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UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHO - UFMA
CURSO DE ENGENHARIA ELTRICA - CIRCUITOS ELTRICOS
CAPTULO 1 VARIVEIS DE CIRCUITOS (AULA 2) Sumrio do Captulo
Nilsson, J.W., Riedel, S.A. Circuitos Eltricos, 8 ed. PEARSON Prentice Hall, So Paulo, 2009, 564p.
Temas abordados nesta aula:
1.1 Engenharia eltrica: uma viso geral;
1.2 O Sistema Internacional de Unidades;
1.3 Anlise de circuitos: uma viso geral;
1.4 Tenso e corrente;
1.5 O elemento bsico ideal de circuito; e
1.6 Potncia e energia.
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CURSO DE ENGENHARIA ELTRICA - CIRCUITOS ELTRICOS
CAPTULO 1 VARIVEIS DE CIRCUITOS (AULA 2) 1.1 Engenharia eltrica: uma viso geral
Nilsson, J.W., Riedel, S.A. Circuitos Eltricos, 8 ed. PEARSON Prentice Hall, So Paulo, 2009, 564p.
A Engenharia Eltrica combina os modelos de fenmenos naturais desenvolvidos pelos fsicos com as ferramentas dos matemticos para produzir sistemas que atendem necessidades prticas.
Classificao de sistemas eltricos: sistemas de comunicao (sistemas que geram, transmitem e distribuem
informaes, por exemplo: sistema de satlite, sistema de radar, tv, etc.) ; sistemas de computao (sistemas para processar informaes, por exemplo: CIs); sistemas de controle (sistemas para regular processos em vrias escalas de tamanho,
por exemplo: sistema de piloto automtico em aeronaves); sistemas de potncia (sistemas que geram e distribuem energia eltrica, por
exemplo: controle na gerao de uma usina hidreltrica, nuclear, etc.); e sistemas de processamento de sinais (sistema que transformam informaes brutas
em mais alto nvel para manipulao, por exemplo: tomografia computadorizada).
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CAPTULO 1 VARIVEIS DE CIRCUITOS (AULA 2) 1.1 Engenharia eltrica: uma viso geral
Nilsson, J.W., Riedel, S.A. Circuitos Eltricos, 8 ed. PEARSON Prentice Hall, So Paulo, 2009, 564p.
Exemplo de um sistema telefnico
moderno:
Ligao telefnica a longa distncia; Existem vrios estgios envolvidos na
comunicao;
Em cada estgio do processo circuitos eltricos agem sobre os sinais transmitidos/
recebidos;
Microfone transformam ondas sonoras em sinais eltricos;
Alto-falante transformam sinais eltricos em ondas sonoras;
Central de comutao agrupam/separam sinais enviados/recebidos das estaes de
micro-ondas;
Estao de micro-ondas enviam/recebem pacotes de sinais para/do satlite;
Diferentes meios de conexo entre estaes de comutao e de micro-ondas.
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CAPTULO 1 VARIVEIS DE CIRCUITOS (AULA 2) 1.1 Engenharia eltrica: uma viso geral
Nilsson, J.W., Riedel, S.A. Circuitos Eltricos, 8 ed. PEARSON Prentice Hall, So Paulo, 2009, 564p.
Exemplo de um sistema de deteco
de nvel baixo de carga de bateria:
Detecta (acende um led) quando a tenso
nos terminais da bateria chegou a um limiar
considerado bateria necessitando carga;
Utiliza um amplificador operacional como comparador de tenses (interno ao CI LM
358 que contm 2 unidades);
Tenso de limiar inferior definida com um diodo zener;
Uso de um resistor varivel (trimpot) para ajustar a tenso de limiar;
Sada do amplificador operacional, quando ativa em +5V, acende o led (terminais LB+/-);
Uso de resistor para definir a intensidade de luminosidade do led (680 );
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CAPTULO 1 VARIVEIS DE CIRCUITOS (AULA 2) 1.1 Engenharia eltrica: uma viso geral
Nilsson, J.W., Riedel, S.A. Circuitos Eltricos, 8 ed. PEARSON Prentice Hall, So Paulo, 2009, 564p.
... Um circuito eltrico um modelo matemtico que se comporta aproximadamente como um sistema eltrico geral. ... Observe que o termo circuito eltrico costuma ser utilizado para referir-se a um sistema eltrico propriamente dito, bem como ao modelo que o representa. ... A teoria de circuitos um caso especial da teoria eletromag-ntica: o estudo de cargas eltricas estticas e em movimento. ... Sua aplicao alm de ser difcil, tambm requer a utilizao de matemtica avanada.
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CAPTULO 1 VARIVEIS DE CIRCUITOS (AULA 2) 1.1 Engenharia eltrica: uma viso geral
Nilsson, J.W., Riedel, S.A. Circuitos Eltricos, 8 ed. PEARSON Prentice Hall, So Paulo, 2009, 564p.
3 premissas bsicas para o uso da teoria de circuitos em vez da eletromagntica: Efeitos eltricos acontecem instantaneamente em todo o sistema (sistema de
parmetros concentrados);
A carga lquida em cada componente do sistema sempre zero (alguns contm cargas separadas iguais, porm opostas);
No h nenhum acoplamento magntico entre os componentes do sistema (entretanto existem componentes com acoplamento interno);
... A utilizao da teoria de circuitos proporciona soluo simples (com preciso suficiente) para problemas que se tornariam irremediavelmente complicados se utilizssemos a teoria eletromagntica.
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CAPTULO 1 VARIVEIS DE CIRCUITOS (AULA 2) 1.1 Engenharia eltrica: uma viso geral
Nilsson, J.W., Riedel, S.A. Circuitos Eltricos, 8 ed. PEARSON Prentice Hall, So Paulo, 2009, 564p.
Procedimentos gerais para a resoluo de problemas em engenharia:
1. Identifique o que dado e o que tem que ser encontrado;
2. Desenhe um diagrama de circuito ou outro modelo visual;
3. Considere vrios mtodos de soluo e decida como escolher um;
4. Encontre uma soluo usando sua criatividade; e
5. Teste sua soluo.
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CAPTULO 1 VARIVEIS DE CIRCUITOS (AULA 2) 1.2 O Sistema Internacional de unidades
Nilsson, J.W., Riedel, S.A. Circuitos Eltricos, 8 ed. PEARSON Prentice Hall, So Paulo, 2009, 564p.
... A engenharia moderna uma profisso multidisciplinar na qual equipes de engenheiros trabalham juntas em projetos e s podem comunicar seus resultados de modo significativo se todos usarem as mesmas unidades de medidas.
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CAPTULO 1 VARIVEIS DE CIRCUITOS (AULA 2) 1.2 O Sistema Internacional de unidades
Nilsson, J.W., Riedel, S.A. Circuitos Eltricos, 8 ed. PEARSON Prentice Hall, So Paulo, 2009, 564p.
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CAPTULO 1 VARIVEIS DE CIRCUITOS (AULA 2) 1.2 O Sistema Internacional de unidades
Nilsson, J.W., Riedel, S.A. Circuitos Eltricos, 8 ed. PEARSON Prentice Hall, So Paulo, 2009, 564p.
Soluo 1.1: 1 ano = 365d x24h x60m x60s = 31.536.000s Dficit = $ 100,000,000,000.00 ano 1 ms = s 1 s = ms
Arrecadao = ...,
.. = 3,171 $/ms
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CAPTULO 1 VARIVEIS DE CIRCUITOS (AULA 2) 1.2 O Sistema Internacional de unidades
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Soluo 1.2:
m/s; t = 1 ns = s
, " , ".
= ? = ,
= , = , , , ".
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CAPTULO 1 VARIVEIS DE CIRCUITOS (AULA 2) 1.3 Anlise de circuitos uma viso geral.
Nilsson, J.W., Riedel, S.A. Circuitos Eltricos, 8 ed. PEARSON Prentice Hall, So Paulo, 2009, 564p.
Viso geral de um projeto de Engenharia Fases: - Necessidade: melhorar um projeto existente ou iniciar um novo; - Especificaes de um projeto: caractersticas mesurveis do projeto proposto; - Conceito: entendimento completo das especificaes (esboo, descrio por escrito); - Modelo de Circuito: modelo matemtico formado por elementos ideais de circuitos; - Prottipo fsico: sistema eltrico real formado por componentes eltricos reais (no ideais);
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CAPTULO 1 VARIVEIS DE CIRCUITOS (AULA 2) 1.4 Tenso e corrente.
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Algumas caractersticas da carga eltrica: Bipolar (positiva e negativa); Quantidade discreta (mltiplos da carga elementar = 1,6022 1019 ); Efeitos eltricos (cargas estticas e em movimento);
TENSO ELTRICA: Fora necessria na separao de
cargas eltricas. definida pela quantidade de energia
gasta para separao de cargas criadas.
=
tenso eltrica; variao de energia; e variao de carga eltrica;
CORRENTE ELTRICA: Fluxo gerado pelo movimento de
separao de cargas eltricas. Variao da carga no tempo.
=
corrente eltrica; variao de carga eltrica; variao do tempo;
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CAPTULO 1 VARIVEIS DE CIRCUITOS (AULA 2) 1.4 Tenso e corrente.
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Embora a corrente seja composta de eltrons discretos em movimento, no precisamos consider-los individualmente por causa de sua enorme
quantidade... como uma nica entidade [a corrente] fluindo suavemente,
... tratada como grandeza contnua.
Uma vantagem de usar modelos de circuitos que podemos modelar um componente estritamente em termos da tenso e corrente em seus
terminais. Por isso, dois componentes com estruturas fsicas diferentes
podem ter a mesma relao entre a tenso e a corrente no terminal. Se
isso ocorrer, no que concerne anlise de circuitos, eles so idnticos.
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CAPTULO 1 VARIVEIS DE CIRCUITOS (AULA 2) 1.5 O Elemento bsico ideal do circuito.
Nilsson, J.W., Riedel, S.A. Circuitos Eltricos, 8 ed. PEARSON Prentice Hall, So Paulo, 2009, 564p.
Um elemento bsico de circuito [resistor, capacitor, indutor, etc.] tem trs atributos:
1. Tem apenas 2 terminais, que so pontos de conexo com outros
componentes do circuito (bipolos);
2. descrito matematicamente em termos de corrente e/ou tenso;
3. No pode ser subdividido em outros elementos.
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CAPTULO 1 VARIVEIS DE CIRCUITOS (AULA 2) 1.5 O Elemento bsico ideal do circuito.
Nilsson, J.W., Riedel, S.A. Circuitos Eltricos, 8 ed. PEARSON Prentice Hall, So Paulo, 2009, 564p.
i
t
20A = 205000
= 20
50005000
0
Usando notao passiva: = 4000
= i = 205000
= 43 0 1 = 4000 .
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CAPTULO 1 VARIVEIS DE CIRCUITOS (AULA 2) 1.6 Potncia e energia.
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Definies de potncia:
1. Potncia a variao de energia no tempo, podendo ser fornecida (por exemplo, por uma fonte de tenso) ou absorvida (por exemplo, por um motor).
=
1 Watt = 1 Joule / s
1. Potncia o produto da tenso fornecida a um elemento de circuito pela corrente que circula por ele.
=
= 1 Watt = 1 V A
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CAPTULO 1 VARIVEIS DE CIRCUITOS (AULA 2) 1.6 Potncia e energia.
Nilsson, J.W., Riedel, S.A. Circuitos Eltricos, 8 ed. PEARSON Prentice Hall, So Paulo, 2009, 564p.
= 1,8 800 = 1.440
= 1,8 800 = 1.440