Eletricidade
Unidades I = Coulomb segundo = Ampere I = q /t R = Volt Ampere = Ohm r = Ohm m 2 m [ r ] = ohm.m
Grandeza Corrente Resistência Resistividade Condutividade SI (kg, m, s) Ampere Ohm Ohm.metro (Ω.m) Ohm.metro recíproca (Ω.m) -1 Simbolo I Ω ρ = 1/r
Variação da resistência com a temperatura A resistência de um condutor varia com a temperatura (na maioria dos materiais)
Supercondutividade Baixando-se a temperatura dos metais a sua resistividade vai diminuindo Em alguns a resistividade vai diminuindo com a temperatura, mas não se anula Noutros a resistividade vai diminuindo com a temperatura, mas atingida uma certa temperatura cai bruscamente para zero Chama-se supercondutividade a esse fenómeno no qual a resistividade de certos metais se anula a temperaturas muito baixas. Chama-se supercondutor ao condutor que atinge uma resistividade nula.
Energia envolvida na passagem de corrente elétrica Supondo um condutor de resistência R, que tenha entre os extremos uma diferença de potencial V, e pelo qual circule uma corrente de intensidade I, durante um tempo t, a quantidade de carga que passa por esse condutor será: O trabalho realizado para passagem de uma carga Q entre dois pontos de potenciais será: Substituindo Q por I.t, obtemos
Energia envolvida na passagem de corrente elétrica Este trabalho corresponde à energia W consumida no transporte de carga Q. Sendo V= RI
Potência absorvida para passagem de corrente elétrica através de um condutor Se W for a energia absorvida na passagem da corrente durante o tempo t, a potência será:
Associação de condutores Os condutores podem ser associados em: série paralelo
Associação de condutores Associação em série Sejam as resistências dos condutores; as diferenças de potencial entre seus extremos e V a diferença de potencial entre os extremos da associação.
Associação de condutores Associação em série Intensidade de corrente A intensidade de corrente que passa por todos os condutores num dado instante é a mesma.
Associação de condutores Associação em série Diferença de potencial Numa associação em série de condutores, a diferença de potencial entre os extremos da associação é igual à soma das diferenças de potencial entre os extremos dos condutores.
Associação de condutores Associação em série Resistência condutor equivalente Condutores associados em série equivalem a um condutor único cuja resistência é igual à soma das suas resistência.
Associação de condutores Associação em paralelo Diferença de potencial Todas as extremidades ligadas ao ponto A tem potencial V A. Todas as ligadas ao ponto B tem o potencial V B. Logo, todos os condutores suportam a mesma diferença de potencial V.
Associação de condutores Associação em paralelo Intensidade de corrente 1ª lei de Kirchhoff
Associação de condutores Associação em paralelo Intensidade de corrente 1ª lei de Kirchhoff a intensidade de corrente antes e depois da associação é a mesma e vale a soma das intensidades nas derivações
Associação de condutores Associação em paralelo Resistência 2ª lei de Kirchhoff o inverso da resistência do condutor equivalente é igual à soma dos inversos das resistências das derivações
Circuito elétrico Circuito eléctrico = configuração de condutores no qual a corrente flui por um ou mais caminhos fechados constituído por: Fontes - repõem a energia separando a carga contra o campo elétrico - as fontes de tensão ideais são caracterizadas pela d.d.p aos terminais = f.e.m Carga parte do circuito que gasta a energia (ex. resistências, motor, lâmpada) Fios de resistência baixa que ligam os vários elementos.
Circuitos eléctricos
Nomenclatura Nó junção de 3 ou mais condutores Ramo porção do circuito entre 2 nós Malha qualquer caminho fechado Intensidade de corrente um valor por cada ramo Tensão ou diferença de potencial (d.d.p) associada aos terminais de cada elemento.
Leis de Kirchhoff Lei dos nós a soma das correntes que entram num nó é igual à soma das que saem.
Leis de Kirchhoff Lei das malhas numa malha a soma das f.e.m. das fontes é igual à soma das d.d.p. aos terminais das resistências. Tanto as f.e.m. como as d.d.p. são somadas com as polaridades adequadas. Resulta do carácter conservativo do campo elétrico, ou seja,
Circuitos Elétricos Uma bateria de 9 V alimenta um circuito que contem uma resistência de 18 W. Qual a corrente que circula no circuito.
Circuitos Elétricos Aplicando uma tensão de110 V nas extremidades de uma resistência de 2200 W a corrente que atravessa o circuito será: =110/2200 = 0.05 A = 50 ma
Resistência em Série A corrente é a mesma para todos os elementos do circuito: A queda de tensão ao longo do circuito também é aditiva Como V = IR A Lei de Ohm para o circuito completo Ou seja Como todas as I são iguais
Dissipação resistiva
Resistências em Paralelo Re q
Condensadores São componente constituído por dois condutores separados por um isolante: os condutores são chamados armaduras (ou placas) do condensador e o isolante é o dielétrico do condensador.
Condensadores
Condensadores Um condensador é fundamentalmente um armazenador de energia sob a forma de um campo electrostático.
Capacitância sendo C = ke0. A/d C: Capacitância ke0: Constante dieléctrica A: Área dos condutores d: Distância entre as superfícies condutoras
Tempo de Carga e Descarga de um Condensador
Energia armazenada num Condensador Supondo um condensador de capacidade C sendo carregado electricamente por um gerador. Como, da definição de capacidade (Q = C.V) e C é constante obtemos um diagrama do tipo:
Constituição de um condensador Formado de duas placas metálicas, separadas por um material isolante denominado dieléctrico. Utiliza-se como dieléctrico o papel, a cerâmica, a mica, os materiais plásticos ou mesmo o ar.
Aplicações Condensadores são utilizados com o fim de: Eliminar sinais indesejados, oferecendo um caminho mais fácil pelo qual a energia associada a esses sinais espúrios pode ser escoada, impedindo-a de invadir o circuito protegido. Utilizados em circuitos osciladores
Rigidez e constante dielétrica Material Rigidez (kv/cm) Constante (k) Ar 30 1 Vidro 75-300 3,8 Ebonite 270-400 2,8 Mica 600-750 5,4-8,7 Borracha Pura 330 3 Óxido de alumínio - 8,4 Pentóxido de Tântalo - 26 Cera de abelha 1100 3,7 Parafina 600 3,5