Sumário CAPÍTULO 1 Introdução 1 1.1 Grandezas Elétricas e Unidades do SI 1.2 Força, Trabalho e Potência 1.3 Carga Elétrica e Corrente 1.4 Potencial Elétrico 1.5 Energia e Potência Elétrica 1.6 Funções Constantes e Variáveis CAPÍTULO 2 Conceitos de Circuitos 7 2.1 Elementos Passivos e Ativos 2.2 Convenções de Sinais 2.3 Relações Tensão-Corrente 2.4 Resistência 2.5 Indutância 2.6 Capacitância 2.7 Diagramas de Circuito 2.8 Resistores Não Lineares CAPÍTULO 3 Leis de Circuitos 24 3.1 Introdução 3.2 Lei de Kirchhoff das Tensões 3.3 Lei de Kirchhoff das Correntes 3.4 Elementos de Circuito em Série 3.5 Elementos de Circuito em Paralelo 3.6 Divisor de Tensão 3.7 Divisor de Corrente CAPÍTULO 4 Técnicas de Análise de Circuitos 37 4.1 Método das Correntes de Ramo 4.2 Método das Correntes de Malha 4.3 Matrizes e Determinantes 4.4 Método das Tensões de Nó 4.5 Redução do Circuito 4.6 Resistência de Entrada 4.7 Resistência de Saída 4.8 Resistência de Transferência 4.9 Propriedade da Reciprocidade 4.10 Superposição 4.11 Teoremas de Thévenin e Norton 4.12 Teorema da Máxima Transferência de Potência 4.13 Circuitos Resistivos e Dispositivos de Dois Terminais 4.14 Interconectando Circuitos Resistivos de Dois Terminais 4.15 Modelo para Pequenos Sinais de Dispositivos Resistivos Não Lineares CAPÍTULO 5 Amplificadores e Circuitos com Amplificador Operacional 72 5.1 Modelo do Amplificador 5.2 Realimentação em Circuitos Amplificadores 5.3 Amplificadores Operacionais 5.4 Análise de Circuitos Contendo AOPs Ideais 5.5 Circuito Inversor 5.6 Circuito Somador 5.7 Circuito Não Inversor 5.8 Seguidor de Tensão 5.9 Amplificadores de Diferença e Diferencial 5.10 Circuitos Contendo Vários AOPs 5.11 Circuitos Integrador e Diferenciador 5.12 Computadores Analógicos 5.13 Filtro Passa-Baixas 5.14 Decibel (dB) 5.15 Amplificadores Operacionais Reais 5.16 Um Modelo Simples do AOP 5.17 Comparador 5.18 Conversor Analógico-Digital tipo Flash 5.19 Resumo da Realimentação em Circuitos com AOPs Nahvi_5ed_Iniciais.indd vii 22/04/14 10:29 viii SUMÁRIO CAPÍTULO 6 Formas de Ondas e Sinais 117 6.1 Introdução 6.2 Funções Periódicas 6.3 Funções Senoidais 6.4 Deslocamento de Tempo e de Fase 6.5 Combinações de Funções Periódicas 6.6 Valores Eficaz (RMS) e Médio 6.7 Funções Não Periódicas 6.8 Função Degrau Unitário 6.9 Função Impulso Unitário 6.10 A Função Exponencial 6.11 Senoides Amortecidas 6.12 Sinais Aleatórios CAPÍTULO 7 Circuitos de Primeira Ordem 143 7.1 Introdução 7.2 Descarga de um Capacitor em um Resistor 7.3 Estabelecendo uma Tensão CC Através de um Capacitor 7.4 Circuito RL sem Fonte e com Corrente Inicial 7.5 Estabelecendo uma Corrente CC em um Indutor 7.6 A Função Exponencial Revisitada 7.7 Circuitos Complexos RL e RC de Primeira Ordem 7.8 Regime Permanente CC em Indutores e Capacitores 7.9 Transições no Momento do Chaveamento 7.10 Resposta de Circuitos de Primeira Ordem a um Pulso 7.11 Resposta de Circuitos RC e RL ao Impulso 7.12 Resumo das Respostas ao Degrau e ao Impulso em Circuitos RC e RL 7.13 Resposta dos Circuitos RC e RL a Excitações Exponenciais Abruptas 7.14 Resposta dos Circuitos RC e RL a Excitações Senoidais Abruptas 7.15 Resumo da Resposta Forçada em Circuitos de Primeira Ordem 7.16 Circuitos Ativos de Primeira Ordem CAPÍTULO 8 Circuitos de Ordem Superior e Frequência Complexa 179 8.1 Introdução 8.2 Circuito RLC Série 8.3 Circuito RLC Paralelo 8.4 Circuito de Duas Malhas 8.5 Frequência Complexa 8.6 Impedância Generalizada (R, L, C) no Domínio s 8.7 Função de Transferência e Gráficos de Polos e Zeros 8.8 A Resposta Forçada 8.9 A Resposta Natural 8.10 Escalonamento de Amplitude e Frequência 8.11 Circuitos Ativos de Ordem Superior CAPÍTULO 9 Análise de Circuitos em Regime Permanente Senoidal 209 9.1 Introdução 9.2 Resposta dos Elementos 9.3 Fasores 9.4 Impedância e Admitância 9.5 Divisor de Tensão e de Corrente no Domínio da Frequência 9.6 Método das Correntes de Malha 9.7 Método das Tensões de Nó 9.8 Teoremas de Thévenin e Norton 9.9 Superposição de Fontes CA CAPÍTULO 10 Potência CA 237 10.1 Introdução 10.2 Potência em regime permanente senoidal 10.3 Potência Média ou Ativa 10.4 Potência Reativa 10.5 Resumo da Potência CA em elementos R, L e C 10.6 Troca de Energia entre um Indutor e um Capacitor 10.7 Potência Complexa, Potência Aparente e Triângulo de Potências 10.8 Circuitos Conectados em Paralelo 10.9 Correção do Fator de Potência 10.10 Máxima Transferência de Potência 10.11 Superposição de Potências Médias CAPÍTULO 11 Circuitos Polifásicos 266 11.1 Introdução 11.2 Sistemas Bifásicos 11.3 Sistemas Trifásicos 11.4 Sistemas em Estrela e em Delta 11.5 Fasores de Tensão 11.6 Carga Equilibrada Conectada em Delta 11.7 Carga Equilibrada Conectada em Estrela a Quatro Fios 11.8 Transformações Δ-Y 11.9 Circuito Equivalente por Fase para Cargas Trifásicas Equilibradas Nahvi_5ed_Iniciais.indd viii 22/04/14 10:29 SUMÁRIO ix 11.10 Carga Desequilibrada Conectada em Delta 11.11 Carga Desequilibrada Conectada em Estrela 11.12 Potência Trifásica 11.13 Medição de Potência e Método dos Dois Wattímetros CAPÍTULO 12 Resposta em Frequência, Filtros e Ressonância 291 12.1 Resposta em Frequência 12.2 Circuitos Passa-Altas e Passa-Baixas 12.3 Frequências de Meia Potência 12.4 Circuitos Genéricos de Dois Elementos e Duas Portas 12.5 Resposta em Frequência e Função de Transferência 12.6 Resposta em Frequência da Localização de Polos e Zeros 12.7 Filtros Ideais e Reais 12.8 Filtros Passivos e Ativos 12.9 Filtros Passa-Faixa e Ressonância 12.10 Frequência Natural e Fator de Amortecimento 12.11 Circuito RLC série; Ressonância Série 12.12 Fator de Qualidade 12.13 Circuito Paralelo RLC; Ressonância Paralela 12.14 Circuito LC Paralelo Real 12.15 Conversões SérieParalelo 12.16 Diagramas do Lugar Geométrico 12.17 Diagramas de Bode 12.18 Observações 12.19 Características Especiais dos Diagramas de Bode 12.20 Resumo dos Filtros de Primeira Ordem 12.21 Filtros de Segunda Ordem 12.22 Filtros Butterworth 12.23 Escalonamento da Resposta em Frequência de Filtros CAPÍTULO 13 Circuitos de Duas Portas 335 13.1 Terminais e Portas 13.2 Parâmetros Z 13.3 T Equivalente de Circuitos Recíprocos 13.4 Parâmetros Y 13.5 Pi Equivalente de Circuitos Recíprocos 13.6 Aplicação das Características Terminais 13.7 Conversão entre Parâmetros Z e Y 13.8 Parâmetros h 13.9 Parâmetros g 13.10 Parâmetros de Transmissão 13.11 Circuitos de Duas Portas Interconectados 13.12 Escolha do Tipo de Parâmetros 13.13 Resumo dos Parâmetros Terminais e das Conversões CAPÍTULO 14 Indutância Mútua e Transformadores 359 14.1 Indutância Mútua 14.2 Coeficiente de Acoplamento 14.3 Análise de Bobinas Acopladas 14.4 Regra do Ponto 14.5 Energia em um Par de Bobinas Acopladas 14.6 Circuitos Equivalentes Condutivamente Acoplados 14.7 Transformador Linear 14.8 Transformador Ideal 14.9 Autotransformador 14.10 Impedância Refletida CAPÍTULO 15 Análise de Circuitos Usando SPICE e PSPICE 387 15.1 SPICE e PSPICE 15.2 Descrição do Circuito 15.3 Entendendo um Arquivo Fonte (Source File) do SPICE 15.4 Declarações de Dados e Análise CC 15.5 Declarações de Controle e de Saída na Análise CC 15.6 Equivalente de Thévenin 15.7 Subcircuito 15.8 Circuitos com AOPs 15.9 Resposta em Frequência e Regime Permanente Senoidal 15.10 Indutância Mútua e Transformadores 15.11 Modelagem de Dispositivos com Parâmetros Variáveis 15.12 Resposta no Tempo e Análise Transitória 15.13 Especificação de Outros Tipos de Fontes 15.14 Resumo CAPÍTULO 16 Método da Transformada de Laplace 425 16.1 Introdução 16.2 A Transformada de Laplace 16.3 Transformadas de Laplace Selecionadas 16.4 Convergência da Integral 16.5 Teoremas do Valor Inicial e do Valor Final 16.6 Expansão em Frações Parciais 16.7 Circuitos no Domínio s 16.8 Função de Transferência e Transformada de Laplace Nahvi_5ed_Iniciais.indd ix 22/04/14 10:29 x SUMÁRIO CAPÍTULO 17 Análise de Formas de Onda pelo Método de Fourier 448 17.1 Introdução 17.2 Série de Fourier Trigonométrica 17.3 Série de Fourier Exponencial 17.4 Simetria da Forma de Onda 17.5 Espectro de Linhas ou Raias 17.6 Síntese de Forma de Onda 17.7 Valores Eficazes e Potência 17.8 Aplicação na Análise de Circuitos 17.9 Transformada de Fourier de Formas de Onda Não Periódicas 17.10 Propriedades da Transformada de Fourier 17.11 Espectro Contínuo APÊNDICE A Sistema de Números Complexos 481 APÊNDICE B Matrizes e Determinantes 484 ÍNDICE Nahvi_5ed_Iniciais.indd x 491 22/04/14 10:29