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TIPOS DE CORRENTE ELÉTRICA

CORRENTE ELÉTRICA CONTÍNUA

o fluxo de eletrões passa pelo fio sempre no mesmo sentido

O modo como os eletrões se movem determina o tipo de corrente+

E

ddp =(VA – VB)

I sentido não convencional

2

60 ciclos/ segundo

f = 60 Hz

CORRENTE ELÉTRICA ALTERNA

é aquela cuja sentido e a intensidade variam periodicamete

3

b) Uma fonte de tensão alternada (tensão CA) inverte ou alterna periodicamente a sua polaridade.

consequentemente, o sentido da corrente alterna resultante também é invertido periodicamente

Formas de onda de corrente contínua e corrente alterna

a) A corrente contínua (DC) é a corrente que passa através de um condutor ou de um circuito somente num sentido.

0)( VtV

0)( ItI

tVtV sin)( 0

tItI sin0

máxima) tensão( 0V

sin0 R

tV

R

tVtI

máxima) elétrica corrente ( 0I

diferença de potencial constante

corrente elétrica constante

VALOR EFICAZ

O valor eficaz corresponde à mesma quantidade de corrente ou tensão contínua capaz de produzir a mesma potência de aquecimento

Os valores indicados nos aparelhos de medida de intensidade de corrente (amperímetro) e de tensão (voltímetro) são os respetivos valores eficazes

Corrente elétrica eficaz Tensão elétrica eficaz

O calor desenvolvido numa resistência é independente do sentido de circulação da corrente.

4

Valor eficaz da corrente elétrica é o mesmo valor de corrente contínua capaz de produzir a mesma quantidade de calor que a corrente alterna e no mesmo recetor e mesmo intervalo de tempo

20

ef

II

20

ef

VV

efI

ENERGIA ELÉTRICA E POTÊNCIA

Vimos que uma bateria é usada para criar uma corrente elétrica num condutor, há uma transformação contínua da energia química na bateria em energia cinética dos eletrões e em energia interna no condutor, tendo como consequência um aumento na temperatura do condutor

Análise da transferência de energia dum circuito em que uma bateria é ligada a um resistor de resistência R :

Supomos que uma carga positiva Q, sai do ponto a, passando através da bateria e do resistor, e volta ao ponto a

Ponto a ponto de referência em que o potencial é zero

a b A energia potencial elétrica do sistema aumenta VQU

a energia química da bateria diminui da mesma quantidade.

c d atravessa o resistor, e o sistema perde energia potencial elétrica durante colisões com os átomos no resistor. A energia é transformada em energia interna aumento do movimento vibracional dos átomos no resistor e da temperatura.

a c e c d nenhuma transformação ocorre porque desprezamos a resistência dos fios de ligação.

E

V

a

b

Q

5Resultado líquido quando a carga retorna ao ponto a: parte da energia química da bateria foi para o resistor e permanece nele como energia interna associada a vibração molecular.

VIVdt

dQVQ

dt

d

dt

dU

O sistema perde energia potencial elétrica quando a carga Q atravessa o resistor:

Posteriormente o sistema recupera essa energia potencial, à custa da energia química da bateria, quando a carga atravessa novamente a bateria

ou a qualquer outro dispositivo que transporte uma corrente elétrica I, e tem uma diferença de potencial entre os seus terminais V.

Utilizando V=RI pode-se expressar a potência entregue ao resistor nas formas

66

VIP representa a POTÊNCIA taxa de energia fornecida ao resistor

RIP 2 transformação de energia elétrica em energia térmica . Energia perdida.

Unidade SI: watt (W) que corresponde a J/s

R

VP

2ou

A potência fornecida a um resistor é frequentemente chamada de uma perda RI 2

a energia dissipada no condutor é o calor Joule ou o efeito é o efeito Joule

7

EXEMPLO DE UM CIRCUITO ELÉTRICO

sentido convencional da corrente

8

ELEMENTOS DE UM CIRCUITO ELÉTRICO

+ -

I

Chave

Bateria

9

Exemplo: Uma lâmpada é classificada como sendo de 120 V / 75 W, o que significa que a sua tensão de funcionamento pretendida de 120 V, tem uma potência de 75 W. O brilho da lâmpada está relacionado com a tensão em que se liga a lâmpada. A tensão nominal corresponde ao brilho normal. Com menor tensão que a nominal , o brilho da lâmpada é mais fraco, e com maior tensão, ela pode queimar. Supomos que a lâmpada é alimentada por uma fonte de 120 V em corrente contínua.

Qual é a corrente na lâmpada e a sua resistência?

Resolução

Sabemos que

VIP

A 625.0V 120

W75

V

PI

A corrente elétrica na lâmpada:

A resistência elétrica da lâmpada:

192A 0.625

V 120

I

VR RIV

AS FONTES DE TENSÃO DE CORRENTE CONTÍNUA (DC) PODEM SER DIVIDIDAS EM TRÊS CATEGORIAS:

Baterias utilizam reações químicas

Geradores transformam energia mecânica em elétrica

Fontes de alimentação:

obtêm corrente contínua retificando a corrente alternada convertem a tensão variável numa tensão com valor fixo

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FONTES DE FORÇA ELETROMOTRIZ (fem)

O dispositivo que mantém a tensão constante num circuito DC é chamado de fem

Símbolo Potencial

maior

Potencialmenor

A fonte deve realizar um trabalho dW sobre um elemento de carga dq para que esta se desloque do terminal (–) para o terminal (+)

dq

dW

C

JVUnidade da fem no SI:

Na realidade a fonte tem uma resistência interna

12

CÁLCULO DA CORRENTE DO CIRCUITO

rIV

Tensão nos terminais da fonte

e RIV

rIRIrIV

rRI

Se a fonte não tiver resistência interna (r=0) R

I

13

a) Diagrama do circuito com uma fonte de fem de resistência interna r ligado a um resistor externo R .

b) Representação gráfica que mostra como o potencial varia quando o circuito é percorrido por uma corrente.

(a)

(b)

RESISTORES EM SÉRIE

Uma mesma corrente passa através dos resistores ligados em série. A soma das diferenças de potencial entre as extremidades dos resistores é igual diferença de potencial aplicada:

14

2121 RRIIRIRV IRV eq

21eq RRR A resistência equivalente de três ou mais resistores em série é

i

iRRRRR ...321eq

RESISTORES EM PARALELO

15

Os resistores ligados em paralelo estão submetidos a mesma diferença de potencial:

11

eq212121 R

V

RRV

R

V

R

VIII

21eq

111

RRR

A resistência equivalente de três ou mais resistores em paralelo é

1321eq

1...

1111

iRRRRR

16

Exemplo 1

Um aquecedor de 1250 W é construído para operar sob uma tensão de 115 V.

(a) Qual será a corrente no aquecedor?(b) Qual é a resistência da bobina de aquecimento?(c) Que quantidade de energia térmica é gerada pelo aquecedor em 1 hora?

17

Exemplo 2

U

U

18

Exemplo 3

19

Exemplo 3 (continuação)

)/( tqi

20

Exemplo 3 (continuação)

Temos: R3 em serie com R4 e com R5. Resulta em:

No circuito resultante R6 ficou em paralelo com R2:

R7 está em série  com R1, e é a última simplificação:    

100 )503020(5436 RRRR

60 150

1

100

1111 7

267

RRRR

Exemplo 4. Calcular a resistência equivalente e a corrente que passa no circuito.

90 )6030(

71eq RRR

A corrente que passa no circuito A 2.0 90

V 18

eqeq

R

VIIRV

REGRAS DE KIRCHOFF

Os resistores podem estar ligados de maneira que os circuitos formados não possam ser reduzidos a um único resistor equivalente.

Para analisar tais circuitos mais complexos convém utilizar duas regras simples as duas Leis de Kirchhoff.

Estas leis são baseadas em princípios de conservação de energia e de carga

1ª LEI DE KIRCHOFF (OU LEI DOS NÓS) – a soma das correntes que entram em qualquer nó é igual à soma das correntes que saem desse nó.

0n

nI

22

2ª LEI DE KIRCHOFF - a soma das diferenças de potencial em todos os elementos de uma malha fechada do circuito é igual à zero, pois os pontos inicial e final são iguais.

As regras seguintes mostram como cada queda de potencial é usada nesse somatório.

0n

nV

sentido convencional da corrente para a fonte

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V

V

IRV

IRV

Chama-se “queda de potencial”, a diferença de potencial entre dois pontos de um circuito

I

A corrente elétrica, portanto, vai do terminal negativo para o positivo. Isso faz com que a corrente se movimente no sentido anti-horário pelo circuito e representem recetores:

24

Exemplo 1: Um circuito é constituído de três resistências, dois recetores e um gerador. Determine: a) o sentido da corrente elétrica; b) a resistência elétrica equivalente do circuito; c) a intensidade da corrente elétrica no circuito; d) a ddp entre os pontos A e B.

Resolução: a) Qual dos três dispositivos elétricos é o gerador? É aquele com maior fem:

V 183

21 e

b) Como as resistências estão associadas em série, a resistência equivalente é dada por:

5212321eq RRRR

25

eq

,2

,13

Ri

c) a intensidade da corrente elétrica no circuito;

d) a ddp entre os pontos A e B.

A 25

3518

V 952218

,133

i

iRV

iRV 33

V

26

Exemplo: Circuito de várias malhas