ELEMENTOS DE CIRCUITOS

Transcrição

1 MINISTÉRIO D EDUCÇÃO SECRETRI DE EDUCÇÃO PROFISSIONL E TECNOLÓGIC INSTITUTO FEDERL DE EDUCÇÃO, CIÊNCI E TECNOLOGI DE SNT CTRIN CMPUS DE SÃO JOSÉ - ÁRE DE TELECOMUNICÇÕES CURSO TÉCNICO EM TELECOMUNICÇÕES Dscplna: Eletrcdade ásca e Instrumentação Professor lexandre Morera luno: I. CONCEITOS INICIIS: ELEMENTOS DE CIRCUITOS CIRCUITO ELÉTRICO pode ser defndo como um conjunto de elementos elétrcos nterlgados por meo de condutores, de manera a permtr, quando fechado, a crculação de corrente elétrca. v - ELEMENTO ÁSICO IDEL é um modelo matemátco de um componente real, como uma batera ou uma lâmpada elétrca. É mportante que os elementos báscos deas usados nos crcutos elétrcos representem o comportamento dos elementos reas com uma precsão satsfatóra. Um elemento básco deal tem três atrbutos: (1) possu apenas dos termnas, através dos quas pode ser conectado a outros elementos de um crcuto; (2) pode ser descrto matematcamente em termos de corrente e/ou tensão; (3) não pode ser subdvddo em outros elementos. palavra deal ndca que um elemento básco não tem exstênca concreta, embora eles possam ser usados para construr modelos de sstemas reas. ELEMENTOS TIOS são aqueles que fornecem energa a outros dspostvos do crcuto. Exemplo: fontes de tensão ou de corrente; ELEMENTOS PSSIOS são aqueles que absorvem energa do crcuto. Exemplo: resstores, ndutores e capactores. CURTO-CIRCUITO: dos pontos estão em curto-crcuto quando a dferença de potencal entre eles for gual a zero. v = 0 R = 0 = (lmte máxmo) CIRCUITO ERTO: dos pontos estão em crcuto aberto quando não houver entre eles um camnho para a passagem de corrente. = 0 R = v = (lmte máxmo)

2 II. ELEMENTOS TIOS FONTES FONTES DE TENSÃO: Uma fonte de tensão é um elemento de crcuto que se caracterza por manter entre seus termnas uma dferença de potencal gual a uma determnada função do tempo. FONTE DE TENSÃO IDEL: dferença de potencal é completamente ndependente da corrente fornecda. Portanto, uma fonte deal tem uma capacdade lmtada de fornecer potênca. Tensão Símbolos - Tempo Tensão contínua Tensão p v _ - p Tempo Tensão lternada Senodal Símbolos 1 1 1kHz 0Deg FONTE DE TENSÃO REL: capacdade de fornecer potênca é lmtada. fonte de tensão real apresenta perdas nternas e a dferença de potencal entre seus termnas rá varar de acordo com a corrente a ser suprda Modelo: R : Resstênca nterna da fonte 3 : Fonte de Tensão Contínua Real FONTES DE CORRENTE: Uma fonte de corrente é um elemento de crcuto que se caracterza por fornecer uma corrente elétrca gual a uma determnada função do tempo. FONTE DE CORRENTE IDEL: corrente é completamente ndependente da dferença de potencal mantda entre seus termnas.

3 Corrente Símbolos I I1 1 Tempo Corrente contínua Ip - Ip Corrente _ Tempo Corrente lternada Senodal I2 1 1kHz 0Deg FONTE DE CORRENTE REL: corrente a ser fornecda rá varar de acordo com a dferença de potencal mantda entre os termnas da fonte. I Modelo: R : Resstênca nterna da fonte I : Fonte de Corrente Contínua Real FORMS ÁSICS DE CONEXÃO ENTRE ELEMENTOS DE CIRCUITO: Conexão em SÉRIE: Todos os elementos serão percorrdos pela mesma corrente. Conexão em PRLELO: Todos os elementos estarão submetdos à mesma tensão. SSOCIÇÃO DE FONTES: Fontes de tensão podem ser assocadas em sére. fonte equvalente terá uma tensão gual à soma algébrca das tensões ndvduas. Fontes de corrente podem ser assocadas em paralelo. fonte equvalente terá uma corrente gual à soma algébrca das correntes ndvduas.

4 I1 1,2 I2 1,4 I3 2, CONERSÃO DE FONTES: Uma fonte de tensão real pode ser convertda em uma fonte de corrente real e vce-versa I 1, I = R = I. R III. LEIS ÁSICS E NÁLISE DE CIRCUITOS RESISTIOS SIMPLES 1. LEI DE OHM: RESISTOR Costuma-se afrmar, equvocadamente, que a le de Ohm é expressa pela eq. (1). Na verdade, esta equação representa smplesmente a defnção de resstênca. Le de Ohm, assm desgnada devdo ao seu formulador Georg Smon Ohm, ndca que a dferença de potencal () entre os dos pontos fnas de um condutor é proporconal à corrente elétrca (I), a um dada temperatura Os condutores (materas), que obedecem a esta le são chamados ôhmcos. Onde: é a dferença de potencal elétrco medda em olts R é a resstênca elétrca do crcuto medda em Ohms I é a ntensdade da corrente elétrca medda em mpère = (1) I R R ( ) R - v

5 O Resstor funcona como um lmtador de corrente. Produz queda de tensão e dsspação de energa Condções extremas no resstor: R = 0 O resstor funcona como um curto-crcuto; R = O resstor funcona como um crcuto-aberto Na prátca, como não se consegue manter a temperatura constante, aqueles condutores que apresentam, dentro de certos lmtes, pouca varação da resstênca com a temperatura são consderados ôhmcos. Ex.: constantan Caso contráro os materas são consderados não ôhmcos. Ex.: tungstêno O recíproco da resstênca é chamado de condutânca, representada pela legra G e meddo em semens (S), assm, G = 1/R, também representado pela undade mho POTÊNCI DISSIPD NUM RESISTOR: P = v. P = v 2 /R P = 2 ssocações de resstores Resstores podem ser nterlgados formando assocações dversas. Uma assocação de resstores pode ser reduzda a um únco resstor que produza o mesmo efeto (a mesma potênca) que o conjunto, cuja resstênca é denomnada resstênca equvalente ou total. Req Exemplo de ssocação de Resstores do tpo Msta Resstênca Equvalente ssocações de resstores e cálculo da Resstênca Equvalente: a ssocação em Sére R1 R2 Rn I Dos ou mas resstores estão em sére quando são percorrdos pela mesma corrente. Req Req = R 1 R 2... Rn Neste caso, a tensão aplcada aos termnas se dvde pelos resstores assocados, de modo proporconal aos valores de suas resstêncas.

6 b ssocação em Paralelo R1 Rn R2 Req 1/Req = 1/R 1 1/R /Rn Dos ou mas resstores estão em paralelo quando são submetdos à mesma tensão. Neste caso, a corrente total se dvde nos camnhos formados pelos resstores, de modo nversamente proporconal aos valores de suas resstêncas. Caso partcular!!! Dos resstores em paralelo (n = 2 )... Req = R 1. R 2 / R 1 R 2 Notas: resstênca de dos ou mas resstores em paralelo é sempre menor que a menor delas. Para o caso de dos ou mas resstores guas, em paralelo, a resstênca equvalente pode ser obtda pela dvsão do valor de um deles pela quantdade exstente de resstores guas. c - ssocação Msta É toda assocação resultante de combnações sére e paralelo de resstores 2. LEIS DE KIRCHHOFF: 2.1.Defnções: REDE é uma conexão entre elementos. CIRCUITO é uma rede na qual há pelo menos um percurso fechado. RMO é cada elemento de crcuto. NÓ é um ponto de nterconexão entre dos ou mas ramos. LOOP / LÇO é qualquer camnho fechado em um crcuto. Um laço será dto ndependente se contver um ramo que não pertença a qualquer outro laço. MLH é cada loop / laço ndependente. 2.2.Le das correntes de Krchhoff: soma algébrca das correntes num nó é zero. ou soma das correntes que chegam a um nó é gual à soma das correntes que saem desse nó. 2.3.Le das tensões de Krchhoff: soma algébrca de todas as tensões num percurso fechado é zero.