ELETRONICA ANALOGICA - Fundamentos de Circuitos

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ELETRÔNICA ANALÓGICA
REVISÃO SOBRE CIRCUITOS ELÉTRICOS
SISTEMA INTERNACINAL DE UNIDADES (SI)
SI tem sete unidades básicas: metro (m) para comprimento, quilograma (kg) para massa, kelvin
(K) para temperatura, segundo (s) para tempo, ampère (A) para corrente elétrica, moléculagrama (mol) para quantidade de substância e candela (cd) para intensidade luminosa.
Existe uma relação decimal, indicada por prefixos, entre os múltiplos e submúltiplos de cada
unidade básica.
Multiplicador Prefixo
1018
exa
15
10
peta
1012
tera
9
10
giga
106
mega
103
quilo
2
10
hecto
101
deca
Símbolo
E
P
T
G
M
k
h
da
Multiplicador Prefixo
10-1
deci
-2
10
centi
10-3
mili
-6
10
micro
10-9
nano
10-12
pico
-15
10
fento
10-18
atto
Símbolo
d
c
m
µ
n
p
f
a
LEI DE OHM
RESISTÊNCIA ELÉTRICA é a propriedade dos materiais de se opor ou resistir ao movimento
dos elétrons e exige a aplicação de uma tensão elétrica para fazer passar a corrente elétrica. A
unidade SI da resistência é o OHM com o símbolo Ω, e o símbolo de quantidade é R.
CONDUTÂNCIA ELÉTRICA é o inverso da resistência e normalmente utilizamos G para
representá-la. A unidade SI da condutância é MHO ou Siemens . Utiliza-se o símbolo Omega
invertido.
Nos materiais condutores, a corrente elétrica (I) é proporcional à tensão elétrica (V) aplicada e
inversamente proporcional à resistência elétrica do material, ou seja:
I (Ampéres) = V (volts)
Lei de Ohm
R (ohms)
RESISTIVIDADE
A resistência de um condutor de seção transversal uniforme é diretamente proporcional ao
comprimento do condutor e inversamente proporcional à área da seção transversal.
R = ρ l /A
Onde: R – resistência elétrica (Ohm)
ρ – resistividade elétrica do material (Ohm.metro) unidade é Ω.m
l – comprimento do material (m)
A – área da seção transversal do material (em metros quadrados)
RESISTORES
Na prática, um resistor é um componente de um circuito que é usado para inserir resistência elétrica
num circuito elétrico.
Aspecto físico:
ABSORÇÃO DA POTÊNCIA DO RESISTOR
Sabe-se que a tensão no resistor é definida como V=IR e sabe-se também que P=VI, logo a potência
elétrica absorvida num resistor quando nele é aplicada uma tensão elétrica V é:
P = V²/ R = I² R
Todo resistor possui uma potência nominal que é a potência máxima que o resistor pode absorver
sem superaquecer até uma temperatura destrutiva.
CIRCUITOS ABERTOS E CURTOS-CIRCUITO
Um circuito aberto possui uma resistência infinita, o que significa que tem um fluxo de corrente
zero que passa por ele, durante qualquer tensão finita aplicada sobre o mesmo.
Um curto-circuito possui resistência zero. Portanto possui tensão zero sobre ele durante qualquer
fluxo de corrente finita que passa por ele.
FONTE DE TENSÃO E FONTE DE CORRENTE
FONTE DE TENSÃO é um dispositivo ou equipamento que fornece a diferença de potencial
entre os seus dois terminais.
Representação da fonte de tensão:
FONTE DE CORRENTE é um equipamento que fornece uma corrente constante ao circuito,
independente do valor da carga (resistência elétrica) conectado nos seus dois terminais.
Representação da fonte de corrente:
Toda fonte de tensão ou fonte de corrente prática tem uma resistência interna, sendo no caso da
fonte de tensão, esta resistência está em série com carga e na fonte de corrente está em paralelo
com a carga.
CORRENTE CONTÍNUA E CORRENTE ALTERNADA
Uma corrente elétrica contínua é a corrente invariante, ou seja, constante. É a corrente que aparece
numa carga de resistência constante quando nela é aplicada uma tensão constante, fornecida, por
exemplo, por uma bateria.
Uma corrente alternada é uma corrente elétrica que muda a sua direção com uma freqüência
definida, como pode ser observado na corrente que flui numa resistência quando nela é aplicada
uma tensão da rede comercial. (a rede elétrica comercial fornece uma tensão alternada senoidal de
60 Hz).
Iniciamos nosso estudo com circuito de corrente contínua.
CIRCUITOS ELÉTRICOS
Circuitos elétricos é composição de elementos elétricos tais como fonte de tensão e/ou fonte de
corrente, resistências, capacitâncias e indutâncias interligadas através de condutores em malha
fechada. Dependendo de como esses elementos são interligados, (em série, em paralelo, ou em
série seguido de paralelos ou vice-versa) as correntes que atravessam esses elementos e tensões
individuais em cada um dos elementos divergem mesmo que os valores das resistências,
capacitâncias ou indutâncias sejam iguais. Para sistematizar a determinação dos valores das
tensões e correntes individuais, introduzimos alguns nomes com seus significados:
RAMOS, NÓS, CIRCUITOS FECHADOS E MALHAS
Um ramo de um circuito é um componente isolado, tal como um resistor ou uma fonte. No entanto
algumas vezes este termo é usado para um grupo de componentes que transporta a mesma corrente
– componentes em séries, especialmente quando eles são do mesmo tipo.
Um nó é um ponto de conexão entre dois ou mais ramos.
Circuito fechado é qualquer trajeto fechado num circuito.
Uma malha é um circuito fechado que não tem um trajeto fechado em seu interior. Não existe
componente dentro de uma malha.
LEI DA TENSÃO DE KIRCHHOFF.
A lei da tensão de Kirchhoff diz: A soma algébrica das quedas de tensão dentro de uma malha
fechada é zero.
Exemplo:
Determine a corrente elétrica I que circula no circuito da figura 1.
Inicialmente, observamos que neste circuito existe apenas um valor de corrente elétrica, pois todos
os componentes estão interligados em série.
Percorrendo a malha fechada no sentido horário, podemos observar inicialmente a tensão Vs da
fonte que tem sinal + pois estamos percorrendo do terminal de menor potencial para maior
potencial elétrico. Supondo que o valor da corrente que flui nesse circuito é I, nos terminais da
resistência temos a queda de tensão correspondente ao valor RI. Desta forma temos a queda de
tensão V1 nos terminais do resistor R1 , a queda de tensão V2 nos terminais do resistor R2 ,e queda
de tensão V3 nos terminais do resistor R3.
Pela lei da tensão de Kirchhoff estabelece-se a seguinte relação entre as tensões:
Vs - V1 – V2 – V3 = 0
Que pode ser reescrito como
Vs = V1 + V2 + V3
Como:
V=RI
VS = R1 I + R2 I + R3 I
Logo
VS = (R1 + R2 + R3) I
Portanto
I = VS / (R1 + R2 + R3)
DIVISÃO DE TENSÃO ou DIVISOR DE TENSÃO
A regra divisão de tensão ou divisor de tensão se aplica aos resistores em série. Ela fornece a tensão
sobre qualquer resistor em termos das resistências e a tensão total sobre a combinação em série –
não é necessário achar a corrente do resistor. A regra de divisor de tensão é: “A tensão num resistor
é o produto entre o valor da resistência própria e a tensão da fonte dividida por soma das
resistências.”
Ou seja, no caso do circuito da figura abaixo a tensão nos terminais do resistor R2 é
V2 = R2 VS / (R1 + R2 + R3)
LEI DA CORRENTE DE KIRCCHOFF E CIRCUITOS DE CORRENTE CONTÍNUA EM
PARALELO.
A lei das correntes de Kircchoff diz : A soma algébrica das correntes que saem de um nó é zero,
ou seja, a soma das correntes que entram num nó é igual a soma das correntes que saem do mesmo
nó.
No circuito da figura abaixo,...
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