a tensão que faz aumentar o volume. Para baixo a tensão diminui e portanto também diminui o volume de áudio do sinal de saída.

19 Prefixos para Unidades de Medidas Elétricas Em elétrica, frequentemente as grandezas variam desde números que representam a milionésima parte de uma unidade básica até valores extremamente grandes, sendo assim, é necessário o uso de prefixos para representar uma ampla faixa de grandezas tais como: volts, ampères, ohms, frequência, capacitâncias, entre outras.

20 Exemplos: O Quilo significa e quando usado com volts é expresso como Quilovolt, significando volts. O símbolo para Quilo é a letra k". Então, volts são 1 Quilovolt ou 1 kv. Por outro lado, 1 milivolt é igual a um miléssimo do V, ou 10-3 V. Isto pode ser escrito como 1 mv. Estes prefixos podem ser usados com todas as unidades elétricas. Eles proporcionam um método conveniente para que se escrevam valores grandes e pequenos.

21 Uma série de prefixos que aparecem com o nome da unidade foram concebidos para os vários múltiplos e submúltiplos das unidades básicas. Prefixos Símbolo Valor Exemplo Tera T Tbytes Giga G Gwatts Mega M Mvolts Quilo k kω Mili m ma Micro μ μa Nano n nf Pico p pf

22 Exercícios Converta: a Ω kω b. 0,010 A ma c. 0, F μf d V kv e W MW f Hz khz g. 0, A μa

23 Magnetismo, Eletromagnetismo e Indução Eletromagnética Aula 10 Introdução: O magnetismo é um fenômeno natural ligado a determinados tipos de materiais que possuem a capacidade de alterar fisicamente as propriedades do espaço ao seu redor. A maioria dos equipamentos elétricos depende diretamente ou indiretamente do magnetismo para funcionar. O magnetismo está tão intimamente relacionado com a eletricidade no mundo industrial moderno que pode-se afirmar seguramente que sem ele o estilo de vida como o conhecemos seria improvável.

24 Definição de Magnetismo: É propriedade presente em certos materiais que possuem a capacidade de atrair (trocar forças) com substâncias metálicas (ferro, níquel, cobalto e ligas mistas). Estes materiais são denominados ímãs e podem ser de dois tipos: Naturais e Artificiais

25 Ímãs Naturais São apenas dois: a) A Magnetita Óxido Magnético de Ferro; b) E o próprio planeta Terra;

26 Ímãs Naturais Histórico: 2637 a.c. descoberto pelos povos chineses 600 a.c. estudado as propriedades elementares pelos gregos da Magnésia 1040 criação da bússola na china 1269 apontado com pólos norte e sul 1600 descoberto o magnetismo da Terra 1819 descoberta a relação entre o magnetismo e a corrente elétrica 1873 formuladas as leis de Maxwell

27 Ímãs Artificiais São aqueles produzidos industrialmente pelo homem. Podem possuir diversas formas como por exemplo barra, ferradura, disco ou cilindro.

28 Campo Magnético B Muito embora haja um conhecimento acumulado significativo, o magnetismo é uma força invisível de natureza não completamente determinada que pode ser melhor descrita pelos efeitos que produz. O campo magnético portanto é a região do espaço onde se faz sentir sua influência com início e término marcado por áreas específicas denominadas pólos. A forma do campo magnético dependerá forma do ímã devido as diferentes disposições dos pólos.

29 Representação do Campo Magnético e suas Propriedades Seja um ímã em barra, seu campo pode ser revelado por partículas metálicas e representado por linhas de força. Por convenção, as linhas de força saem do pólo Norte e chegam ao pólo Sul. Simboliza-se o Campo por B e sua unidade no SI é o Tesla [T].

30 Fluxo Magnético ф É caracterizado pelo conjunto de linhas de força que emergem no pólo norte. O fluxo magnético é simbolizado pela letra grega ф (phi) e sua unidade no SI é o Weber (Wb). 1x10 8 linhas equivalem a 1 Wb.

31 Classificação das Substâncias Quanto a resposta ao magnetismo, as substância naturais podem ser classificadas em três categorias: Ferromagnéticas. Representa o grupo daqueles materiais que podem ser magnetizados - ferro, níquel, cobalto e ligas como alnico e o Permalloy. μ >>> 1 Paramagnéticas - Representa o grupo dos materiais que retém pouco ou quase nenhum magnetismo - alumínio, platina, manganês e cromo. μ > 1 Diamagnéticas - Representa o grupo dos materiais avessos ao magnetismo - cobre, zinco, mercúrio, ouro e prata. μ < 1

32 Origem de Campo Magnético Nas substâncias ferromagnéticas a teoria que explica a ação de um ímã considera que cada molécula dessa substância é um pequeno ímã elementar com pólos norte e sul. Uma vez que uma força magnetizadora é aplicada, os imãs elementares se combinam produzindo um campo total até o limite da saturação do material.

33 Interação entre Pólos e Indivisibilidade entre Pólos Norte e Sul Pólos de iguais se repelem e pólos diferentes se atraem. Pólos norte e sul são indivisíveis.

34 Permeabilidade Magnética μ A permeabilidade se refere a capacidade do material de concentrar fluxo magnético. Um pedaço de material ferromagnético próximo a um campo magnético oferece uma caminho de menor relutância à passagem do fluxo. Onde relutância é inversamente proporcional a permeabilidade. Permeabilidade do ar/vácuo μ a = 1 Permeabilidade do ferro doce μr > 5000

35 Manuseio de Ímãs No manuseio de ímãs deve-se evitar: Aplicações diretas de calor Impactos, e Quedas Calor excessivo ou choques repentinos provocam o desalinhamento dos imãs elementares enfraquecendo o campo magnético.

36 Eletromagnetismo Em 1819, o cientista dinamarquês Oersted descobriu uma relação entre o magnetismo e a corrente elétrica. Ele observou que uma corrente elétrica ao atravessar um condutor produzia um campo magnético em torno do condutor. O campo se manifesta por linhas circulares que podem ser evidenciadas por limalha de ferro.

37 Campo Magnético Produzido por um Fio Retilíneo A intensidade do campo é diretamente proporcional a intensidade da corrente e inversamente proporcional a distância. O sentido do Campo magnético é dado pela regra da mão direita (corrente sentido convencional) ou regra da mão esquerda (corrente sentido eletrônico).

38 Regra da Mão Direita Para determinar o sentido do campo por esta regra deve-se projetar o polegar no sentido da corrente e envolver o condutor pelos demais dedos que se curvarão no sentido do campo.

39 Campo Magnético Produzido por uma Espira O fato de se entortar um fio condutor reto de modo a formar um laço simples (loop ou espira) traz duas consequências: a. As linhas de campo magnético se intensificam dentro do laço; b. As linhas dentro do laço se somam em um campo resultante. Tal como no condutor retilíneo, o sentido do campo bem como a polaridade do mesmo podem ser determinados pela regra da mão direita. Os pólos magnéticos se apresentam sobre as faces da espira na direção e sentido do campo resultante. Face Sul Face Norte

40 Campo Magnético Produzido por uma Bobina Forma-se uma bobina quando há mais de um espira ou loop. Em consequência do número de espiras presentes, tem-se o campo resultante aumentado na mesma proporção que o número de espiras. Tal como na espira, pólos magnéticos norte e sul se apresentam na extremidades da bobina e podem ser facilmente determinados pela regra da mão direita.

41 Eletroímã Obtém-se um eletroímã ao adicionar uma barra de material ferromagnética no interior da bobina. A barra altera a permeabilidade magnética do meio propiciando a concentração do maior número de linha de força possível intensificando o campo magnético.

42 Aplicações dos Eletroímãs Eletroímãs são amplamente utilizados em dispositivos elétricos algumas de suas aplicações são: Campainhas; Autofalantes; Relés;

43 Relés É um dispositivo eletromecânico de acionamento remoto de cargas que proporciona uma separação definitiva entre operador e dispositivo operado.

44 Indução Eletromagnética Segundo a Lei de Faraday, quando linhas de força são interceptadas por um condutor elétrico ou sobre um condutor em repouso incide uma fluxo variável de campo, uma força eletromotriz (tensão) é induzida neste condutor.