Aula03_eletricidade
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A resistência é a característica elétrica dos materiais, que representa a oposição à passagem da corrente elétrica.
Essa oposição à condução da corrente elétrica é provocada principalmente, pela dificuldade dos elétrons livres se movimentarem pela estrutura atômica dos materiais.
RESISTÊNCIARESISTÊNCIA
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A unidade de medida da resistência é o ohm, cujo símbolo é a letra grega maiúscula ômega (Ω). O símbolo usado em diagramas de circuitos para representar a resistência aparece na Figura 1, juntamente com a abreviatura para esta mesma grandeza (R).
RESISTÊNCIARESISTÊNCIA
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A resistência de qualquer material de seção reta uniforme é determinada pelos quatro seguintes fatores:
I. Material;II.Comprimento;III.Área da seção reta;IV.Temperatura.
RESISTÊNCIARESISTÊNCIA
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Os condutores que permitem um grande fluxo de carga com uma pequena tensão externa têm valores de resistências baixas, enquanto os isolantes têm valores elevados de resistência. Também, quanto maior o caminho que a carga tem de percorrer, maior o valor da resistência, ao passo que quanto maior a área, menor a resistência.
RESISTÊNCIARESISTÊNCIA
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À medida que aumenta a temperatura da maioria dos condutores, aumenta o movimento das partículas de sua estrutura molecular, fazendo com que aumente a dificuldade de deslocamento dos portadores livres, o que aumenta o valor da resistência. A uma temperatura fixa de 20º C (temperatura ambiente), a resistência está relacionada a outros três fatores por:
RESISTÊNCIARESISTÊNCIA
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Segunda lei de Ohm
A constante ρ (resistividade) é diferente para cada material. Seu valor é dado e ohms-metros no sistema SI. A Tabela 1 mostra alguns valores típicos de ρ.
RESISTÊNCIARESISTÊNCIA
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Efeitos da Temperatura
A resistividade dos materiais depende da temperatura.
Assim, uma outra característica dos materiais é o coeficiente de temperatura, que mostra de que forma a resistividade e, consequentemente, a resistência variam com a temperatura.
RESISTÊNCIARESISTÊNCIA
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Efeitos da Temperatura O coeficiente de temperatura é simbolizado
pela letra grega α (alfa), cuja unidade de medida é[ºC-1].
A expressão para calcular a variação da resistividade com a temperatura é:
Neste caso, a relação entre as resistências é a seguinte:
RESISTÊNCIARESISTÊNCIA
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t .1.0
0
0
RR
Efeitos da Temperatura
Quanto maior o coeficiente de temperatura da resistência de um material, mais sensível será o valor de resistência a mudanças de temperatura. A Tabela 2 apresenta o coeficiente de temperatura de alguns condutores.
RESISTÊNCIARESISTÊNCIA
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Tipos de Resistores
Em dupla, fazer um trabalho sobre os tipos de resistores.
Entrega: 17/03/14.
RESISTÊNCIARESISTÊNCIA
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Uma analogia para um circuito elétrico simples é um sistema constituído de uma mangueira com água conectada a uma válvula de pressão. A ausência de pressão resulta em um sistema sem movimentação de água. Da mesma forma, a ausência de uma tensão em um circuito elétrico não fará circular nenhuma corrente.
1ª LEI DE OHM1ª LEI DE OHM
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A corrente é uma reação à tensão aplicada, portanto quanto maior a tensão aplicada num mesmo circuito, resultará em uma corrente maior. O fator que relaciona a tensão e a corrente em um circuito é a resistência é: (temperatura constante)
1ª LEI DE OHM1ª LEI DE OHM
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O gráfico em linha reta da Figura 2, indica que a resistência não varia com os níveis de tensão e corrente; ao contrário; ela é uma grandeza que se mantém fixa. Através deste gráfico, qualquer valor de corrente ou tensão pode ser determinado quando se conhece uma das grandezas envolvidas.
GRÁFICO DA LEI DE GRÁFICO DA LEI DE OHMOHM
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Fonte elétrica Fonte elétrica As fontes elétricas são fundamentais na compreensão
da eletrodinâmica, pois elas que mantém a diferença de potencial (ddp) necessária para a manutenção da corrente elétrica. Num circuito elétrico, a fonte elétrica é representada pelo símbolo abaixo:
Símbolo de fonte elétrica no circuito.
O pólo positivo (+) representa o terminal cujo potencial elétrico é maior. O pólo negativo (-) corresponde ao terminal de menor potencial elétrico.
Circuito elétrico simplesCircuito elétrico simplesUm circuito consiste em um número qualquer de
elementos unidos por seus terminais, estabelecendo pelo menos um caminho fechado atráves do qual a carga possa fluir.
Boylestad – Introdução à análise de circuitos
Circuito elétrico simplesCircuito elétrico simples O sistema formado por um fio condutor com as
extremidades acopladas aos pólos de um gerador é considerado um circuito elétrico simples, no qual a corrente elétrica se dá através do fio.
No fio condutor os elétrons se deslocam do pólo negativo para o pólo positivo(sentido real) . Nesse deslocamento há perda de energia elétrica, devido a colisões dos elétrons com os átomos do material.
Exemplo de Circuito SimplesExemplo de Circuito Simples
A figura abaixo mostra a representação gráfica de um circuito elétrico contendo um gerador, uma lâmpada e fios condutores.
AMPERÍMETRO é o instrumento que fornece o valor da intensidade da corrente elétrica.
Quando a corrente elétrica é muito pequena, o aparelho usado para a sua medida é o galvanômetro. Trata-se de um aparelho semelhante ao amperímetro, só que bem mais sensível, com capacidade para efetuar medições de pequenas correntes elétricas. Veja abaixo alguns exemplos de amperímetros:
Amperímetro de Bancada
Alicate amperímetro
Montagem de um amperímetro num circuito
elétrico
Associação de resistores Associação de resistores Resistores em Série
Nesse tipo de associação, a corrente elétrica percorre todos os resistores antes de retornar à tomada.
Resistência equivalente de um Resistência equivalente de um circuito em série circuito em série
A introdução da resistência equivalente em um circuito não modifica o valor da corrente elétrica, temos:
U=Ri
Sabendo que U = U1+ U2 + U3, temos:
Req .i = R1 .i + R2 .i+ R3 .i
Dividindo os membros da igualdade pela corrente i, temos:
Req = R1
+ R2 + R3
Em geral, numa associação de resistores em série, a resistência equivalente Req
é igual à soma das resistências individuais.
Exercício: Determine a resistência total do circuito em série abaixo:
a)Calcule a corrente fornecida pela fonte.
b)Determine as tensões V1, V2 e V3.
c)Calcule a potência dissipada por R1, R2 e R3.
d)Calcule a potência dissipada pela fonte e compare com a soma das pontências calculadas nas partes.
Fontes de tensão em série: Fontes de tensão em série:
Fontes de tensão podem ser conectadas em série para aumentar ou diminuir a tensão total do sistema.
A tensão total do sistema é obtida somando-se as tensões de fonte de mesma polaridade e subtraindo-se as tensões de fontes de polaridade opostas.
A polaridade resultante é aquela para onde a soma é maior.
Lei de kirchhoff para tensõesLei de kirchhoff para tensões
Uma malha fechada é qualquer caminho contínuo que ao ser percorrido em um sentido único retorna ao mesmo ponto em sentido oposto.
Ao percorrermos uma malha fechada, a soma das tensões aplicadas ao circuito será sempre igual a zero.
Obs: a soma será sempre zero independente do sentido que se percorre a malha.
Lei de kirchhoff para tensõesLei de kirchhoff para tensões
Exemplo: determine a tensão desconhecida no circuito abaixo:
solução
Lei de kirchhoff para tensõesLei de kirchhoff para tensões
Exercicio: para o circuito abaixo determine:
a)V2
b)Determine I
c)Determine R1 e R3
Divisor de tensõesDivisor de tensões
Observe que em uma malha fechada a tensão em cada elemento resistivo é proporcional ao seu valor em relação aos outros resistores;
Divisor de tensõesDivisor de tensões
Desta observação podemos obter a relação conhecida como divisor de tensões:
V1 = ( R1 / Rtotal) * Vtotal
Divisor de tensõesDivisor de tensões
exemplo: Usando a regra da divisão de tensões calcule as tensões V1 e V3 no circuito em série abaixo:
Resistência interna das fontesResistência interna das fontes
Toda fonte de tensão, independente de sua natureza possui uma resistência interna.
A existência desta resitência interna provoca uma queda de tensão do circuito a que ela esteja ligada por se associar à carga total do sistema. Em outra palavras, a resistência interna se associa às cargas do circuito em paralelo.
Resistência interna das fontesResistência interna das fontes
A equação para se calcular o valor da resistência interna decorre da proporcionalidade da tensão em função do valor da resistência de cada elemento e é dada por:
Onde: Rint = resistência internaVnl = tensão sem carga (no load)I L = corrente com carga (load)RL = resistência da carga (Load)
Resistência interna das fontesResistência interna das fontes
Exemplo: A tensão de saida de uma fonte sem carga é 40V. Quando uma carga de 500 ohm é conectada a tensão cai para 38,5 V. Qual o valor da resistência interna da fonte?
Resistência interna das fontesResistência interna das fontes
Exemplo:No exemplo abaixo determine a tensão com carga e a potência dissipada pela resistência interna.