ELETRICIDADE

ELETRICIDADE

1. Grandezas Elétricas

   • Tudo que pode ser atribuído a uma certa quantidade e ser medido
     • Tensão Elétrica (V)
       • Diferença de potencial entre dois corpos diferentes ou dois pontos de um circuito elétrico
         • Elétrons livres fluem do copo carregado negativamente para o carregado positivamente
         • Pode ser contínua ou alternada
         • UAB = VA - VB
     • Frequencia (f - Hertz)
       • Número de voltas por unidade de tempo
         • f = 1/T
     • Período (T -s)
       • Tempo necessário para que um objeto em movimento circular conclua uma volta.
         • T = 1/f
     • Corrente Elétrica
       • Quando surge um fluxo ordenado de elétrons em um circuito
         • Intensidade da Corrente Elétrica (I -A)
           • i = Q/Δt
             • Q - Carga Elétrica ( C - Coulomb); Δt -Tempo ( s -segundo); i - Corrente Elétrica ( A Ampère)
       • Menor potencial para maior
       • Corrente Contínua Constante; Corrente Contínua Pulsante e Corrente Alternada
     • Resistência Elétrica (R - Ω)
       • Oposição a passagem de corrente elétrica oferecida por qualquer elemento
       • 2ª Lei de Ohm
         • R = ρ. L/A
       • 1ª Lei de Ohm
         • R=V/i
     • Resistividade Elétrica (ρ - Ω.m)
       • Propriedade de cada material
     • Potência Elétrica Consumida (P -W)
       • Energia consumida liberada em um intervalo de tempo
       • W = J/s
       • Pot = Energia elétrica/ Δt
     • Potência Elétrica Dissipada (P -W)
       • Quantidade de energia térmica que passa pelo circuito durante uma quantidade de tempo
         • Pot = V.i

2. Características das Cargas

   • Resistivas
     • Transformam a energia elétrica recebida em calor
     • Chuveiros, ferros de passar, grills, etc
     • Tensão e corrente estão em fase
   • Indutivas
     • Produzem potência reativa com onda de corrente atrasada em relação á tensão
     • Corrigir fator de potência
       • Eliminar a potência reativa
     • Máx.: 8%
   • Capacitivas
     • Produz potência reativa com um adiantamento de corrente em relação à tensão
     • Bancos de capacitores e cabos elétricos enterrados

3. Associação de Cargas Resistivas

   • Associações Série
     • Seccionamento, sensoriamento e proteção de circuitos elétrico
     • Permite somente um percurso para a passagem da corrente.
     • I = I1 = I2 = I3
     • Vfonte = Vr1 + Vr3 + ...+ Vrn
   • Associações Paralelos
     • Conexão de cargas ao circuito
     • Resistores são ligados um do lado do outro, de forma que todos ficam submetidos à mesma d.d.p
     • Vfonte = V1 = V2 = V3 = Vn
     • Ifonte = I1 + I2 + ...+ In
   • Resistor Equivalente
     • Único resistor que pode substituir todos os demais resistores do circuito
     • Facilita a analise
     • Série
       • Req = R1 + R2 + R3 + ... + Rn
       • I =constante
     • Paralelo
       • 1/Req = 1/R1 + 1/R2 +...+1/Rn
       • V= constante
   • Transformação Triâgulo-Estrela
     • Utilizada quando as regras de associação em paralelo e em série não possibilitam a determinação da resistência equivalente

4. Métodos

   • Leis de Kirchoff
     • Ramo
       • Todo trecho de circuito constituído de dois ou mais bipolos ligados em serie
     • Nó
       • Intersecção de 2 ou mais ramos
     • Malha
       • Qualquer circuito fechado que não possui outro circuito em seu interior
     • 1ª Lei
       • Em um nó, a soma algébrica das correntes é nula
       • i1 = i2 + i3 + i4 + i5
     • 2ª Lei
       • Em uma malha, a soma algébrica das tensões é nula
       • As representações das tensões nos resistores sempre tem o sentido contrário ao da corrente
         • - E1 + VR1 + VR2 +VR3 = 0
   • Método de Thévenin
     • Qualquer circuito linear visto de um ponto, pode ser representado por uma fonte de tensão em série
     • Útil para reduzirmos circuitos maiores em um circuito equivalente
     • Elimina-se R3 mesmo do circuito obtendo-se assim os pontos a e b
       • Coloca-se a fonte E em curto
         • Calcula-se a resistência equivalente vista através dos pontos a e b
           • Elimina-se o curto da fonte, e calcula-se agora a tensão entre os pontos a e b, onde se observa tratar-se de um divisor de tensão
   • Método de Norton
     • Serve para simplificar redes em termos de correntes
       • Permite simplificar redes elétricas lineares, reduzindo-as apenas a um circuito mais simples
     • Elimina-se O R3 do Circuito obtendo-se assim os pontos a e b
       • coloca-se a fonte E em curto
         • Com a fonte em curto, calcula-se a resistência equivalente vista através dos pontos a e b
           • Elimina-se o curto da fonte, coloca-se a carga em curto e calcula-se agora a corrente entre os pontos a e b.
             • Os pontos a e b deslocam-se para os extremos de R2 e a corrente equivalente de Norton é a corrente que circula no circuito devido a R1.

5. Geradores Elétricos

   • Uma forma qualquer de energia, menos a elétrica, é transformada, em parte, em energia elétrica e o restante é dissipada
     • • mecânicos (usinas hidrelétricas) •
     • • térmicos (usinas térmicas)
     • nucleares (usinas nucleares)
     • químicos (pilhas e baterias)
     • Força eletromotriz (fem - V)
       • ε = Et/Δq
     • Resistência Interna (r)
       • Resistência à passagem das cargas pelo gerador
     • Energia Elétrica Útil
       • EU = ET – ED
         • PU = PT – PD
     • Equação do gerador
       • U = ε – (r · i)
     • • O ponto A corresponde ao gerador em circuito aberto, i = 0;
       • O ponto B, corresponde ao gerador em curto-circuito, ou seja, os polos do gerador são ligados externamente por um fio sem resistência
     • Intensidade da corrente elétrica de curto circuito
     • Rendimento de um gerador
       • • 0 < ƞ < 1
     • Associação de geradores
       • Série
         • req = r1 + r2 + r3 ... .
         • ε eq = ε 1 + ε 2 + ε 3 ... .
       • Paralelo
         • 1/req = 1/r1 + 1/r2 + 1/r3
         • εeq = ε

6. Capacitores em Corrente Contínua

   • Recebe e acumula cargas elétricas
   • Comporta-se como um circuito aberto
   • Armazena energia na forma de campo elétrico
   • Os formatos típicos consistem em dois eletrodos ou placas que armazenam cargas opostas
     • Separadas por um isolante ou por um dielétrico.
       • A carga é armazenada na superfície das placas, no limite com o dielétrico.
   • Associação
     • Paralelo
       • Qtotal = Q1 +Q2 + Q3+...+Qn
       • Ceq = C1 + C2 + ...+ Cn
     • Série
       • 1/Ceq = (1/C1) + (1/C2) +...+ (1/Cn)
       • Q = Q1 = Q2= .......= Qn
   • Capacitância (C -Farad)
     • Capacidade de um capacitor de armazenar cargas
       • C= Q/V
         • V -> Diferença de potencial elétrico, no SI dado por Volts(V)
         • Q -> carga do capacitor armazenada, no SI dada por Coulomb(C)
   • Tensão de trabalho
     • A tensão máxima que o capacitor pode suportar entre as armaduras.
   • Constante de Tempo
     • Tempo de carga e descarga
       • T=R.C
         • T é a constante de tempo em segundos (s)
           • R é a resistência em Ω
             • C é a capacitância em F
   • • Com a chave S aberta e o capacitor inicialmente descarregado, a tensão do capacitor é nula (Vc = 0).
       • Fechando a chave no instante t = 0 s, a tensão entre as placas do capacitor cresce exponencialmente até atingir o valor máximo, isto é, Vc = E.
         • Com a corrente acontece o contrário
     • O período entre o fechamento da chave e a estabilização da tensão é rápido, mas não instantâneo, sendo denominado transitório
   • Comportamento
   • Carga e Descarga

7. Indutores em Corrente Contínua

   • Dispositivos constituídos por espiras ou fios enrolados sobre um núcleo que têm por finalidade armazenar energia potencial elétrica com a criação de um campo magnético e que a "devolve" ao circuito sempre que é necessário.
   • Núcleo de ar
   • Núcleo ferromagnético
   • Núcleo laminado
   • Aplicações
     • Presente em diversos dispositivos, circuitos eletrônicos, circuitos analógicos, processamento de sinais, filtros (com capacitores), transformadores
   • Indutância (L - Henry)
     • É uma medida da capacidade que tem uma bobina de armazenar energia
       • V(t) = L x di/ dt
   • Princício de Funcionamento
     • O indutor reage a toda e qualquer variação do fluxo magnético em seu interior
       • ‘‘produzindo’’ uma tensão e corrente elétrica (induzidas)
         • O sentido em que ambas se estabelecem é tal que elas se opõem à variação do fluxo. Isso pode ser explicado pela ação do campo magnético do ímã sobre as partículas no interior do condutor (fio), na forma de força magnética.

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