Post on 08-Apr-2018
ELETRICIDADE
CAPÍTULO 2
ELEMENTOS DOS CIRCUITOS ELÉTRICOS
2.1 - INTRODUÇÃO - EXISTEM CINCO ELEMENTOS BÁSICOS IDEAIS QUE SÃO UTILIZADOS EM CIRCUITOS
ELÉTRICOS.
- ELEMENTOS ATIVOS (GERAM ENERGIA ELÉTRICA) :
– FONTES DE TENSÃO;
– FONTES DE CORRENTE.
- ELEMENTOS PASSIVOS (CONSOMEM ENERGIA ELÉTRICA) :
– RESISTORES – TRANSFORMAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA EM TÉRMICA;
– INDUTORES – ARMAZENAM ENERGIA NA FORMA DE CAMPO MAGNÉTICO;
– CAPACITORES – ARMAZENAM ENERGIA NA FORMA DE CAMPO ELÉTRICO.
- NESTE CAPÍTULO SÃO DISCUTIDAS AS CARACTERÍSTICAS DAS FONTES DE TENSÃO, DAS FONTES DE CORRENTE E DOS RESISTORES.
- AS RELAÇÕES MATEMÁTICAS ENTRE TENSÕES, CORRENTES E RESISTORES SÃO ALGÉBRICAS.
2.2 – FONTES DE TENSÃO E CORRENTE
- UMA FONTE DE ENERGIA ELÉTRICA É UM DISPOSITIVO CAPAZ DE TRANSFORMAR OUTRAS FORMAS DE ENERGIA EM ENERGIA ELÉTRICA.
- UMA BATERIA TRANSFORMA ENERGIA QUÍMICA EM ENERGIA ELÉTRICA.
- UM GERADOR, TRANSFORMA ENERGIA MECÂNICA EM ENERGIA ELÉTRICA.
- UM AEROGERADOR, TRANSFORMA ENERGIA EÓLICA EM ENERGIA ELÉTRICA.
- UM PAINEL FOTOVOLTÁICO, TRANSFORMA ENERGIA EM ENERGIA ELÉTRICA.
- ESTES DISPOSITIVOS SÃO CAPAZES DE FORNECER ENERGIA ELÉTRICA MANTENDO A TENSÃO, OU A CORRENTE, EM VALORES PRATICAMENTE CONSTANTES, DENTRO DE CERTAS CONDIÇÕES DE OPERAÇÃO.
2.2 – FONTES DE TENSÃO E CORRENTE - EM TERMOS IDEAIS CONSIDERA-SE QUE A TENSÃO, OU A CORRENTE, FORNECIDAS,
SÃO CONSTANTES. PORTANTO:
- ESSES ELEMENTOS DOS CIRCUITOS ELÉTRICOS NÃO TÊM EXISTÊNCIA CONCRETA – SÃO APENAS MODELOS IDEALIZADOS DAS FONTES REAIS.
- NAS FONTES REAIS DE TENSÃO, A TENSÃO EM SEUS TERMINAIS VARIA EM FUNÇÃO DA CORRENTE FORNECIDA.
UMA FONTE IDEAL DE TENSÃO É UM ELEMENTO CAPAZ DE MANTER UMA TENSÃO ESPECIFICADA ENTRE SEUS TERMINAIS, QUALQUER
QUE SEJA A CORRENTE QUE A ATRAVESSA
UMA FONTE IDEAL DE CORRENTE É UM ELEMENTO CAPAZ DE MANTER UMA CORRENTE ESPECIFICADA ATRAVÉS DE SEUS
TERMINAIS, QUALQUER QUE SEJA A TENSÃO ENTRE OS MESMOS
- NAS FONTES REAIS DE CORRENTE, A CORRENTE VARIA EM FUNÇÃO DA TENSÃO EM SEUS TERMINAIS.
- AS FONTES TAMBÉM PODEM SER DEPENDENTES E INDEPENDENTES.
2.2.1 – FONTES INDEPENDENTES - FONTE INDEPENDENTE É AQUELA QUE ESTABELECE UMA TENSÃO, OU CORRENTE, EM
UM CIRCUITO INDEPENDENTEMENTE DOS VALORES DE TENSÃO OU CORRENTE EM OUTROS PONTOS DO CIRCUITO.
- O VALOR DA TENSÃO OU CORRENTE FORNECIDA DEPENDE APENAS DO VALOR DA FONTE.
- AS BATERIAS E OS GERADORES SÃO EXEMPLOS DE FONTES INDEPENDENTES.
- DEVE-SE RESSALTAR QUE A CORRENTE RESULTANTE, i(t), NA FONTE DE TENSÃO DEPENDE DO RESTANTE DO CIRCUITO ELÉTRICO.
- DEVE-SE RESSALTAR QUE A TENSÃO RESULTANTE, v(t), NOS TERMINAIS DA FONTE DE CORRENTE DEPENDE DO RESTANTE DO CIRCUITO ELÉTRICO.
v(t) = 12 V
v(t) = 179,6.cos(377t) V
v(t) = 12-2.t V
v(t) = 15.e-5.t V
i(t) = -10 mA
i(t) = 8,98.cos(377t) A
i(t) = 5.t2 – 2.t + 4 A
i(t) = 5.e2.t A
- ALGUNS FATORES, TAIS COMO TEMPO DE VIDA DA FONTE, TEMPERATURA DE OPERAÇÃO, QUALIDADE DO EQUIPAMENTO, ETC.., AFETAM O VALOR ESPECIFICADO DE CADA FONTE.
2.2.2 – FONTES DEPENDENTES
- FONTE DEPENDENTE, OU CONTROLADA, É AQUELA QUE ESTABELECE UMA TENSÃO, OU CORRENTE, EM UM PONTO DO CIRCUITO CUJO VALOR DEPENDE DO VALOR DA TENSÃO OU DA CORRENTE EM UM OUTRO PONTO DO CIRCUITO.
- SÓ SE PODE ESPECIFICAR O VALOR DE UMA FONTE DEPENDENTE CONHECENDO-SE O VALOR DA TENSÃO OU DA CORRENTE DA QUAL ELA DEPENDE.
- ALGUNS DISPOSITIVOS, COMO OS TRANSISTORES E OS AMPLIFICADORES, ATUAM COMO FONTES CONTROLADAS.
- AS FONTES DEPENDENTES CONSISTEM EM DOIS ELEMENTOS: O ELEMENTO DE CONTROLE E O ELEMENTO CONTROLADO.
- O ELEMENTO DE CONTROLE PODE SER UM CIRCUITO ABERTO OU UM CURTO-CIRCUITO.
- O ELEMENTO CONTROLADO PODE UMA FONTE DE TENSÃO OU UMA FONTE DE CORRENTE.
2.2.2 – FONTES DEPENDENTES - EXISTE QUATRO TIPOS DE FONTES DEPENDENTES COMO MOSTRA A FIGURA A SEGUIR.
2.3 – RESISTÊNCIA E RESISTORES
- O FLUXO DE CARGA ELÉTRICA ( ELÉTRONS ) ATRAVÉS DE QUALQUER MATERIAL ENCONTRA A OPOSIÇÃO DE UMA FORÇA SEMELHANTE, EM MUITOS ASPECTOS, AO ATRITO MECÂNICO.
2.3.1 – RESISTÊNCIA
- ESSA OPOSIÇÃO, RESULTANTE DAS COLISÕES ENTRE ELÉTRONS DO MATERIAL É DENOMINADA RESISTÊNCIA DO MATERIAL.
- A UNIDADE SI DE MEDIDA DA RESISTÊNCIA É O OHM, CUJO SÍMBOLO É A LETRA GREGA MAIÚSCULA ÔMEGA ( ).
- O SÍMBOLO UTILIZADO PARA REPRESENTAR A RESISTÊNCIA É A LETRA R ( r ) E, EM TERMOS DE DIAGRAMAS DE CIRCUITOS, TEMOS O SÍMBOLO MOSTRADO A SEGUIR.
- A RESISTÊNCIA DE QUALQUER MATERIAL DE SEÇÃO RETA UNIFORME DEPENDE DE:
1 – Material ( - resistividade do material – .cm);
2 – Comprimento do material ( l – cm );
3 – Área da seção reta do material ( A – cm2);
4 – Temperatura.
2.3 – RESISTÊNCIA E RESISTORES 2.3.1 – RESISTÊNCIA
- VIMOS QUE O SÍMBOLO A SEGUIR REPRESENTA A RESISTÊNCIA DE UM ELEMENTO QUALQUER.
- VIMOS TAMBÉM QUE A RESISTÊNCIA DE QUALQUER MATERIAL DE SEÇÃO RETA UNIFORME DEPENDE DE:
1 – Material ( - resistividade do material – .cm); 2 – Comprimento do material ( l – cm );
3 – Área da seção reta do material ( A – cm2);
4 – Temperatura.
- O VALOR DA RESISTÊNCIA É FORNECIDO PELA SEGUINTE EXPRESSÃO: ) ohms, ( A
lR
CASOS EM QUE R2 > R1.
Para cada caso, todos os outros parâmetros são os mesmos.
2.3 – RESISTÊNCIA E RESISTORES 2.3.2 – RESISTORES
- RESISTORES SÃO DISPOSITIVOS PROJETADOS E CONSTRUÍDOS COM O OBJETIVO DE SE UTILIZAR SUA CARACTERÍSTICA RESISTIVA, OU SUA RESISTÊNCIA.
- EXISTEM VÁRIOS TIPOS DE RESISTORES NO MERCADO VISANDO DIVERSAS APLICAÇÕES, DEPENDENDO DE SEU FORMATO, DO MATERIAL EMPREGADO EM SUA CONFECÇÃO, DO SEU VALOR, DE SUA PRECISÃO, ETC...
A – RESISTORES FIXOS.
- COMO O PRÓPRIO NOME DIZ, APRESENTA UM VALOR DE RESISTÊNCIA CONSTANTE.
- O MAIS COMUM DOS RESISTORES FIXOS DE BAIXA POTÊNCIA É O RESISTOR DE CARBONO MOLDADO.
- AS DIMENSÕES RELATIVAS DE TODOS OS RESISTORES VARIÁVEIS E FIXOS VARIAM DE ACORDO COM A POTÊNCIA ESPECIFICADA.
- RESISTORES DESSE TIPO ESTÃO NORMALMENTE DISPONÍVEIS EM VALORES QUE VÃO DE 2,7 A 22 M.
2.3 – RESISTÊNCIA E RESISTORES 2.3.2 – RESISTORES
- RESISTOR DE FILME FINO – FIXO.
- RESISTOR FIXO DE CARBONO.
2.3 – RESISTÊNCIA E RESISTORES 2.3.2 – RESISTORES
- RESISTORES FIXOS DE CARBONO COM DIFERENTES ESPECIFICAÇÕES DE POTÊNCIA.
2.3 – RESISTÊNCIA E RESISTORES 2.3.2 – RESISTORES
- RESISTORES FIXOS COM FIOS DE ALTA RESISTÊNCIA OU FITAS DE METAL.
2.3 – RESISTÊNCIA E RESISTORES 2.3.2 – RESISTORES
- RESISTORES FIXOS TIPO MINIATURA USADOS EM COMPUTADORES E SIMILARES.
2.3 – RESISTÊNCIA E RESISTORES 2.3.2 – RESISTORES
- CIRCUITOS COM RESISTORES DE FILME FINO UTILIZADOS EM PLACAS DE CIRCUITO IMPRESSO.
2.3 – RESISTÊNCIA E RESISTORES 2.3.2 – RESISTORES
B – RESISTORES VARIÁVEIS.
- OS RESISTORES VARIÁVEIS, COMO O PRÓPRIO NOME SUGERE, TÊM RESISTÊNCIA QUE PODE SER VARIADA AO GIRAR UM BOTÃO, UM PARAFUSO, OU O QUE FOR APROPRIADO PARA A APLICAÇÃO ESPECÍFICA.
- ELES PODEM TER DOIS OU TRÊS TERMINAIS.
- QUANDO UM DISPOSITIVO DE DOIS OU TRÊS TERMINAIS É USADO COMO UM RESISTOR VARIÁVEL, GERALMENTE É DENOMINADO REOSTATO.
- SE UM DISPOSITIVO DE TRÊS TERMINAIS É USADO PARA CONTROLAR NÍVEIS DE POTÊNCIA, ENTÃO ELE É NORMALMENTE DENOMINADO DE POTENCIÔMETRO.
2.3 – RESISTÊNCIA E RESISTORES 2.3.2 – RESISTORES
- POTENCIÔMETRO: (a) ESQUEMA; (b) E (c) CONEXÕES TIPO REOSTATO; (d) SÍMBOLO.
- NA FIGURA (b), OS PONTOS a E b SÃO CONECTADOS AO CIRCUITO, E O TERMINAL c É DEIXADO DESCONECTADO.
- A RESISTÊNCIA INTRODUZIDA É DETERMINADA PELA PORÇÃO DO ELEMENTO RESISTIVO ENTRE OS PONTOS a E b.
- NA FIGURA (c), A RESISTÊNCIA É TAMBÉM AQUELA ENTRE OS PONTOS a E b, MAS A RESISTÊNCIA RESTANTE É ELIMINADA PELA CONEXÃO DE b E c.
- NA FIGURA (d) TEM-SE O SÍMBOLO DO REOSTATO PARA CIRCUITOS ELÉTRICOS.
2.3 – RESISTÊNCIA E RESISTORES 2.3.2 – RESISTORES
- POTENCIÔMETRO COM RESISTOR DE CARBONO.
2.3 – RESISTÊNCIA E RESISTORES 2.3.2 – RESISTORES
- OUTROS TIPOS DE POTENCIÔMETROS.
2.3 – RESISTÊNCIA E RESISTORES 2.3.2 – RESISTORES
C – CÓDIGO DE CORES.
- ALGUNS RESISTORES SÃO GRANDES O SUFICIENTE PARA TEREM SEUS VALORES NOMINAIS ESCRITOS EM SEU ENCAPSULAMENTO.
- NO ENTANTO, UMA GRANDE VARIEDADE NÃO PERMITE TAL PROCEDIMENTO. PARA ESTES UTILIZA-SE O SEGUINTE CÓDIGO DE CORES.
2.3 – RESISTÊNCIA E RESISTORES 2.3.2 – RESISTORES
C – CÓDIGO DE CORES.
Faixa 1 – 3* Faixa 3 Faixa 4 Faixa 5
0 – Preto 0,1 – Ouro 5% – Ouro 1% Marron
1 – Marron 0,01 – Prata 10% – Prata 0,1% Vermelho
2 – Vermelho 20% – nenhuma faixa 0,01% Laranja
3 – Laranja 0,001% Amarelo
4 – Amarelo
5 – Verde
6 – Azul
7 – Violeta
8 – Cinza
9 – Branco
- Primeira e segunda faixas – primeiro e segundo dígitos.
- Terceira faixa – multiplicador em potência de dez dos dois primeiros números, ou fator multiplicador se dourada ou prateada.
- Quarta faixa – tolerância, ou precisão, do resistor.
- Quinta faixa – fator de segurança – indica a porcentagem de falhas por 1000 horas de uso.
2.3 – RESISTÊNCIA E RESISTORES 2.3.2 – CONDUTÂNCIA
- A CONDUTÂNCIA EXPRESSA O INVERSO DA RESISTÊNCIA, OU SEJA, É UMA MEDIDA DA FACILIDADE COM QUE O MATERIAL CONDUZ ELETRICIDADE.
- SEU SÍMBOLO É G E SUA UNIDADE É O SIEMENS ( S ).
- SUA EXPRESSÃO É DADA POR
l
A
RG
.
1
(S)