analise nodal - como resolver, Resumos de Eletrotécnica

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Aula 5 – Circuitos em

Corrente Contínua

(Conceitos Básicos)

PROF. NYEGIRTON BARREIROS

ELETROTÉCNICA

Introdução

As teorias de circuitos elétricos são fundamentais para estudos de

sistemas de energia em geral.

No ramo da eletricidade, estamos quase sempre interessados na

comunicação e transmissão de energia de um ponto para outro.

A interconexão de dispositivos elétricos é conhecida como circuitos

elétricos e cada componente é chamado de elemento.

Um circuito elétrico simples, como mostrado na figura, é formado por

três elementos básicos: uma bateria, uma lâmpada e fios para

interconexão.

O objetivo desta unidade e da próxima será de aprender várias técnicas

para observar e descrever o comportamento de circuitos simples e

complexos.

Corrente Elétrica

Corrente Elétrica

Observe que por definição a corrente elétrica não precisa ser uma função de valor constante.

Ou seja, a carga pode variar com o tempo de diversas maneiras.

Se a corrente não muda com o tempo e permanece constante, podemos chamá-la de corrente contínua (CC). Por convenção, o símbolo I é usado para representar uma corrente contínua desse tipo.

Uma corrente que varia com o tempo é conhecida pelo símbolo i. E uma forma comum de corrente é a corrente senoidal ou corrente alternada (CA).

Exemplos

1. Qual é a quantidade de carga representada por 4.600 elétrons?

2. A carga total entrando em um terminal é dada por q = 5 t sen( 4 πt) mC. Calcule a corrente no

instante t = 0,5 s.

3. Determine a carga total que entra em um terminal entre os instantes t = 1 s e t = 2 s se a

corrente que passa pelo terminal é i = (3 t ² – t ) A.

Tensão

Polaridade da Tensão

Nas figuras temos duas representações da mesma tensão.

Na primeira, o ponto a se encontra + 9 V acima do ponto b ; na segunda o ponto b se encontra – 9 V acima do ponto a.

Podemos dizer que, existe uma queda de tensão de 9 V de a para b ou, de forma equivalente, uma elevação de tensão de b para a.

Em outras palavras, uma queda de tensão de a para b é equivalente a uma elevação de tensão de b para a.

Assim como a corrente elétrica, uma tensão constante é denominada tensão CC e é representada por V, enquanto uma tensão que varia com o tempo é chamada tensão CA e é representada por v.

Uma tensão CC é comumente produzida por uma bateria; uma tensão CA é produzida por um gerador elétrico.

Obs.: corrente elétrica passa através de u elemento. A tensão, por outro lado, é sempre sobre os terminais do elemento ou entre dois pontos.

Potência

Energia

Exemplos

4. Uma fonte de energia com uma corrente constante de 2 A força a passagem dessa corrente

através de uma lâmpada por 10 s. Se forem liberados 2,3 kJ na forma de energia luminosa e

calorífica, calcule a queda de tensão na lâmpada.

5. Determine a potência fornecida para um elemento no instante t = 3 ms se a corrente que

entra pelo terminal positivo for i = 5 cos (60 π t ) A e a tensão for:

(a) v = 3 i

(b) (b) v = 3 di / dt.

6. Quanta energia uma lâmpada de 100 W consome em duas horas?

Elementos de Circuito

Uma fonte dependente (ou controlada ) ideal é um elemento ativo no qual a quantidade de energia é controlada por outra tensão ou corrente.

Existem 4 tipos de fontes dependentes:

1. Fonte de tensão controlada por tensão (FTCT). 2. Fonte de corrente controlada por tensão (FCCT). 3. Fonte de corrente controlada por corrente (FCCC). 4. Fonte de tensão controlada por corrente (FTCC).

Elementos de Circuito

Fontes dependentes são úteis no modelamento de elementos como

transistores, amplificadores operacionais e circuitos integrados.

Um exemplo de fonte de tensão controlada por corrente é mostrado

no lado direito da Figura.

Deve-se observar que uma fonte de tensão ideal produzirá qualquer

corrente necessária para garantir que a tensão entre seus terminais

seja conforme expressa, enquanto uma fonte de corrente ideal

produzirá a tensão necessária para garantir o fluxo de corrente

expresso.

Exemplos

8. Consumo de Energia Elétrica: Um domicílio consome 700 kWh em janeiro. Determine o valor

da conta de eletricidade para o mês usando a seguinte escala tarifária residencial:

Tarifa mensal básica de US$ 12,00.

O custo mensal dos primeiros 100 kWh é de 16 centavos/kWh.

O custo mensal dos 200 kWh seguintes é de 10 centavos/kWh.

O custo mensal do restante é de 6 centavos/kWh.

Lei de Ohm