Slides - Capítulo 1

CIRCUITOS ELÉTRICOS
Cap. 1 – Conceitos Básicos
Prof. Dr. Alex da Rosa
UnB – ENE – LARA
www.ene.unb.br/alex
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Grandezas básicas
• Carga de 1 elétron: 1,602176  10-19 Coulombs
• 1 Coulomb (C) equivale à carga de 6,24  1018 elétrons
t
i (t ) 
dq(t )
dt
q(t )   i( x)dx

• Corrente de 1 Ampère (A) corresponde ao fluxo de carga de 1 Coulomb por
segundo
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Grandezas básicas
• Tensão, voltagem, força eletromotriz, potencial elétrico
• A tensão entre dois pontos é a diferença no nível de energia de uma carga
unitária localizada em cada um desses dois pontos.
Volt 
Joule
Coulomb
• Dois pontos têm diferença de potencial de 1 V se uma carga de 1 C
ganha/perde 1 J de energia quando é movida entre esses pontos.
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Grandezas básicas
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Convenção para corrente
• É necessário indicar o sentido de movimentação das cargas.
• A convenção universalmente adotada é que a corrente é um fluxo de cargas
positivas: sentido de referência.
• Uma corrente positiva indica um fluxo no sentido da seta.
• Uma corrente negativa indica um fluxo no sentido oposto ao da seta.
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Convenção para tensão
• A tensão é uma grandeza relativa a dois pontos: diferença de potencial
• É essencial que a notação permita determinar qual ponto tem maior
potencial.
b
 a
1C
• Se a carga ganha energia movendo-se de a para b, então b tem maior
potencial que a. Se perde energia, então b tem menor potencial que a.
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Convenção para tensão
• Os sinais + e  definem a polaridade de referência.
• Na primeira figura, o ponto A possui 2 V a mais que o ponto B
• Na segunda figura, o ponto A possui 5 V a menos que o ponto B
• Na terceira figura, o ponto B possui 5 V a mais que o ponto B
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Convenção para tensão
• Outra notação para a diferença de potencial: VAB
• Ao invés de mostrar a polaridade de referência, pode-se também considerar
que o primeiro subíndice denota o ponto com polaridade positiva.
VAB  5V
VBA  5V
VAB  VBA
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Energia
• Tensão é uma medida de energia por unidade de carga.
• As cargas que se movem por pontos com diferentes potenciais absorvem ou
fornecem energia.
Cargas ganham energia
Cargas fornecem energia
• A bateria fornece energia às cargas e a lâmpada absorve energia das cargas.
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Potência
• Potência é a taxa de variação da energia com o tempo:
p (t ) 
dw(t )
dt
Watt 
Joule
segundo
• Como reconhecer se um elemento fornece ou absorve potência?
• Convenção passiva de sinais: a polaridade da tensão é positiva no terminal
em que a corrente está entrando.
p(t ) 
dw(t ) dw dq

 v(t )i (t )
dt
dq dt
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Potência
• Se a potência for positiva, ela estará sendo absorvida pelo componente.
• Se a potência for negativa, ela estará sendo fornecida pelo componente.
• Exemplo 1.2
• Na figura (a), a potência do componente é P  2  4  8 W , portanto
ele está fornecendo potência.
• Na figura (b), a potência do componente é P  2  ( 2)  4 W , portanto
ele está fornecendo potência.
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Componentes de circuitos
Elementos passivos
Elementos ativos
(fontes independentes)
• Fonte de tensão: mantém uma tensão entre seus terminais independente da
corrente que passa por ela
• Fonte de corrente: mantém uma corrente independente da tensão entre seus
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terminais
Componentes de circuitos
• Fontes dependentes
Fonte de tensão controlada por tensão
Fonte de corrente controlada por tensão
Fonte de tensão controlada por corrente
Fonte de corrente controlada por corrente
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Problema 1.18
• A carga que entra na CAIXA mostrada abaixo está representada no gráfico.
Determine o valor da energia absorvida pela CAIXA entre 0 e 9 segundos.
CAIXA
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Problema 1.18
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Exemplo 1.6
• Calcule a potência absorvida ou fornecida por todos os componentes do
circuito abaixo.
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Teorema de Tellegen (1952)
• A soma das potências absorvidas ou fornecidas pelos componentes de um
circuito elétrico é nula.
• Em outras palavras, a potência fornecida em um circuito elétrico é igual à
potência absorvida.
• Conservação de energia
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Problema 1.35
• Determine o valor da corrente Ix na figura abaixo utilizando o Teorema de
Tellegen.
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Próxima aula
• Circuitos Resistivos
Lei de Ohm
Leis de Kirchhoff
Exemplos
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