Eletricidade

Eletricidade

1. Bipolos

   • DEFINIÇÃO DE BIPOLO ELÉTRICO Chamamos de bipolo elétrico a todo dispositivo elétrico com dois terminais (polos) acessíveis e pelo qual se possa fazer circular uma corrente elétrica, de modo que a corrente que entra num dos terminais seja, em qualquer instante, igual à corrente que flui do outro lado.
   • Os bipolos podem ser classificados em: ativos e passivos, lineares e não lineares, simétricos e assimétricos
   • CURVA CARACTERÍSTICA DA TENSÃO E CORRENTE : V × I A curva característica da tensão (V) e corrente (I) de um dispositivo ou componente elétrico permite definir qual o funcionamento elétrico daquele dispositivo ou componente, pois apresenta qual a corrente que o dispositivo terá à partir de uma dada tensão aplicada. Todos os dispositivos elétricos possuem uma curva característica V × I.
   • Classifiações
     • s
     • Os bipolos também podem ser classificados em lineares (ôhmicos) e não lineares (não-ôhmicos). Essa classificação diz respeito ao gráfico da tensão em função da corrente. Se a curva obtida for linear, ou seja, existe uma proporção constante entre tensão e corrente (V = R.I), o bipolo será classificado como linear, caso contrário, o bipolo é tido como não linear.
     • Assim, ao sabermos que um bipolo é ativo, sabemos que possui tensão em seus terminais independentemente de ter uma carga ligada à ele (corrente passando). Se o bipolo for linear podemos prever o seu comportamento dentro da faixa de trabalho pois a relação tensão/corrente é sempre constante e se ele for simétrico não temos que nos preocupar com sua polaridade (sentido de ligação)
     • Ativo
       • Um bipolo ativo, ou gerador, é um dispositivo elétrico que transforma algum tipo de energia em energia elétrica. Ex: pilha, bateria, gerador, dínamo, etc. Seu objetivo é elevar o potencial elétrico e assim produzir diferença de potencial a qual, por sua vez, produz corrente elétrica
       • No gráfico de tensão em função da corrente de um bipolo ativo (gerador) a tensão é máxima quando a corrente é igual a zero e diminui à medida que a corrente elétrica aumenta. Observe que há tensão entre os seus terminais mesmo que não haja corrente.
     • Passivo
       • Os bipolos passivos, ou receptores, transformam energia elétrica em outro tipo de energia. Por exemplo: lâmpada (energia luminosa), motor elétrico (energia mecânica), chuveiro (energia térmica), etc.
       • Nos bipolos passivos não há diferença de potencial entre seus terminais quando não há corrente. Ele consome energia, não gera.
     • Hômicos
     • Não-hômicos
     • Simétricos
       • Um bipolo é classificado como simétrico, quando o gráfico da tensão em função da corrente desse bipolo resulta em uma curva simétrica em relação à origem. 
       • A simetria nesta curva característica nos mostra que se invertermos o sentido da corrente elétrica o bipolo continua funcionando. É o caso, por exemplo, de uma lâmpada. Quando invertemos a polaridade de uma lâmpada comum, ela continua acendendo.
     • Assimétricos
       • Um bipolo elétrico é classificado como não simétrico quando o gráfico da tensão em função da corrente desse bipolo resulta em uma curva assimétrica em relação à origem. A Figura 9 mostra a curva característica de um bipolo assimétrico. Neste caso, o bipolo apresenta comportamentos distintos conforme a sua conexão, ou seja, polaridade

2. Tensão

3. Corrente

4. Resistência

5. Eletrostática

   • Lei de Coloumb
     • Forças Fundamentais da Natureza FORÇA → INTENSIDADE RELATIVA Força gravitacional 10^-38 Força Eletromagnética 10^-2 Força nuclear fraca 10^-7 Força nuclear forte 1 
     • Forças elétricas descrevem a interação mútua entre partículas que contém cargas elétricas. Forças magnéticas são aquelas que descrevem a interação entre partículas carregadas e campos magnéticos. Forças eletromagnéticas são aquelas que descrevem situações físicas nas quais as duas interações estão presentes. Tais forças recebem o nome de Força de Lorentz, em homenagem ao físico Hendrik Lorentz (1853 – 1928). 
     • Charles Coulomb (1736-1806) estudou a força elétrica com a ajuda de uma balança de torção e fez as seguintes observações: 1. Se as cargas possuem sinais iguais, a força entre elas é repulsiva e quando os sinais são diferentes, a força é atrativa. 2. O módulo da força entre duas cargas elétricas é inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas. 3. A força eletrostática obedece a Terceira Lei de Newton, ou seja: F_12 = -F_21  e obedece o princípio de superposição.
     • A força que uma carga elétrica puntiforme (carga cujo raio é muito menor que a distância que a separa de outra carga) exerce sobre outra carga elétrica puntiforme está dirigida sobre a reta que une as duas cargas. A força varia inversamente como quadrado da distância entre as cargas e é proporcional ao produto das cargas.  
     • Carga Elétrica
       • - Entendida como uma propriedade intrínseca da matéria. - Unidade fundamental: valor da carga do elétron, descoberta de J.J. Thomson, em 1897 ( ver RBEF, vol. 19, no. 3, setembro, 1997) - O próton possui o mesmo valor da carga do elétron, porém positiva. - A carga elétrica total dos elementos é quantizada (Q = ± N |e|)

6. Campo Elétrico

   • Considere uma carga elétrica Q em repouso numa certa região. A presença desta carga provoca modificações nas propriedades elétricas do espaço circundante, dando origem a uma função vetorial denominada de CAMPO ELÉTRICO, que depende da posição ? = ? ?Ƹ+ ? ?Ƹ+ ? ?෡ e do valor da carga elétrica Q
   • A força elétrica que atua sobre a partícula q é resultado da interação entre o campo elétrico produzido pela carga Q e a carga elétrica q
   • Linhas de Campo
     • As cargas positivas geram campos elétricos representados por linhas radiais cujo sentido é afastamento da fonte. ? ?, ?, ? = ? ???? |?| ? ? As cargas negativas, por sua vez, geram campos elétricos representados por linhas radiais que se aproximam da fonte.

7. Fonte UC

   • Grande parte dos equipamentos elétricos são alimentados por geradores (fontes) de tensão contínua. Pode-se modelar uma fonte de tensão por um circuito elétrico composto por um GERADOR IDEAL (ε) e por uma RESISTÊNCIA INTERNA (r) que representa as perdas de energia relativas aos aspectos construtivos da fonte. 
   • GERADOR IDEAL: Toda a tensão produzida pela fonte é transmitida para o circuito: ? = ?  GERADOR REAL: Parte da energia produzida pela fonte é dissipada pela resistência interna: ? = ? − ?.? (Equação Característica do Gerador)  ε: força eletromotriz → coeficiente linear r: resistência interna → coeficiente angular   ??? (corrente de curto circuito) é obtida quando a tensão disponível nos terminais do gerador é igual a zero.  ??? = ?/?
   • Potências
     • Útil
       • Multiplicando a equação característica do gerador pela corrente elétrica, teremos: ?.? = ?.? − ?.?² O primeiro termo representa a potência útil enviada ao circuito ?? = ?.? ;  o segundo termo é a potência gerada ?? = ?.?  e o último termo é a potência dissipada ?? = ?.?² .  Assim, podemos escrever: ?? = ?? − ?d
       • Máxima
         • 1. Para a potência máxima sendo transferida ao circuito, a diferença de potencial V deve ser igual à metade da força eletromotriz (fem). ? = ? − ?? → ? = ? − ?/?? . ? = ?/2
       • Lei de Ohm
         • 2. Se toda a resistência externa puder ser representada por R, podemos escrever a Lei de Ohm para o circuito como sendo: ? = ?.i então, para uma transferência máxima de potência a resistência externa se iguala à resistência interna, ou seja: ? = ?.? → ?/? = R ??? ? → ? ? = ? ? ?? → ? = �
       • Rendimento
         • 3. O rendimento de um gerador (ƞ) é obtido pela razão entre a potência útil e a potência gerada: ? = ?? ?? = ?.? − ?.? ? ?.? Assim, obtém-se o rendimento máximo para a corrente ? = ??? ? , ou seja: ? = ? ? → ? = ?? % O ideal é que a resistência externa R seja muito maior do que a resistência interna do gerador, pois nessa situação, a eficiência será próxima de um e a potência dissipada como calor no gerador será pequena. Portanto, em situações operacionais utilizam-se geradores que possuem resistências internas muito menores que as resistências externas. 
     • Gerada
       • Tensão (v)
         • A tensão disponível nos terminais será igual a diferença entre o valor da tensão gerada (ε) e a tensão dissipada na resistência interna:  ? = ? − ?. i
         • Tensão elétrica é a grandeza física que mede a diferença de potencial elétrico entre dois pontos, também chamada de ddp
       • Força eletromotriz (ε)
         • A força eletromotriz é a energia potencial por unidade de carga elétrica produzida por geradores elétricos, como baterias ou pilhas. Força eletromotriz (f.e.m.) é o potencial elétrico, medido em Volts, fornecido por um gerador, como uma bateria, para um circuito ou dispositivo elétrico.
     • Dissipada
       • resistência interna (r)
       • Corrente Elétrica (i)

8. Campo Magnético

   • Gerado a partir do movimento de um campo elétrico
   • Imãs
     • Permanete
     • Transitório
   • Linhas de Campo
     • No caso do magnético, ele são sempre fechados. As cargas nunca estarão isoladas, sempre haverá um norte e um sul.
   • Força
     • A força só será aplicada em uma carga já em movimento. *Depende: 1. A força observada é proporcional ao módulo da carga elétrica, de magnitude da velocidade e do campo magnético. 2. É proporcional ao ângulo definido pelas direções dos vetores velocidade v e do vetor indução magnética B.  3. A direção da força é perpendicular simultaneamente a direção do vetor velocidade v e do vetor indução magnética B.
     • Fm = q . v x B X com Circulo: Vetor Entrando. Quando a carga for negativa. Ponto e Circulo: Vetor saindo. Quando a carga é positiva Unidade [B] = 1 Tesla = 1 N.C/m.s
     • REGRA DA MÃO DIREITA: Indicador é velocidade Dedão força médio é o campo (se a carga é negativa, inverte o resultado do sentido do campo)
     • Condutor Retilíneo
       • F = I . L . B . sen (corrente e campo)
     • Torque
   • Cinemática
     • Se a força for perpendicular a velocidade, a carga desenvolverá um movimento circular. depois de dedução chega q  R = m.V/q.B
   • Lei de Biot-Savart
     • Lei que determina o campo magnetico dB gerado em um ponto P a uma distância r de um elemento de comprimento dl em um fio por onde se passa uma corrente I: FORMULA GRANDE:
     • mi0/4pi . I . (dl ^ r)/r²