CIRCUITOS ELÉTRICOS A (AULA 3)

CIRCUITOS ELÉTRICOS A (AULA 3)
ELETRODINÂMICA E ELEMENTOS DE
CIRCUITOS ELÉTRICOS
Professor: Paulo Cícero Fritzen
E-mail: [email protected]
Universidade Tecnológica Federal do Paraná - Departamento Acadêmico de Eletrotécnica
Curso de Engenharia Industrial Elétrica - Ênfase em Eletrotécnica
ELETRODINÂMICA - CORRENTE ELÉTRICA
Estuda o movimento das cargas elétricas - Corrente elétrica
- O fluxo de elétrons em um condutor metálico em equilíbrio eletrostático
(EE) é aleatório, não possuindo, em média, nenhum deslocamento contínuo
ao longo do condutor (EE - o campo elétrico no interior do condutor é nulo)
-Para haver um fluxo de elétrons diferente de zero (corrente elétrica) é
necessário estabelecer um campo elétrico no interior do condutor (isso
pode ser feito ligando uma pilha nas extremidades do mesmo)
Pilha – ddp nas extremidades e,
conseqüentemente, vai produzir
um campo elétrico no interior do
condutor:
V V  
B Eletrotécnica
A
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
B
A

Edl
ELETRODINÂMICA - CORRENTE ELÉTRICA
• Nota: Se o campo externo é sempre no mesmo sentido, obtemos
uma Corrente Contínua. Porém se invertemos periodicamente o
sentido do campo, temos uma Corrente Alternada
• A corrente elétrica através da área com seção reta
“A” é igual ao fluxo total das cargas através dessa
área por unidade de tempo
dQ
I
dt
• Unidade Ampère (A)
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CORRENTE ELÉTRICA
• Convencionamos que o sentido da corrente é do
movimento das cargas positivas (corrente elétrica não e
vetor é uma grandeza escalar)
Nota: para existir uma corrente em um condutor, além de se
estabelecer uma campo elétrico no seu interior, é
necessário uma trajetória fechada ou circuito completo
+
ddp
+
+
I
-
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FORÇA ELETROMOTRIZ (F.E.M)
f.e.m. - é o agente externo que faz a corrente fluir
do potencial mais baixo para um mais elevado
Nota: apesar do nome, fisicamente a f.e.m.
representa o trabalho por unidade de carga
realizado pelas forças da fonte, na transformação
de alguma forma de energia em energia elétrica
• Unidade:
w
joule
 V  
 volts
q coulomb
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FORÇA ELETROMOTRIZ E CIRCUITO
• Fonte de força eletromotriz
Qualquer dispositivo capaz de manter uma diferença de
potencial entre os terminais de um condutor (bateria,
gerador, etc.)
+
ddp
+
+
I
-
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ENERGIA E POTÊNCIA EM CIRCUITOS ELÉTRICOS
Transferência de energia em um circuito elétrico
• Caixa preta - caixa de 2 terminais cujo conteúdo é desconhecido
I
v
+
-
+ a
- b
-Temos uma ddp nos terminais
“a” e “b”
 Temos corrente fluindo p/
caixa
- Va > Vb
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ENERGIA E POTÊNCIA EM CIRCUITOS ELÉTRICOS
• Considerando que uma carga “dq” atravessa
a caixa de “a” para “b” sua energia potencial
elétrica terá diminuído de:
“dU = dq Vab” (trabalho realizado W=qV )
• Num intervalo de tempo “dt”, a energia
transferida para dentro da caixa é:
dU  dqVab ,
dq
como : i 
,
dt
dq  idt
dU  idtVab
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ENERGIA E POTÊNCIA EM CIRCUITOS ELÉTRICOS
• Dividindo a equação anterior por dt temos a taxa com a qual
o restante do circuito fornece energia p/ caixa
 Essa variação recebe o nome de Potência Elétrica
dU
 P  iVab
dt
• Nota: pode acontecer que o potencial de “b” seja maior que o
de “a”, então uma carga “dq” que atravessa a caixa de “a”
para “b” terá aumentado a sua energia potencial . Existe uma
transferência de energia líquida para fora da caixa (o
elemento na caixa está atuando como uma fonte que fornece
energia para o circuito)
• Unidade: Watts (W)
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ENERGIA E POTÊNCIA EM CIRCUITOS ELÉTRICOS
• As quantidades “v” e “i” são geralmente
funções do tempo, neste caso escrevemos “v(t)”
e “i(t)”. Assim, a potência “p” é também função
do tempo. Algumas vezes é chamada de
potência instantânea “p(t)”, porque o seu valor
é referente ao instante de tempo no qual “v(t)”
e “i(t)” são medidos
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ELEMENTOS DOS CIRCUITOS ELÉTRICOS
• Elementos Passivos
• Elementos Ativos
 Em relação ao fluxo de Energia
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ELEMENTOS DOS CIRCUITOS ELÉTRICOS
• Elementos Passivos: recebem energia do circuito  a
energia total entregue a ele pelo resto do circuito é
sempre positiva (energia absorvida pelo elemento)
t
w(t ) 


t
p(t ).dt 
 v.i(t ).dt  0
(I)

• Ex.: resistores, indutores, capacitores, transformadores, etc.
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ELEMENTOS DOS CIRCUITOS ELÉTRICOS
• Elementos Ativos: a equação ( I ) não se mantém por todo
o tempo (a energia é fornecida por eles)
• Podemos dizer também que os ativos são componentes
que permitem ou uma amplificação ou uma modificação
fundamental em “ i ”, “ v ” e/ou potência.
• Ex.: Geradores, baterias e circuitos eletrônicos que
requerem uma fonte de alimentação (Amplificador
operacional, circuitos integrados de uma forma geral)
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CIRCUITOS ELÉTRICOS A (AULA 3)
ELEMENTOS DE CIRCUITOS ELÉTRICOS
 FONTES DE TENSÃO
 FONTES DE CORRENTE
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CIRCUITOS ELÉTRICOS A (AULA 3)
Fonte de Tensão Independente (ideal):
Elemento de dois terminais, como uma bateria ou gerador, que mantém
uma dada tensão entre os seus terminais
“A tensão é completamente independente da corrente fornecida”
Símbolo:
ou
(CC – CA)
(CC)
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CIRCUITOS ELÉTRICOS A (AULA 3)
Fonte de Tensão Prática (real):
a
Vab
Vab = V – r . i
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Fonte de Corrente Independente (ideal):
“O valor da corrente ‘i’ independe da tensão sobre o elemento.”
Símbolo:
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Fonte Prática de Corrente (real):
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CIRCUITOS ELÉTRICOS A (AULA 3)
Potência Absorvida: P = V.I
Corrente que entra no terminal positivo “+”.
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ET73F – CIRCUITOS ELÉTRICOS A
Professor: Dr. Paulo Cícero Fritzen
E-mail: [email protected]
http://paginapessoal.utfpr.edu.br/pcfritzen
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