Circuitos Eletricos - Capacitores Indutores Fontes de Tensao e Resistores

Circuitos Elétricos Fenômenos Elétricos Prof Alexandre Guassi Júnior Prof Diego Aparecido Carvalho Albuquerque Prof Hélio Guerrini Filho Circuitos elétricos Capacitor Indutor Fonte de tensão Resistor C L Força eletromotriz Fem 𝜀fem A força eletromotriz de uma bateria é a máxima tensão elétrica que a bateria pode fornecer entre seus terminais Fonte de tensão A fonte fornece energia para cada carga que compõe a corrente elétrica Ao percorrer o circuito essas cargas transferem essa energia para os dispositivos que estão ao longo de seu caminho Ao retornar para a bateria a energia das cargas é reposta e a trajetória pelo circuito recomeça 𝜀 É como se fosse assim 𝜀𝑑𝑊 𝑑𝑞 Força Eletromotriz Um exemplo de fonte de energia elétrica é uma bateria Se uma bateria não tem perdas internas de energia então a diferença de potencial entre seus terminais é chamada de força eletromotriz fem da bateria A menos que seja dito o contrário será suposto que a diferença de potencial do terminal de uma bateria é igual à sua fem A unidade de força eletromotriz é a mesma de diferença de potencial ou seja o Volt 𝑹 𝑖 𝑖 Corrente elétrica em um circuito elétrico Em um circuito elétrico interessa conhecer a corrente elétrica e a tensão elétrica em cada elemento A corrente elétrica pode ser calculada a partir da fem da fonte e da resistência elétrica do dispositivo resistivo presente no circuito Bateria e fio ideais 𝑖 ℰ 𝑅 Corrente elétrica que percorrerá o circuito fem Resistência elétrica do dispositivo presente no circuito 𝑖 𝑉 𝑅𝑖 Tensão elétrica em um circuito elétrico Em um elemento resistivo a tensão elétrica pode ser calculada a partir do produto da resistência elétrica desse elemento pela corrente elétrica que o atravessa 𝑖 A tensão elétrica ddp sobre o resistor Fonte ideal x fonte real 𝑉 ℰ 𝑉 ℰ𝑟 𝑖 Ideal Real fem Tensão elétrica que os elementos do circuito recebem Tensão elétrica dissipada no interior da fonte de tensão Resistência interna da fonte 𝑖 𝑖 Potência elétrica 𝑖 𝑑𝑈𝑉𝑑𝑞 𝑃 𝑑𝑈 𝑑𝑡 𝑉 𝑑𝑞 𝑑𝑡 𝑉𝑖 Cálculo da potência para qualquer elemento de um circuito elétrico Potência elétrica 𝑖 𝑑𝑈𝑉𝑑𝑞 𝑃 𝑑𝑈 𝑑𝑡 𝑉 𝑑𝑞 𝑑𝑡 𝑉𝑖 𝑃𝑅𝑖 2𝑉 2 𝑅 Cálculo da potência para elementos resistivos de um circuito elétrico Resolvendo um circuito 1 Energia Força Eletromotriz R1 R2 Resolvendo um circuito 2 Potencial Elétrico Regra das Malhas A soma algébrica das variações de potencial encontradas ao longo de qualquer malha fechada deve ser igual a zero Ou seja Esta afirmação é conhecida como 1ª Lei de Kirchhoff em homenagem a Gustav Robert Kirchhoff 18241887 𝑉 0 Regra das Malhas Fonte de A a B ΔV ε perda de B a A ΔV ε ganho Capacitor de A a B ΔV qC perda de B a A ΔV qC ganho Resistor de A a B ΔV Ri perda de B a A ΔV Ri ganho Circuito elétrico resistivo com mais de um elemento Quando o circuito possuir mais de um elemento resistivo podese associar esses elementos de modo a se obter um elemento resistivo equivalente Associação de resistores em série Para resistores associados em série a corrente elétrica será a mesma para todos os resistores 𝒊𝟎 𝒊𝟎 𝒊𝟎 𝒊𝟎 𝒊𝟎 𝒊𝟎 Associação de resistores em série Para resistores associados em série tensão elétrica da sobre a associação é igual à soma das tensões em cada resistor Associação de resistores em série 𝑅𝑒𝑞 𝑅𝑖 Diferença de Potencial entre dois pontos Muitas vezes estamos interessados em calcular a diferença de potencial entre dois pontos de um circuito Qual será a diferença de potencial entre os pontos a e b do circuito a seguir Circuitos de Malhas Múltiplas A figura abaixo mostra três resistores ligados a uma fonte de fem Regra dos Nós A soma das correntes que chegam a qualquer nó deve ser igual à soma das correntes que saem daquele nó Esta regra é conhecida como 2ª Lei de Kirchhoff Associação de resistores em paralelo 𝒊𝟎 𝒊𝟏 𝒊𝟐 Para resistores associados em paralelo a corrente elétrica é total do circuito é igual à soma das correntes elétricas que percorre cada resistor Associação de resistores em paralelo Para resistores associados em paralelo a tensão elétrica será a mesma para todos os resistores Associação de resistores em paralelo 1 𝑅𝑒𝑞 1 𝑅𝑖 Exemplo 1 Uma bateria considerada ideal de 120 V fornece energia para um circuito com duas lâmpadas de 100 Ω R1 e 200 Ω R2 Calcule a corrente que percorrerá cada lâmpada e a diferença de potencial em cada uma Exemplo 2 Considere que a bateria do exemplo anterior tenha uma resistência interna igual a 300 Ω Calcule o valor da corrente elétrica que percorrerá o circuito Exemplo 3 Três resistores estão associados conforme mostra a figura abaixo Determine a a resistência equivalente do circuito b a corrente elétrica em cada resistor e c a potência elétrica dissipada em cada em cada resistor e em toda a associação Exemplo 4 A figura ao lado apresenta uma lâmpada de três posições Determine a a resistência elétrica de cada resistor b a corrente elétrica que percorrerá a lâmpada quando somente a chave S1 estiver fechada c a corrente elétrica que percorrerá a lâmpada quando somente a chave S2 estiver fechada d a corrente elétrica que percorrerá a lâmpada quando as duas chaves S1 e S2 estiverem fechadas e e a potência total dissipada nessa última situação f Para qual posição das chaves S1 e S2 a lâmpada brilhará mais intensamente Circuito RC Circuitos contendo resistores e capacitores Correntes e potenciais variam com o tempo Apesar das fontes fem que alimentam estes circuitos serem independentes do tempo ocorrem efeitos dependentes do tempo com a introdução de capacitores