Cap.7-Circuitos Elétricos de Corrente
Contínua
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7.1. Força Eletromotriz (fem)
Para que portadores de carga (elétrons) escoem através
de um resistor , em um circuito elétrico, é mister
estabelecer uma diferença de potencial entre os seus
terminais.
Para produzir este escoamento é necessário uma “bomba
de carga”, um dispositivo que realiza trabalho sobre os
portadores de cargas.
Tal “bomba” é chamada de Fonte de Força Eletromotriz
(fem) (ε).
Neste capítulo, estudaremos circuitos elétricos que
contenham apenas fem de corrente contínua (c.c).
Um dispositivo comum de fem de c.c. é a bateria.
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Baterias
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ε= força eletromotriz (volts)
r = resistência interna da bateria
R= resistência de carga
Vab=Vcd=RI=tensão nos terminais da bateria
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Exemplo:
ε=12,0 V ,
Dados:
r=0.05 Ω e
R= 3,00 Ω
a) Calcule a corrente I e a tensão Vab nos terminais da bateria.
b) Calcule a potência dissipada na resistência de carga R e na
resistência interna r da bateria.
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7.2. Ligação em Série de Resistências
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7.3. Ligação em Paralelo de Resistências
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Ex.1:Para o conjunto de resistências abaixo, determine:
a) A resistência equivalente
b) Se Vac=42 V, calcule a corrente em
cada resistor.
I1 =1 A
I2= 2A
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Ex2.: a) encontre a corrente em cada resistor
b) calcule a potência dissipada em cada resistor
c) calcule a resistência equivalente
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Ex.3: calcule a resistência equivalente do circuito
abaixo
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7.4. Leis de Kirchhoff
Gustav Kirchhoff
(1824-1887)
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Leis de Kirchhoff
1ª lei: em um nó, a soma das correntes que
entram é igual a soma das correntes que saem.
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Leis de Kirchhoff
2ª Lei: em uma malha, a soma de todas as
diferenças de potencias é igual a zero.
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* Lembre-se: sentido convencional da corrente
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Ex.1: Circuito de uma malha
No circuito abaixo as resistências internas das fontes são
desprezadas. Determine a corrente e a potência
dissipada em cada resistor.
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Ex.2: Circuito de Duas malhas
Calcule as correntes do circuito abaixo:
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Ex.3: Circuito de múltiplas malhas
a)Calcule as correntes do circuito abaixo:
b) Determine a carga no capacitor
* Em Regime Permanente (steady -state) o
capacitor é um como uma chave aberta
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Exercícios
Calcule as correntes dos circuitos abaixo:
1)
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2)
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3)
21
4)
22
5)
23
6)
24
7)
25
8)
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7.5. Circuitos RC
Um circuito contendo um resistor em série com um
capacitor é chamado de circuito RC.
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7.5.1. Carregamento do Capacitor
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= RC = constante de tempo = tempo
para a corrente decair de 1/ do valor inicial
=
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7.5.2. Descarregamento do Capacitor
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Ex.1: para o circuito abaixo determine (a) a constante de
tempo do circuito, (b) a carga máxima do capacitor, (c) a
corrente máxima do circuito e (d) a carga e a corrente em
função do tempo.
a)
d)
b)
c)
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Ex.2: considere o capacitor do circuito abaixo sendo
descarregado . (a) depois de quantas constantes de tempo
a carga do capacitor atinge o valor de ¼ da carga inicial e
(b) depois de quantas constantes de tempo a energia no
capacitor atinge ¼ da energia inicial armazenada.
a)
b)
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7.6. Instrumentos Elétricos de Medição
7.6.1. O amperímetro: aparelho utilizado para medir
corrente elétrica. É ligado em série com os elementos do
circuito que se deseja medir a corrente. Idealmente,
deve ter resistência igual a zero para não alterar a
medição da corrente.
* Na prática,
qualquer
Amperímetro tem
uma pequena
resistência interna
que diminuí
levemente a corrente
do circuito
Em corrente contínua, o amperímetro deve ser conectado de forma que a
corrente entre pelo terminal positivo e saia pelo terminal negativo
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7.6.2. O Voltímetro: aparelho utilizado para medir a
tensão (diferença de potencial) elétrica. É ligado em
paralelo com os elementos do circuito que se deseja
medir a tensão. Idealmente, deve ter resistência infinita
para não alterar a medição da tensão.
* Na prática, a resistência do
voltímetro não é infinita e devese ser feitas correções para se
conhecer a resistência do
voltímetro.
Em corrente contínua, o terminal positivo do voltímetro deve ser
conectado no ponto de maior potencial elétrico do elemento e o
terminal negativo do voltímetro deve ser conectado no ponto de
menor potencial elétrico do elemento que se deseja medir a
tensão.
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7.6.3. O Galvanômetro: é o componente principal
dos amperímetros e voltímetros analógicos.
Galvanômetro de D’Arsonval
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a) Quando um galvanômetro é usado como amperímetro, um
resistor shunt Rp deve ser colocado em paralelo com o
galvanômetro.
b) Quando um galvanômetro é usado como voltímetro, um resistor
Rs deve ser colocado em série com o galvanômetro.
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7.6.4. A Ponte de Wheatstone: dispositivo
utilizado para medir o valor de uma resistência
desconhecida Rx.
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7.6.5. O Potenciômetro: aparelho de resistência
variável.
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7.6.6. Aparelhos digitais de Medição
Amperímetro Digital
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Voltímetro Digital
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Multímetro Digital
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7.7. Curtos Circuitos Elétricos
• Curto-circuito é a passagem de corrente elétrica acima
do normal em um circuito devido à redução abrupta da
resistência do mesmo.
Um exemplo de curto-circuito, que acidentalmente é
comum em residências, ocorre quando se coloca as
extremidades de um fio condutor nos orifícios de uma
tomada.
Geralmente os curto-circuitos provocam reações violentas
devido à dissipação instantânea de energia, tais como:
explosões, calor e faíscas. É uma das principais causas
de incêndios em instalações elétricas mal conservadas
ou com erros de dimensionamento.
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