UNIDADE 3 ELEMENTO DE CIRCUITOS 3.1. Fontes de Tenso 3.2. Resistncia Eltrica e resistividade 3.3. Potencia e Energia em Resistores 3.4. Associao de Resistores (srie e paralelo) 3.5. Clculo do consumo de energia em cc

Eletrotcnica 2015/01

Fontes de Alimentao

Uma fonte de alimentao um elemento capaz de entregar (alimentar) energia a um circuito eltrico. A alimentao feita atravs da tenso que a fonte apresenta entre seus terminais de sada (fonte de tenso). A tenso pode ser contnua, fonte CC (DC), ou alternada, fonte CA (AC).

Fonte com carga (carregada)

Fonte em aberto

(a vazio)

Fontes de Alimentao

Tradicionalmente, atribui-se o termo fonte de alimentao a uma fonte de tenso. Todavia, no se pode esquecer que um circuito pode possuir fontes de corrente.

Qual a diferena entre elas?

Fonte de tenso (ideal): a tenso se mantm para qualquer variao de corrente.

Fonte de corrente (ideal): a corrente se mantm para qualquer variao de tenso.

Fontes de tenso so mais fceis de encontrar e de construir. Contudo, em algumas aplicaes importante utilizar o conceito de fonte de corrente.

Fontes de Tenso Ideal

Entende-se por fonte de tenso ideal, a fonte de tenso que capaz de manter o seu valor de tenso para qualquer carga, i.e., a quantidade de corrente eltrica drenada desta fonte pode ser infinita.

Curva Caracterstica VxA

Tenso constante independente da corrente drenada

Fontes de Tenso Real Em uma fonte de tenso real, a tenso nominal fornecida se mantm

at uma determinada carga.

medida que a carga exige mais corrente, a

tenso de sada diminui.

Curva Caracterstica VxA

Tenso nominal: tenso medida quando a fonte est em aberto.

Curva Caracterstica VxA

Fontes de Tenso Real

Curvas Caractersticas

Fonte de tenso ideal: resistncia nula na sada.

Fonte de tenso real: resistncia em srie na sada da fonte.

V

I

V

I

=

= +

DURACEUS

Ma

s A

cab

a

Curvas Caractersticas

Fonte de corrente ideal: resistncia nula na sada.

Fonte de corrente real: resistncia em paralelo na sada da fonte.

=

=1

+

V

I

V

I

Curvas Caractersticas Chave aberta ideal:

Chave fechada ideal:

= 0

V

I

V

I

= 0

Figura: Chaves ou Interruptores

Resistncia Eltrica A resistncia (R) mede o grau de oposio que um corpo apresenta passagem de corrente eltrica.

Algumas aplicaes da resistncia eltrica: Produo de calor; Reduo da corrente eltrica em circuitos; Acionamentos e controle de motores.

Resistor de carbono

Potnciometro

Resistor de fio

Primeira Lei de Ohm A tenso em um resistor diretamente proporcional

corrente que passa pelo mesmo.

V=RI

Observando a reta, o que pode se dizer de sua inclinao?

-100

George S. Ohm

1789-1854

Em suma, seus experimentos consistiam em aplicar uma d.d.p em um dado material e observar a variao da corrente eltrica.

Lei de Ohm Na prtica, no existem elementos perfeitamente lineares.

A natureza no-linear. Todavia, a menos que se diga o contrrio, imagina-se que todos os elementos esto operando dentro da faixa de linearidade, sendo

considerados lineares por faixa

Resistores Fixos

Resistor de filme (metlico, carbono)

Resistor de Carbono

Resistor de Fio

Resistores Variveis

Tipos Especiais de Resistores

Extensmetro Metlico

(Clula de Carga)

Termistor

(Resistor Dependente de Temperatura)

Transistor

(Transference Resistor)

LDR

(Resistor Dependente de Luz)

Fusistor

(Fusvel Resistivo)

2. Lei de Ohm: a resistncia de um condutor de seo reta uniforme diretamente proporcional ao comprimento do condutor e inversamente proporcional a rea da seo reta. A resistividade () uma caracterstica intrnseca do material, que por sua vez ir determinar a sua resistncia eltrica atravs:

Sendo: L=comprimento do trajeto da corrente; A= rea da seo transversal (A) do material; r= da resistividade do material.

Resistividade

O comprimento e a rea da seo transversal dependem dos pontos de aplicao da tenso (d.d.p.)

Resistividade de Alguns Condutores

Variao da Resistividade A resistividade varia com a temperatura sob a qual o material est submetido sendo dada por: Onde: rf= coeficiente de temperatura final ri= coeficiente de temperatura inicial a= constante cujo valor depende somente do material considerado DT= variao de temperatura

)1( Tif D= arr

Alguns coeficientes de temperatura a 20oC

Variao da Resistividade Exemplo:

Um filamento de tungstnio de uma lmpada quando apagada (20C) tem uma resistncia Ri. Qual o valor relativo da resistncia do filamento quando a lmpada estiver acesa (2000C)?

= 0,0045C-1 Tf = 2000C Ti = 20C

Resposta:

Potncia e Energia em Resistores

Resistores sempre absorvem energia eltrica e a transforma em outro tipo de energia

Resistores em Srie

A resistncia equivalente de uma associao de resistores em srie sempre maior que qualquer resistncia da

associao

Resistores em Paralelo

A resistncia equivalente de uma associao de resistores em paralelo sempre menor que qualquer resistncia da

associao.

Clculo do consumo de energia

W - energia consumida P - potncia do eletrodomstico considerado; t- tempo de utilizao do eletrodomstico.

W=P.t

Exemplo: Eletrodomstico: Chuveiro eltrico Potncia do chuveiro: P=5.400 watts Tempo de utilizao do chuveiro: gasto de 10 minutos por dia.

Tempo em minutos acumulado no ms ser: T=(10min/dia x 30 dias) :: T=300 minutos. Convertendo este valor para horas, teremos: T=(300/60) :: T=5 horas

Aplicando os valores encontrados temos:

W=(5.400W x 5h) :: W=27.000Wh= 27 kWh, que a energia consumida pelo chuveiro no perodo considerado.

Referncias

TIPLER, P. A. Fsica. 4. Edio, LTC, RJ, 2000. DORF, R. C.; SVOBODA, J. A. Introduo aos Circuitos Eltricos. 5. Edio. Editora LTC. Rio de Janeiro, RJ, 2003 OMALLEY, J. Anlise de Circuitos. 2. Edio, Makron Books, SP, 1994. GUSSOW, M. Eletricidade Bsica. 2. Edio, Pearson Makron Books, SP, 1997. GUIMARES, M. Notas de aula terica. FEELT, Universidade

Federal de Uberlndia.