Parâmetros de medidas para

comparação de condutores – Aula 5

• Haja vista que comprimento e área afetam a resistência dos condutores, foram estabelecidos alguns padrões de medida para normatizar a fabricação e o comércio desses condutores.

• No sistema inglês os condutores são dimensionados em: Pés e MILS

• O valor em Pés (feet ou ft) dá o comprimento do condutor;

• O valor em Mils (Milésimos da Polegada) dará a área da seção transversal do condutor;

• 1 pé = 304 mm ou 30,4 cm • 1 polegada = 25,4 mm • 1 Mil = 0,001 polegada = 0,0254 mm

Os fios são fabricados em dimensões

numeradas de acordo com uma tabela conhecida como "American Wire Gage” (AWG).

• No Brasil a ABNT utiliza o sistema métrico para normatizar as medidas de fabricação e comercialização de condutores.

• Comprimento é dado em metros (m);

• A seção transversal é dada em mm2;

Tabela de Equivalência AWG/ABNT

Influência da Temperatura sobre a resistência dos condutores

• Em menor grau este fator modifica a resistência dos condutores na medida em que o aumento da temperatura promove a liberação de mais elétrons livres sobre o material.

• É especialmente considerada em locais em que há grande variação de temperatura durante a operação.

• Deserto, espaço, trajetória de mísseis, ambientes industriais como fornos, reatores, entre outros são só alguns exemplos de ambientes que podem de modo significativo interferir na resistência dos condutores.

• Na realidade, deve-se perceber que quem se modifica não é diretamente a resistência, mas sim a resistividade “ρ”.

• Variando-se proporcionalmente a resistividade em relação a temperatura, tem-se portanto uma variação proporcional da resistência.

• Observe o exemplo da apostila que está na página 8-9:

Exemplo • Considere uma amostra de Cu com 50 Ω de

resistência a uma temperatura de 20 °C. Para este metal existe uma constante chamada: Coeficiente de temperatura que vale 0,00427 °C-1 .

• Determine qual a variação em Ω/°C desse metal e também o valor da sua resistência final com o mesmo a 50°C de temperatura.

• Utilize: Rf = Ri.[1+α.(θf-θi)]

Onde α é o coeficiente de temperatura e θ a temperatura.

• Empregando a fórmula anterior temos:

Rf = 50Ω.[1+ 0,00427°C-1.(50°C - 20°C)] Rf = 50Ω.[1+ 0,00427°C-1.(30°C)]

“cancela °C-1 com °C ficando apenas o Ω” Rf = 50Ω.[1+0,1281] Rf = 50Ω.[1,1281] Rf = 50x1,1281 Ω Rf = 56,405 Ω (Resistência final a 50 °C) Se a variação de temperatura foi de 30 °C e a variação de

resistência foi de 6,405 Ω, então este metal variou aproximadamente 6,405 Ω /30°C que equivale a:

Variação de resistência por °C elevado = 0,214 Ω/°C

Componentes e Símbolos Elétricos

• Os componentes comumente usados nos circuitos básicos, juntamente com seus símbolos esquemáticos, são aqui discutidos para prover o necessário suporte a interpretação dos diagramas elétricos.

Fonte de Força

• A fonte de força para um circuito pode ser qualquer uma das fontes comuns de f.e.m. tais como gerador (fonte mecânica), bateria (fonte química) ou até mesmo

célula fotoelétrica (fonte luminosa);

• A simbologia adotada dependerá da natureza do gerador e em especial do tipo de tensão gerada pela fonte, alternada ou contínua.

Condutor

• Outra necessidade básica de um circuito

é o condutor, ou fio, interligando os diversos

componentes elétricos. É sempre representado em diagramas esquemáticos como uma linha.

Na linha dos condutores entram também:

fusíveis e chaves interruptoras

Voltímetros e Amperímetros

• São os instrumentos que medem a tensão e corrente elétrica num circuito, sua ligação no circuito deve respeitar a seguinte ordem:

• Voltímetro ligado sempre em Paralelo; • Amperímetro ligado sempre em Série;

Resistores

• O resistor é um componente usado em circuitos para limitar o fluxo de corrente. Converte exclusivamente energia elétrica em energia térmica dissipando-a na forma de calor pelo efeito denominado “Joule”.

• Os resistor podem ser fixos ou variáveis e possuem diversos tamanhos e formas por conta das diversas aplicações que possuem.

• Podem ser fabricados com fios especiais, grafite (carvão), carbono ou membrana metálica.

Códigos de Cores de Resistores

• O valor resistivo de qualquer resistor pode ser

medido por meio de um ohmímetro ou um

multímetro, mas isto não é absolutamente

imprescindível.

• A maioria dos resistores de fio enrolado tem

o seu valor de resistência impresso no corpo do

resistor.

• Quando as dimensões físicas do resistor não

possibilitam a gravação de caracteres numéricos para

indicar a resistência, um outro método é empregado.

• Com o intuito de facilitar a identificação dos mesmos,

criou-se um método baseado na codificação por cores.

• Assim, surgiu o código de cores que é usado para

identificar o valor de resistência de resistores de

carbono.

• Existe apenas um código de cores para

resistores de carvão, mas existem dois sistemas

ou métodos usados para pintar o código em

resistores.

• Em um deles o resistor é marcado com faixas

coloridas a partir de uma das extremidades

do seu corpo. Método este chamado “end to

center band”.

• No outro sistema denominado “body-end-dot”, o resistor é pintado com uma cor predominante no corpo, uma cor na extremidade e um ponto no meio do corpo do resistor.

• Em ambos os sistema vale uma mesma tabela utilizada para “decodificar” o valor do resistor.

• Neste sistema, três cores são usadas para indicar o valor da resistência em ohms, enquanto que uma quarta cor é, as vezes, usada para indicar a tolerância do resistor. Observe a sequência: • A primeira faixa de cor (mais próxima à

extremidade do resistor) indicará o primeiro dígito do valor numérico de resistência.

Sistema “end-to-center band”

• A segunda faixa de cor indicará sempre o segundo dígito do valor ôhmico;

• A terceira faixa indicará o fator multiplicador do resistor na potência de 10;

• A quarta faixa indicará a tolerância do resistor sendo tipicamente de 1,2, 5, ou 10%;

Tabela do Código de Cores

Resistor de __ __ x __ - __ Ω

Exemplo:

• Um resistor possui a seguinte combinação de cores:

Vermelho, Vermelho, Marrom e Marrom

Determine o valor nominal do resistor, a tolerância, o valor mínimo e valor máximo em ohms.

Interpretação Gráfica da Lei de Ohm – Aula 6

• Referência apostila página 18 da apostila.

• Objetivo:

Observar a dependência (relação) existe entre a tensão e a corrente elétrica para uma resistência constante identificando sua característica e interpretando os elementos gráficos.

• Consideremos para isso uma resistência constante e igual a 20 Ω, tal como o exemplo da página 18.

• Determinar os valores de Tensão “V” para os diferentes valores de Corrente “I” preenchendo a tabela a seguir:

• Tabela: Lembrando R=20 Ω

V = RxI, V = 20xI

V (V) – Eixo y I (A) – Eixo x

0

2

4

6

8

10

• Exercício:

• Preencher a Tabela anterior e Construir o Gráfico VxI afim de verificar sua forma obtida.

• Analise se o valor do resistor não fosse conhecido seria possível determiná-lo apenas por análise gráfica?

• Considerações sobre o gráfico:

• A reta traçada através de todos os pontos, onde as linhas de voltagem e corrente se cruzam,

identifica a característica linear existente entre as duas grandezas ;

• Este gráfico é a “cara” da lei de ohm, pois nele,

identificamos que corrente varia diretamente com a voltagem aplicada e vice-versa se a resistência se mantém constante.

• Os dispositivos que respeitam essa lei são

chamados de dispositivos ôhmicos, os que não respeitam são chamados de não ôhmicos.

Potência Elétrica

• Introduziremos aqui uma quarta grandeza elétrica muito empregada na análise de circuitos elétricos. Esta grandeza é a Potência Elétrica.

• Potência Elétrica é a medida do trabalho realizado por uma fonte elétrica cuja a unidade no SI é o Watts (W).

• Em circuitos de corrente contínua a potência elétrica pode ser observada na forma de calor dissipado sobre as resistências do mesmo.

• A dissipação de calor é resultado do “atrito” entre a corrente elétrica e a resistência. Esse esforço de fazer a corrente transpor a resistência por um determinado tempo dá origem a potência elétrica.

• A potência elétrica pode ser obtida pela seguinte expressão:

P = V . I

Onde: P é a potência dada em watts (W);

V é a tensão dada em volts (V);

I é a corrente dada em ampères (A);

• Ainda existem expressões alternativas que permitem calcular a potência elétrica.

• Estas expressões surgem de substituições de V e I pela Lei de Ohm.

• Observe: P = V. I, substituindo “V” por R .I obtém-se:

P = R.I.I ,logo, P = R.I2

• Ainda, se P = V.I e substituindo I por V/R, obtém-se:

P = V . V ,logo, P = V2

R R

• O Watt, é um termo originado do nome do inventor da máquina a vapor (James Watt). Que avaliou a capacidade de sua máquina de realizar trabalho frente a um veículo de tração animal.

• Desta competição surgiram dois termos, o CV e o HP.

• CV para Cavalo Vapor, onde: 1 CV = 736 W

• HP para Cavalo de Potência, onde: 1 HP = 746 W

• 1) Um gerador de uma aeronave possui os seguintes dados nominais:

Potência: 2HP

Tensão de Saída: 28 Vdc

Determine a corrente máxima em ampères que pode ser fornecida pelo gerador.

Exercícios sobre Potência Elétrica

Exercícios sobre Potência Elétrica

• 2) Um aquecedor de óleo de uma unidade hidráulica ligado em 220V consome da rede elétrica uma potência de 4400W. Determine a potência consumida por este mesmo aquecedor ligado em 110V. O que acontece com a potência?

A) Diminui pela metade; B) Se mantém constante; C) Aumenta cerca de 25%; D) É reduzida em 75%;

• O watt é uma unidade relativamente pequena para expressar a quantidade de energia consumida por um equipamento.

• Para determinar o consumo de equipamentos elétricos as concessionárias de energia elétrica medem a potência em kilowatts x hora (kWh).

• 1 kilowatt = 1000 Watts

Consumo de Energia

• O consumo em kWh é definido pela expressão:

Consumo = Potência x Tempo (kWh)

Onde: Potência é dado em kw;

Tempo é dado em horas;

Para entender melhor observe o exemplo a seguir:

• Seja uma Lâmpada de 100 W, se esta ficar ligada por 5 horas ao dia, quanto esta consumirá em kWh ao final de um mês? Considere o mês com 30 dias.

Consumo = P (kW) x Tempo (h) 100 W = 0,1 kW Tempo = horas/dia x número de dias = 5 x 30 Consumo = 0,1 x (5x30) Consumo = 0,1 x 150 Consumo = 15 kWh

• Considerando a conta abaixo e sabendo que o preço atual do kWh + encargos = R$ 0,375, calcule o gasto na conta de luz provocado por um chuveiro de 4400W que fica em média ligado 2h por dia.

Dado: 1 mês = 30 dias

V = 220 V