INSTITUTO FEDERAL DE SANTA CATARINA
CAMPUS DE JOINVILLE
DEPARTAMENTO DESENVOLVIMENTO DE ENSINO
CURSO TÉCNICO DE ELETROELETRÔNICA
MEDIDAS ELÉTRICAS
Profª. Bárbara O. M. Taques
Prof. Mauricio M. Taques
Prepare-se para as provas
Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity
Ganhe pontos para baixar
Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium
Guias e Dicas
Prepare-se para as provas
Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity
Encontrar documentos
Prepare-se para as provas com trabalhos de outros alunos como você, aqui na Docsity
Pesquisar documentos Store
Os melhores documentos à venda: Trabalhos de alunos formados
Videoaulas
Prepare-se com as videoaulas e exercícios resolvidos criados a partir da grade da sua Universidade
Quiz
Responda perguntas de provas passadas e avalie sua preparação.
Ganhe pontos para baixar
Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium
Comunidade
Pergunte à comunidade
Peça ajuda à comunidade e tire suas dúvidas relacionadas ao estudo
Ranking universidades
Descubra as melhores universidades em seu país de acordo com os usuários da Docsity
Guias grátis
Os eBooks que salvam estudantes!
Baixe gratuitamente nossos guias de estudo, métodos para diminuir a ansiedade, dicas de TCC preparadas pelos professores da Docsity
Eletricidade: Corrente, Potência e Resistência, Notas de aula de Energia
Documento que aborda as correntes elétricas, a potência elétrica e a resistência elétrica em circuitos elétricos. Explica a lei de ohm e a lei de kirchhoff das correntes, além de introduzir a notação de códigos de cores e técnicas de arredondamento.
Tipologia: Notas de aula
2022
1 / 25
Esta página não é visível na pré-visualização
Não perca as partes importantes!
Documentos relacionados
Pré-visualização parcial do texto
Baixe Eletricidade: Corrente, Potência e Resistência e outras Notas de aula em PDF para Energia, somente na Docsity!
INSTITUTO FEDERAL DE SANTA CATARINA CAMPUS DE JOINVILLE DEPARTAMENTO DESENVOLVIMENTO DE ENSINO CURSO TÉCNICO DE ELETROELETRÔNICA
MEDIDAS ELÉTRICAS
Profª. Bárbara O. M. Taques
Prof. Mauricio M. Taques
CAPÍTULO 1 – GRANDEZAS ELÉTRICAS
1.1 POTENCIAL ELÉTRICO
Uma partícula (carga pontual) qualquer, carregada, possui uma energia potencial interna (U), dada como a capacidade desta partícula em realizar trabalho. Os átomos que compõem um material condutor possuem elétrons livres, os quais podem mover-se aleatoriamente. Se provocarmos uma força eletromotriz entre os terminais A e B de um elemento, um trabalho é realizado sobre estas cargas, e sua energia potencial é alterada, causando uma diferença de energia potencial entre os pontos A e B. W (^) a b UaU b Este trabalho realizado para mover uma unidade de carga (+1C) através de um elemento, de um terminal a outro, é conhecido como diferença de potencial, ou tensão (v ou V) “sobre” um elemento, e sua unidade é conhecida como volt (V) e dada como 1J/C. ab a b V q W A convenção de polaridade (+, -) usada, é mostrada na figura 2.1. Ou seja, o terminal A é v volts positivos em relação ao terminal B. Em termos de diferença de potencial, o terminal A está v volts acima do terminal B. Fig. 1.1 – Convenção da polaridade da tensão Com referência à figura 2.1, uma queda de tensão de v volts ocorre no movimento de A para B. Por outro lado, uma elevação de v volts ocorre no movimento de B para A. Como exemplos, nas figuras 2.2 (a) e (b) existem duas representações da mesma tensão. Em (a), o terminal A está +2 V acima do terminal B e em (b) o terminal B está – 2 V acima do terminal A (ou +2 V abaixo de A). (a) (b) Fig. 1.2 – Duas representações equivalentes da tensão A B
- v - A B
- 2 V - A B
- -2 V +
Visto que, por definição, a velocidade com que uma energia é dissipada é a potência, denotada por p, tem-se que: vi t w p Pode-se observar que, as unidade de v e i, já vistas anteriormente são dadas por J/C e C/s, respectivamente, resultando com sua multiplicação em W=(J/C)(C/s)=J/s, que é a unidade de potência vista no capítulo 1. Então, como pode se observar na figura 1.3, o elemento está absorvendo energia, dada por p=vi. Se a polaridade de v ou a de i for invertida, então o elemento estará entregando potência para o circuito externo. Fig. 1.3 – elemento típico com tensão e corrente. Exercícios:
- Uma diferença de potencial é entre dois pontos A e B é dada por VAB=-3V, qual é tensão dada por –VBA?
- Três pontos A, B e C, possuem as seguintes diferenças de potenciais entre si: VAC=6V, VAB=3V. Qual é diferença de potencial VCB?
- A carga total que entra por um terminal de um elemento é dada por: a. q=3t+1 μC b. q=2t mC c. q=5t+3 μC Calcule o valor da corrente i entre t=1ms e t=4ms.
- Supondo que a fosse possível contar ao número de elétrons que passam através de uma secção de um condutor no qual se estabeleceu uma corrente elétrica. Se durante um intervalo de tempo Δt=10s passam 2.10^20 elétrons nesta secção, qual a intensidade da corrente (em ampère) que passa na secção do condutor?
- Considerando que o elemento da figura 1.3 esteja absorvendo uma potência de p=18mW, com uma corrente i passando por ele de 6mA, a. Qual a tensão v entre seus terminais? b. E se este elemento estiver fornecendo esta potência ao circuito, qual será o sentido da corrente (desenhar)?
- Ainda com os dados do exercício anterior, qual seria a tensão entre seus terminais se a potência p estivesse sendo fornecida ao elemento?
- Dada uma energia absorvida por um elemento de w=5t J, qual a tensão sobre este elemento no tempo igual a 4ms, sabendo que a corrente que passa sobre é dada por: i=50 sen(200t) mA i
- v -
CAPÍTULO 2 – ELEMENTOS ATIVOS E PASSIVOS
Os elementos de um circuito, estudados até aqui, podem ser classificados em duas categorias gerais, elementos passivos e elementos ativos, considerando se a energia é fornecida para ou por eles. Portanto, um elemento é dito passivo se a energia total entregue a ele pelo resto do circuito é sempre positiva. Isto é: W=V.I.t 0 As polaridades de V e de I são como mostradas na figura 2.3. Como será estudado posteriormente, exemplo de elementos passivos são resistores, capacitores e indutores. Já exemplos de elementos ativos são geradores, baterias, e circuitos eletrônicos que requerem uma fonte de alimentação. 2.1 FONTES DE TENSÃO E CORRENTE Uma fonte independente de tensão é um elemento de dois terminais, como uma bateria ou um gerador, que mantém uma dada tensão entre seus terminais. A tensão é completamente independente da corrente fornecida. O símbolo para uma fonte de tensão que tem V volts entre seus terminais é mostrado na figura 2.4. A polaridade é como mostrada, indicando que o terminal a está V volts acima do terminal b. Desta forma, se V0, então o terminal a está num potencial maior que o terminal b. Já se, V0, quer dizer que o terminal b está num potencial maior que o terminal a. Na figura 2.4, pode-se observar dois símbolos que podem ser empregados para representar uma fonte de tensão com valor constante. Pode-se observar que as indicações de polaridade na figura 2.4 (b) são redundantes, visto que a polaridade pode ser definida pela posição dos traços curtos e longos. (a) (b) Fig. 2.4 – Fonte de tensão independente. Uma fonte de corrente independente é um elemento de dois terminais através do qual flui uma corrente de valor especificado. O valor da corrente é independente da tensão sobre o elemento. O símbolo para uma fonte de corrente independente é mostrado na figura 2.5, onde I é a corrente especificada. O sentido da corrente é indicado pela seta. Fontes independentes são usualmente empregadas para fornecer potência ao circuito externo e não para absorvê-la. Desta forma, se V é a tensão entre os terminais da fonte, e se sua corrente I está saindo do terminal positivo, então a fonte estará a a
V _ V _ b b
Então, resistência elétrica é o quociente entre a diferença de potencial e a corrente elétrica em um condutor. Os símbolos utilizados para representar resistência elétrica são mostrados na figura 2.2: Fig. 2.2 – Símbolos utilizados para resistência elétrica O inverso da resistência é uma grandeza chamada condutância. A condutância representa a facilidade que um condutor apresenta à passagem da corrente elétrica. É representado por G e sua unidade é o Siemens (S): R G 1 G R 1 2.2 RESISTÊNCIA ELÉTRICA Todos os materiais possuem resistência elétrica, uns mais, outros menos. Inclusive os chamados bons condutores de eletricidade apresentam resistência elétrica, é claro de baixo valor. Os isolantes, por sua vez, por impedirem a passagem da corrente elétrica, são elementos que apresentam resistência muito alta. Quanto ao significado físico de resistência elétrica, podemos dizer que advém da estrutura atômica do elemento em questão. Isso quer dizer que um material que possua poucos elétrons livres dificultará a passagem da corrente, pois essa depende dos elétrons livres para se processar (nos sólidos). No entanto, também os bons condutores de eletricidade apresentam uma certa resistência elétrica, apesar de terem elétrons livres em abundância. A explicação para essa oposição à passagem da corrente elétrica nesses materiais é que apesar de existirem elétrons livres em grande número, eles não fluem livremente pelo material. Ou seja, no seu trajeto, eles sofrem constantes colisões com os núcleos dos átomos, o que faz com que o seu deslocamento seja dificultado. Em um condutor filamentar, a resistência depende basicamente de três fatores: do comprimento do fio, da área da seção transversal do fio, e do material. Experiências mostram que quanto maior o comprimento de um condutor, maior sua resistência e quanto maior a seção de um condutor, menor sua resistência. Também pode se provar que condutores de mesmo comprimento e mesma seção, mas de materiais diferentes, possuem resistências diferentes. A Equação matemática que determina o valor da resistência em função do comprimento, da seção e do material é dada por: S l R
Onde: R=resistência elétrica do condutor em ohms () l=comprimento do condutor em metros (m) S=área da seção transversal em metros quadrados (m^2 ) R R
=constante do material, que chamamos de resistividade ou resistência específica,
em ohm.metro (.m) 2.2.1 Resistividade Elétrica A resistividade é um valor característico de cada material, e na verdade representa a resistência que um condutor desse material apresenta tendo 1m de comprimento e 1m^2 de área de seção transversal. A seguir será mostrada uma tabela com os valores de resistividade de alguns materiais: Material (^) (.m) Cobre 1,7.10- Alumínio 2,9.10- Prata 1,6.10- Mercúrio 98.10- Platina 11.10- Ferro 10.10- Tungstênio 5,6.10- Constantan 50.10- Níquel-cromo 110.10- Carbono 6000.10- Zinco 6.10- Níquel 10.10- Tabela 1 – resistividade de alguns materiais elétricos
Exercícios:
- Calcular a tensão nos extremos de uma barra de cobre de 15m de comprimento e seção 12mm^2 , quando esta for percorrida por uma corrente de 130A. Qual a potência absorvida por esta barra de cobre?
- Achar o resistor equivalente entre os pontos A e B dos circuitos abaixo: a) b) c) d)
- Se uma corrente de 4A sai da fonte de tensão Vi, no circuito abaixo, qual é o valor da potência fornecida por esta fonte? 2Ω A 3Ω 3Ω 1Ω B 5Ω 50Ω 10Ω 20Ω 30Ω 15Ω 40Ω 10Ω 6Ω 2Ω A 3Ω 4Ω 12Ω 3Ω 4Ω 6Ω 2Ω B 1Ω 4Ω A 22Ω 90Ω 8Ω 4Ω 4Ω B 8Ω 2Ω 4Ω 30V 10Ω 4Ω
CAPÍTULO 3 – LEIS DE KIRCHHOFF
3.1 LEI DE KIRCHHOFF DAS CORRENTES
A lei de Kirchhoff das correntes (LKC) estabelece que: “A soma algébrica das correntes que entram em um nó qualquer é igual a soma das correntes que saem deste nó.” Exemplo: Dado o circuito abaixo, achar i 1 e i 2. 3A+2A-i 1 =0 i 3 -2A+i 4 = i 1 =3A+2A i 3 =2A-i 4 i 1 =5A i 3 =2A+7A i 3 =9A -2A-i 4 -5A= i 4 =-2A-5A i 1 - i 2 - i 3 = i 4 =-7A i 2 =i 1 - i 3 i 2 =1A-5A i 2 =-4A 3.2 LEI DE KIRCHHOFF DAS TENSÕES A lei de Kirchhoff das tensões (LKT) estabelece que: “A soma algébrica das tensões ao longo de qualquer percurso fechado é zero.” Exemplo: -15V+v+10V+2V= v=15V-10V-2V v=3V i 2 i 1 3A i 3 5Ω 6V 2A 2Ω 2A i 4 5A
- v - 15V 10V
- 2V +
- Determinar as grandezas desconhecidas nos circuitos mostrados abaixo: a b) c d) 3A 2A I 2 10V R 1 R 2 I 2A I 2 I 3 V 6Ω 9 Ω R P 3 =12W RT= 100mA I 1 I 3 64V 1kΩ R 4kΩ I I 1 I 3 V 30Ω R 2 R 3 =R 2 P 1 =30W P 2 2A
1ª Aula de laboratório: Soldagem Objetivo: Esta aula tem sua finalidade em proporcionar aos acadêmicos a introdução a soldagem eletroeletrônica introduzindo-os no mundo técnico, a proposta é a montagem de cabos do tipo pino-garra e cabos de rede do tipo CAT5. Material Necessário: Ferro de solda (30 a 60W) Solda a base de estanho 1m de Cabo 1,5mm^2 flexível vermelho 1m de Cabo 1,5mm^2 flexível preto 1 Plugue do tipo pino banana vermelho 1 Plugue do tipo pino banana preto 1 Garra jacaré vermelha 1 Garra jacaré preta 1 Cabo de Rede 2 Conectores RJ45 (no mínimo)
1.1.1 Unidades derivadas importantes na teoria de circuitos: Força (F): A unidade fundamental de força é Newton (N), que é a força requerida para acelerar uma massa de 1kg a 1 metro por segundo por segundo, 1((m/s)/s). 1 N = 1 kgm/s^2 Trabalho ou Energia (W): Um joule é o trabalho realizado por uma força de 1N aplicada em uma distância de 1m. 1 J = 1 N*m Potência (P): É a velocidade na qual um trabalho é realizado ou que a energia é dissipada. Definido como 1J/s. 1 W = 1 J/s
1.2 MÚLTIPLOS DECIMAIS E PREFIXOS S.I.
- Prefixo Símbolo (s) Potência de Prefixos para Notação de Engenharia:
- yocto- y 10 -
- zepto- z 10 -
- atto- a 10 -
- femto- f 10 -
- pico- p 10 -
- nano- n 10 -
- micro- m 10 -
- mili- m 10 -
- kilo- k
- mega- M
- giga- G
- tera- T
- peta- P
- exa- E
- zetta- Z
- yotta- Y
- Prefixo Símbolo (s) Potência de Prefixos para Notação Científica:
- centi- c 10 -
- deci- d 10 -
- deca- D
- hecto- h
ANEXO 2 - CÓDIGO DE CORES
(^0 0) x 1 = x 10^0 (^1 1) x 10 = x 10^1 (^2 2) x 100 = x 10^2 (^3 3) x 1.000 = x 10^3 (^4 4) x 10.000 = x 10^4 (^5 5) x 100.000 = x 10^5 (^6 6) x 1.000.000 = x 10^6 7 7 x 0,1 ± 1% ± 2% ±10% ± 5% 8 8 9 9 TOLERÂNCIA
ANEXO 3 - TÉCNICAS DE ARREDONDAMENTO
O resultado de uma medida pode estar sujeito à manipulação numérica, ou para expressá-la com menor número de algarismos significativos ou para compatibilização de valores. A substituição de um número dado por outro com menor quantidade de algarismos deve ser feita dentro de uma técnica conhecida e aceita para que todos procedam da mesma forma e haja homogeneidade de números com origens diversas. Para arredondar um número, verifique quantos algarismos significativos deverão ficar no final numa única operação e proceda como escrito a seguir: a) Se o algarismo à direita do último dígito que se pretende representar for inferior a 5, 50, 500..., apenas desprezam-se os demais dígitos à direita. Exemplo: 3,141592 com 3AS=3, b) Se o algarismo à direita do último dígito que se pretende representar for maior que 5, 50, 500..., adiciona-se uma unidade ao último representado e desprezam-se os demais dígitos à direita. Exemplo: 3,141592 com 5AS=3, c) Se o algarismo à direita do último dígito que se pretende representar for 5, 50, 500...: Adiciona-se uma unidade ao último dígito representado e desprezam-se os dígitos à direita, se esse dígito for originalmente ímpar; Apenas são desprezados os demais dígitos à direita se este dígito for originalmente par ou zero. Exemplo: 16,25 com 3AS=16, 16,05 com 3AS=16, 16,15 com 3AS=16,