Conceitos introdutórios

18/03/11 07:50
Conceitos introdutórios.
Circuitos elétricos e circuitos eletrônicos
Interruptores, relés, reostatos: o controle do fluxo de
elétrons é realizado por meio do posicionamento de um
dispositivo mecânico, que é acionado por alguma força física
externa ao circuito.
Circuitos eletrônicos: dispositivos especiais capazes de
controlar o fluxo de elétrons de acordo com outro fluxo de
elétrons, ou pela aplicação de uma tensão estática.
Em outras palavras: em um circuito eletrônico, a eletricidade
controla a eletricidade.
Conceitos usualmente usados
Corrente, voltagem, resistência e potência
Corrente: movimento de cargas elétricas num condutor = taxa
temporal em que uma carga Q passa por um determinado.
Medida: coulombs por segundo cuja unidade é ampere (A)
Já voltagem é medida em termos de trabalho por unidade de
carga:
A unidade de voltagem é Volt (V) em homenagem a Alessandro
Volt
Resistência está relacionada com a oposição à passagem
elétrica num material. Física-mente falando a resistência R está
relacionada com comprimento do condutor e área da seção
transversal A:
R =ρ
Onde ρ é resistividade elétrica do material
Resistividade do cobre e do alumínio, respectivamente:
1,7 x 10-8 Ω.m e 2,6x10-8 Ω.m
Unidade de resistência ohm ou, simplesmente, Ω.
Exemplos de resistências
Valores comerciais de resistência:
Os valores comerciais de resistência e capacitância
são os valores abaixo (cada valor é, em valores redondos,
cerca de 10% maior que o anterior) . Os valores dos
resistores são obtidos multiplicando-se por 10, 102, 103, 104,
105, 106 de acordo com último dígito.
1
1.1
1.2
1.3
1.5
1.6
1.8
2.0
2.2
2.4
2.7
3.0
3.3
3.6
3.9
4.3
4.7
5.1
5.6
6.2
6.8
7.5
8.2
9.1
Lei de Ohm:
V = R.I
Lei de Joule:
A potência dissipada num condutor é dada por:
P =
= V.
= V.I
Combinando com a Lei de Ohm tem-se:
P = R.I2
Ou, ainda,
P=
Circuito série
Lei das malhas:
V = V1 + V2 + V3 + V4 + .... VN
Resistência equivalente:
Req = R1 + R2 + R3 + R4 + .....+ RN
Circuito série usado em atenuadores (multímetros digitais)
Divisor resistivo (circuito série)
Circuito paralelo:
Lei dos nós:
IT = I1 + I2 + ...IN
Resistência equivalente:
=
+
....
Com apenas duas resistências:
Req =
Divisor de corrente:
Aplicação do divisor de corrente: amperímetro
Simplificação de malhas.
Teorema de Thevenin:
Outro exemplo de aplicação do teorema de Thevenin
CONTINUAÇÃO DO EXEMPLO ANTERIOR
Ponte de Wheatstone:
Balanceamento se dá quando:
R1xR2 = RXxR3
Empregando-se o Toerema de Thevenin, tem-se o seguinte
circuito equi-valente:
Rp1
Rp2
Onde,
V1 =
Rp1 = R1//R2
V2 =
Rp2 = Rx//R3
Circuito RC
V = Vm.sen(ω.t) = Vm.ejω.t; Z1 = R ; Z2 = -j/ω.C
Por outro lado,
x(dB) = 20.log(x)
20 log10(1) = 0 db
20 log10
20 log10
- 3dB
= -20 dB
Resposta aproximada de um circuito RC
Resposta real de um circuito
Resposta transitória.
Seja o circuito RC mostrado abaixo e seja um degrau de
voltagem aplicado à entrada do mesmo.
Mostra-se que Vo, no tempo é dada pela seguinte expressão:
vo(t) = V(1- e-t/RC).
a) vo(t= RC) = 0,63.V
b) vo(t= 2.RC) = 0,87.V
c) vo(t= 3.RC) = 0,95.V
d) vo(t= 4.RC) = 0,98.V
Resposta a um trem de pulos:
Em vermelho: entrada. Em preto: saída
Em preto: voltagem de entrada; em vermelho: voltagem de
saída
Circuito RC com uma constante de tempo = 1 ms
(integrador)
0ms
9,4ms
0,4ms
10ms
0,8ms
9,2ms
Circuito CR
Mostra-se que a resposta em freqüência é dada por:
=
=X
a) f = 0,01fo
===> V0 = 0,01.V
+90o
b) f = 0,1fo
===>
V0 = 0,1.V
+84o
===>
V0 =
+45o
c) f = fo
d) f = 10.fo
===>
e) f = 100.fo ===>
Lembrando: 20 log
V
V0
V
+6o
V0 =
V
0o
= -3 (dB)
Resposta em freqüência de um circuito CR
Resposta a um sinal senoidal
Resposta transitória a um degrau.
Resposta a um trem de pulsos de um circuito CR.
Trem de pulsos