aula 5 - ee - circuitos em série
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Aula 5 - EE - Circuitos em SérieTRANSCRIPT
Eletricidade e Eletrônica
Prof. Guilherme Nonino Rosa- Técnico em Informática pela ETESP – Escola Técnica de
São Paulo
- Graduado em Ciências da Computação pela Unifran –
Universidade de Franca no ano de 2000.
- Licenciado em Informática pela Fatec – Faculdade de
Tecnologia de Franca no ano de 2011.
- Pós-Graduado em Tecnologia da Informação aplicada
aos Negócios pela Unip-Universidade Paulista no ano de
2012.
- Pós-Graduando em Docência no Ensino Superior pelo
Centro Universitário Senac.
Atuação:
- Docente da Faculdade Anhanguera desde Fevereiro /
2013
- Tutor EAD Anhanguera Educacional desde Maio /
2014
- Docente do Senac – Ribeirão Preto desde
fevereiro/2012.
- Docente do Centro de Educação Tecnológica Paula
Souza, na Etec Prof. José Martimiano da Silva e Etec
Prof. Alcídio de Souza Prado desde fevereiro/2010.
Contatos:
Prof. Guilherme Nonino Rosa
http://guilhermenonino.blogspot.com
PLANO DE ENSINO E APRENDIZAGEM
EMENTA
• Eletrização e cargas elétricas.
• Quantização de cargas.
• Campo, potencial e diferença de potencial.
• Corrente elétrica.
• Componentes elétricos básicos: capacitor, resistor e
indutor.
• Carga e descarga de um capacitor - circuito RC.
• Dispositivos semicondutores: diodos e transistores.
Objetivos
Conhecer os conceitos básicos de
eletricidade e eletrônica, seus
componentes básicos: capacitor,
resistor, indutor, diodos e
transistores.
Procedimentos Metodológicos
• Aula expositiva
• Exercício em classe
• Aula prática.
Sistema de Avaliação
1° Avaliação - PESO 4,0
Atividades Avaliativas a Critério do Professor
Práticas: 03
Teóricas: 07
Total: 10
2° Avaliação - PESO 6,0
Prova Escrita Oficial
Práticas: 03
Teóricas: 07
Total: 10
Bibliografia Padrão
1) BOYLESTAD, Robert L.. Introdução à Análise de Circuitos.. 10ª
ed. São Paulo: Pearson, 2006.
Bibliografia Básica Unidade
Faculdade Anhanguera de Ribeirão Preto (FRP)
1) RAMALHO JR, F. Os Fundamentos da
Física. 9ª ed. São Paulo: Moderna, 2007.
2) HALLIDAY, David. Física 3. 5ª ed. Rio de
Janeiro: LTC - Livros Técnicos e Científicos,
2004.
Semana n°. Tema
1 Apresentação da Disciplina e Metodologia de Trabalho.
Conceitos básicos de Eletricidade
e Eletrônica.
2 Eletrização e Cargas Elétricas.
3 Quantização de Cargas.
4 Campo, Potencial e Diferença de Potencial.
5 Campo, Potencial e Diferença de Potencial.
6 Corrente Elétrica.
7 Componentes Elétricos Básicos: Capacitor, Resistor e
Indutor.
8 Componentes Elétricos Básicos: Capacitor, Resistor e
Indutor.
Cronograma de Aulas
Semana n°. Tema
9 Atividades de Avaliação.
10 Laboratório - Instrumentação.
11 Laboratório - Instrumentação.
12 Carga e Descarga de um Capacitor - Circuito RC.
13 Circuito RC.
14 Circuito RC.
15 Dispositivos Semicondutores: Diodos e Transistores.
16 Dispositivos Semicondutores: Diodos e Transistores.
Cronograma de Aulas
Semana n°. Tema
17 Dispositivos Semicondutores: Diodos e Transistores.
18 Prova Escrita Oficial
19 Exercícios de Revisão.
20 Prova Substitutiva.
Cronograma de Aulas
Elementos de um circuito
FIGURA 5.1 COMPONENTES BÁSICOS DE UM CIRCUITO ELÉTRICO.
ddp : promove um fluxo de cargas através de um circuito simples.
terminal(+) atrai os elétrons(-) com a mesma rapidez que saem
do terminal(-)
corrente: limitada pelo resistor (R). Quanto maior a resistência, maior
menor a corrente e vice-versa(Lei de Ohm)
Fluxo convencional da corrente(I convencional) é o oposto do fluxo de
elétrons (I elétrons).
FIGURA 5.2 SENTIDO CONVENCIONAL DA CORRENTE PARA CIRCUITO DE CC DE UMA FONTE.
Fluxo uniforme de cargas nos leva a concluir que a corrente contínua I é a
mesma em qualquer ponto de circuito.
Fluxo convencional: aumento de potencial ao atravessarmos a bateria(de –
para +) e uma queda de potencial ao atravessarmos o resistor(de + para -)
FIGURA 5.3 POLARIDADE RESULTANTE DA PASSAGEM DE UMA CORRENTE CONVENCIONAL I POR UM ELEMENTE RESISTIVO.
O Fluxo convencional sempre passa de um potencial mais alto para um
potencial mais baixo ao atravessar um resistor, qualquer que seja o número
de fontes de tensão no mesmo circuito.
FIGURA 5.4 (A) CIRCUITO EM SÉRIE; (B) SITUAÇÃO NA QUAL R1 E R2 NÃO ESTÃO EM SÉRIE.
Um circuito consiste de um número qualquer de elementos unidos por seus
terminais, estabelecendo pelo menos um caminho fechado através do qual a
carga possa fluir.
Circuitos
FIGURA 5.4 (A) CIRCUITO EM SÉRIE; (B) SITUAÇÃO NA QUAL R1 E R2 NÃO ESTÃO EM SÉRIE.
Dois elementos estão em série se:
1. Possuem somente um terminal em comum (isto é, um terminal de um está
conectado somente a um terminal do outro).
2. O ponto comum entre os dois elementos não está conectado a outro
elemento percorrido por corrente.
Circuitos em série
3. Todos os resistores são percorridos pela mesma corrente elétrica (i)
4. A tensão total se divide entre os resistores
5. O resistor de maior resistência elétrica fica submetido à maior d.d.p. e vice-
versa
6. A resistência total(ou equivalente) de um circuito em série é a soma das
resistências do circuito.
Circuitos em série
FIGURA 5.6 SUBSTITUINDO OS RESISTORES EM SÉRIE R1 E R2 DA FIG. 5.5 PELA RESISTÊNCIA TOTAL.
A resistência total (ou equivalente) de um circuito em série é a soma das resistências do circuito.
Circuitos em série
FIGURA 5.5 RESISTÊNCIA “VISTA” PELA FONTE.
Circuitos em série
Para determinar a corrente usando a lei de Ohm usamos a forma acima...
Circuitos em série
Calcular a tensão entre os terminais de cada resistor usando a lei de Ohm
Circuitos em série
Potência fornecida a cada resistor pode ser determinada utilizando qualquer uma
das três equações abaixo:
Exercícios na lousa
FIGURA 5.10 REDUZINDO FONTES DE TENSÃO CONTÍNUA EM SÉRIE A UMA ÚNICA FONTE.
Fontes de tensão em série
As fontes de tensão podem ser conectadas em série, para
aumentar ou diminuir a tensão total aplicada a um
sistema.
A tensão resultante é determinada somando-se as
tensões das fontes de mesma polaridade e subtraindo as
de polaridade oposta.
A polaridade resultante é aquela para a qual a soma é
maior.
FIGURA 5.10 REDUZINDO FONTES DE TENSÃO CONTÍNUA EM SÉRIE A UMA ÚNICA FONTE.
Fontes de tensão em série
ET=E1+E2+E3 = 10V + 6V + 2V = 18V
ET=E1+E2+E3 = 9V + 3V -4V = 8V
FIGURA 5.11 GUSTAV ROBERT KIRCHHOFF.
Embora tenha contribuído em muitasáreas no campo da física, é maisconhecido por seu trabalho sobre asrelações entre correntes e tensões emum circuito elétrico, publicado em1847. Realizou pesquisas com oquímico alemão Robert Bunsen(inventor do bico de Bunsen) queresultaram na descoberta doselementos químicos césio e rubídio.
Lei de Kirchhoff para tensões
FIGURA 5.12 APLICANDO A LEI DE KIRCHHOFF PARA TENSÕES A UM CIRCUITO EM SÉRIE.
A lei de Kirchhoff para tensões (LKT) afirma que a soma algébrica das variações de potencial
(ou quedas de tensão) em uma malha fechada é nula.
A tensão aplicada a um circuito em série é igual à soma das quedas de tensão nos elementos em
série.
Lei de Kirchhoff para tensões
Por convenção sempre usamos o sentido horário para tensões que se seguem.
Um sinal positivo indica uma elevação de potencial (de – para +), e um sinal
negativo uma queda (de + para -).
Se seguirmos a corrente no circuito a partir do ponto (a), primeiro
encontraremos uma queda de potencial V1 (de + para -) entre os terminais de
R1 e outra queda V2 entre os terminais de R2.
Ao passarmos pelo interior da fonte temos um aumento de potencial( de –
para +) antes de retornar ao ponto (a).
Em forma simbólica, usando Σ para representar somatório, P para malha
fechada e V para as variações de potencial
Lei de Kirchhoff para tensões
Lei de Kirchhoff para tensões
Σ V= 0
Circuito da Figura 5.12, usando o sentido horário, seguindo
a corrente I e começando no ponto d:
+E – V1 – V2 = 0
Ou
E = V1 + V2
A tensão aplicada a um circuito em série
é igual a soma das quedas da tensão nos
elementos em série.
Lei de Kirchhoff para tensões
Σ Velevações= Σ Vquedas
A soma das elevações de potencial em uma malha fechada
tem de ser igual à soma das quedas de potencial.
-E + V2 + V1 = 0
Ou
E = V1 + V2
A aplicação da lei de Kirchhoff para
tensões não precisa seguir um caminho
que inclua elementos percorridos por
corrente.
FIGURA 5.13 DEMONSTRAÇÃO DE QUE PODE EXISTIR DDP ENTRE DOIS PONTOS NÃO CONECTADOS POR UM CONDUTOR
PERCORRIDO POR CORRENTE.
+12V – Vx - 8V = 0
Vx = 4V
Exercícios na lousa
FIGURA 5.10 REDUZINDO FONTES DE TENSÃO CONTÍNUA EM SÉRIE A UMA ÚNICA FONTE.
Intercambiando elementos em série.
Os elementos de circuitos em série
podem ser intercambiados sem que a
resistência total, a corrente que
atravessa o circuito e a potência
consumida pelos diferentes elementos
sejam afetadas.
FIGURA 5.19 CIRCUITO DE CC EM SÉRIE COM ELEMENTOS A SEREM INTERCAMBIADOS.
A resistência total Rt é 35Ω nos dois casos
e I= 75V/35Ω = 2,14 A
A tensão V2 = IR2 (2,14A)*(5Ω) = 10,71V
Intercambiando elementos em série.
Exercícios na lousa
FIGURA 5.23 COMO A TENSÃO SE DIVIDE ENTRE OS ELEMENTOS RESISTIVOS EM SÉRIE.
Nos circuitos em série, a tensão entre os terminais dos elementos resistivos se divide na mesma
proporção que os valores de resistência.
Regras dos divisores de Tensão.
Captura a
maior
parte da
tensão
Captura a
menor
parte da
tensão
FIGURA 5.24 A RAZÃO ENTRE OS VALORES DAS RESISTÊNCIAS DETERMINA A DIVISÃO DA TENSÃO EM UM CIRCUITO CC EM
SÉRIE.
Ainda que as resistências sejam multiplicadas por um milhão, as tensões continuarão as mesmas.
FIGURA 5.25 O ELEMENTO RESISTIVO MAIOR IRÁ CAPTURAR A MAIOR PARTE DA TENSÃO APLICADA.
Regras dos divisores de Tensão.
Regras dos divisores de Tensão.
I = E / Rt
I = 100 V / 1.001.100Ω
I = 99,89 μA
V1= IR1 (99,89μA)(1MΩ) = 99,89V
V2= IR2 (99,89μA)(1kΩ) = 99,89mV
V3= IR3 (99,89μA)(100Ω) = 9,989mV
FIGURA 5.26 DEDUÇÃO DA REGRA DOS DIVISORES DE TENSÃO.
A tensão entre os terminais de um resistor em um circuito em série seja igual ao
valor desse resistor multiplicado pela tensão total aplicada aos elementos em série
do circuito, dividida pela resistência total dos elementos em série.
Regras dos divisores de Tensão.
Exercícios na lousa
FIGURA 5.32 TRÊS FORMAS DE MOSTRAR O MESMO CIRCUITO EM SÉRIE DE CORRENTE CONTÍNUA.
Notação
Fontes de Tensão e de terra
FIGURA 5.36 DEFININDO O SINAL PARA A NOTAÇÃO DE DUPLO ÍNDICE INFERIOR.
Notação
Notação de duplo índice inferior
A tensão Vab é a tensão no ponto a em relação ao
ponto b.
FIGURA 5.37 DEFININDO O USO DA NOTAÇÃO DE ÍNDICE ÚNICO PARA VALORES DE TENSÃO.
NotaçãoNotação de índice inferior único
A notação de índice inferior único Va especifica a tensão no ponto a em
relação ao ponto de terra (zero volt) Se a tensão é menor que zero, um sinal
negativo deve ser associado a valor de Va.
Exercícios na lousa
