aula 7 circuitos elétricos

TÉCNICO EM MECÂNICA

AULA 7 – Circuitos Elétricos

Disciplinas de Eletricidade e Eletrotécnica Industrial

Professor Tarcísio Pollnow Kruger

[email protected] – [email protected]

Itajaí – SC

2017

mailto:[email protected]

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Sumário


Circuitos Elétricos

Circuito Simples

Um circuito elétrico é formado de, no mínimo, 3 componentes, ou

seja, um componente que cria e mantém uma tensão (fonte); um outro que irá consumir a energia fornecida pela fonte (resistor, lâmpada, etc.) e um componente que irá interligar a fonte e a lâmpada (condutores).



Circuito Simples

No circuito anterior, verificamos que a lâmpada irá permanecer

sempre acesa, consumido energia elétrica permanentemente. Para evitarmos que ocorra o referido consumo, podemos introduzir no circuito (desenho abaixo) um elemento que serve para abrir ou fechar (chave interruptora) o mesmo.



Circuito Simples

Podemos acrescentar ainda um outro elemento ao circuito, que terá

como objetivo, efetuar a proteção contra aumentos indesejáveis de corrente. Este elemento é o “fusível” (F), que deve ser ligado em série com o circuito.



Curto circuito

Na figura abaixo, percebemos que a corrente sai por um dos

terminais da fonte, percorre o fio condutor de resistência elétrica desprezível e penetra pelo outro terminal.



Curto circuito

Ela percorre o circuito sem passar por nenhum aparelho ou

instrumento que tenha alguma resistência considerável. Quando isto ocorre, dizemos que há um curto-circuito. O mesmo acontece, por exemplo, quando os polos de uma bateria são unidos por uma chave de fenda, ou quando dois fios desencapados se tocam, conforme desenhos a seguir.



Curto circuito

Quando ocorre um curto-circuito , a resistência elétrica do trecho

percorrido pela corrente é muito pequena (lembre-se que a resistência elétrica dos fios de ligação é, praticamente desprezível). Assim, pela relação I=V/R, se V é constante (ddp da pilha ou bateria, etc) e R tende a zero, então, necessariamente, I assume valores relativamente elevados e é chamada de corrente de curto-circuito.



Curto circuito

Com o aumento da intensidade da corrente, ocorre também o

aumento da temperatura (efeito Joule). Assim, o circuito em “curto” pode-se aquecer exageradamente e dar inicio a um incêndio. Para evitar que isto aconteça, os fusíveis do circuito devem estar em boas condições para que, tão logo a temperatura do trecho “em curto” se eleve, o fusível se funda e interrompa a passagem de corrente.



Circuito elétrico série

Numa associação série, os resistores ficam posicionados um após o

outro, sendo percorridos pela mesma corrente, conforme exemplos a seguir.




Um circuito série de resistores apresenta as seguintes características:

1º) No circuito série, os componentes são dependentes entre si, ou seja, para que o circuito funcione perfeitamente, todos os elementos devem estar em perfeitas condições de funcionamento. No caso de lâmpadas, se uma queima (o filamento rompe) as outras irão apagar, pois o circuito ficará aberto.




2º) No circuito série, a resistência total (RT) é determinada através

da soma das resistências do circuito. No circuito abaixo, temos:



Circuito elétrico série 3º) Quando tivermos um ponto onde se encontram três ou mais

condutores, chamaremos este ponto de nó elétrico, sendo que neste ponto haverá divisão de corrente. Como no circuito série não existem nós elétricos, podemos concluir que a intensidade da corrente é a mesma em todos pontos do circuito.



Circuito elétrico série 3º) Nota-se que no circuito série existe uma única trajetória elétrica,

ou seja, um único caminho eletricamente fechado. Este caminho é denominado malha elétrica. Conclui-se que no circuito série existe apenas 1 (uma) malha.



Circuito elétrico série 3º) Pela relação que define a resistência elétrica, verificamos que o

valor da intensidade de corrente que percorre o circuito, dependerá da tensão aplicada ao mesmo e da resistência total que o circuito oferece.



Circuito elétrico série 4º) No circuito série a tensão aplicada divide-se,

proporcionalmente, sobre os resistores associados, em função de suas resistências, ou seja, o resistor de maior resistência fica submetido a maior tensão. Como vimos, os dois resistores são percorridos pela mesma corrente. Como os resistores tem resistências diferentes, aparecerão tensões diferentes.



Circuito elétrico série 5º) Como a intensidade da corrente é a mesma em todos os

resistores e, sabendo-se que P = RxI2, nota-se que a dissipação de potência será maior no resistor de maior resistência. Nota-se também que, somando-se as potências individuais de cada resistor, obtém-se o valor da potência total dissipada pela associação.



Circuito elétrico série Problema resolvido:

Dois resistores são ligados em série. Sabendo-se que R1 = 47Ω, R2 = 33Ω e que a associação é alimentada por uma fonte de 8V, determine as quedas de tensão (ddp), sobre os resistores e a potência dissipada em cada um.



Circuito elétrico série Problema resolvido:



Circuito elétrico série Resumo das características do circuito série

-Um componente dependo do outro para que funcione o circuito;

- A resistência total do circuito é obtido através da soma das resistências do circuito;

- A tensão aplicada ao circuito divide-se proporcionalmente sobre os resistores associados;

- A potência total dissipada pelo circuito é igual a soma das potências dissipadas em cada resistor.



Circuito elétrico paralelo Temos uma associação em paralelo de resistores quando todos os

resistores associados ficam ligados aos mesmos pontos, portanto, a uma mesma tensão elétrica, conforme exemplos a seguir.



Circuito elétrico paralelo Um circuito paralelo apresenta as seguintes características:

1º) No circuito paralelo, os componentes não dependem uns dos outros para funcionar, ou seja, queimando a lâmpada L3, no circuito abaixo, apenas ela se apaga, sendo que L1 e L2 permanecem acesas, pois estão em um bom estado de funcionamento é continuam recebendo a tensão da rede (220V).



Circuito elétrico paralelo Um circuito paralelo apresenta as seguintes características:

1º) O exemplo desse tipo de ligação é verificado em nossa instalação elétrica residencial. Em casa verificamos que, se uma lâmpada queima, as outras permanecem acesas e também os eletrodomésticos ficam funcionando normalmente.



Circuito elétrico paralelo 2º) No circuito paralelo, como os resistores estão ligados nos

mesmos pontos, recebem a mesma tensão. Pela relação V=I.R, podemos calcular Vab do circuito abaixo de 4 maneiras, ou seja.



Circuito elétrico paralelo 3º) Pelo fato do circuito paralelo apresentar nó elétrico, a corrente

total do circuito se divide proporcionalmente através dos resistores, em função de suas resistências, pois os mesmos recebem a mesma tensão.



Circuito elétrico paralelo 3º) Pela relação I=V/R, comprova-se que, se a tensão é a mesma, a

corrente, será inversamente proporcional à corrente, portanto a resistência de maior valor será atravessada por menor valor de corrente, e vice-versa.

Como R1<R2, temos I1>I2.



Circuito elétrico paralelo 3º) No circuito paralelo, a corrente total do circuito é igual a soma

das correntes que percorrem os resistores, portanto, no exemplo acima, It=I1+I2.



Circuito elétrico paralelo 4º) Vamos agora obter as relações que nos dão condições de

calcularmos o valor da resistência total de um circuito paralelo.





No caso de apenas 2 resistores, teremos o seguinte:





No caso de resistores iguais:



Circuito elétrico paralelo 5º) Como no circuito paralelo a tensão é a mesma sobre todos os

resistores e, sabendo-se que P=V2/R, podemos concluir que o resistor de maior resistência irá dissipar menor potência. Isto é facilmente observado na fórmula citada, pois sendo a tensão a mesma nos resistores, basta observarmos qual o resistor de maior resistência, para concluirmos onde ocorrerá menor dissipação de potência.



Circuito elétrico paralelo 5º) Como P = V2/R, sendo: R1 < R2, portanto P1 > P2



Circuito elétrico paralelo Problema resolvido:

Um circuito paralelo é constituído de dois resistores, sendo R1 = 150Ω, R2 = 100Ω e é alimentado por 12V. Determine cada corrente existente e da potência dissipada em cada resistor.



Circuito elétrico paralelo Resumo das características do circuito paralelo

- Os componentes são eletricamente independentes entre si;

- A tensão é a mesma sobre os resistores, pois os mesmos estão ligados nos extremos da fonte;

- A corrente divide-se na razão inversa das resistências;

- A resistência total do circuito é menor que a resistência associada;

- A potencia total dissipada pelo circuito é igual a soma das potências dissipadas em cada resistor.



Circuito elétrico misto Circuitos compostos de três ou mais resistores podem ser ligados

num arranjo complexo, com partes em série e partes em paralelo. Tal arranjo é denominado de circuito misto ou circuito série-paralelo.



Circuito elétrico misto Nenhuma fórmula nova é necessária para determinar a resistência

total de uma associação mista de resistores. Você divide o circuito em partes compostas de elementos série e paralelo. Os dois tipos básicos de circuitos mistos estão indicados abaixo.



Circuito elétrico misto Neste tipo de associação se verificam características do circuito série

(corrente é a mesma) e do paralelo (tensão é a mesma).



Circuito elétrico misto Problemas resolvidos:

1º) Nos circuitos abaixo, calcule a resistência total (Rt).

a) Primeiramente iremos determinar a resistência equivalente do paralelo de R1 e R2, que poderemos chamar de R4, pois R4 não existe no circuito.





a) Basta agora somar R4 com R3, e encontrar Rt, pois as duas encontram-se em série.





b) Neste circuito, vamos primeiro resolver o série de R2 com R3, que podemos chamar de R4.





b) Ficamos com um circuito equivalente ao desenhado abaixo. Para finalizar, utilizamos a fórmula para calcular Rt quando temos resistores em paralelo.




2º) Nos circuitos dado, calcule It, I2, I3 e Vac.





Como conhecemos todas as resistências do circuito, podemos calcular Rt. Antes, porém, calculamos R4.





Assim:





Pela relação I = V/R, podemos calcular as incógnitas.





Para calcularmos I2 e I3, primeiro devemos determinar Vcb, pois é a tensão existente sobre R2 e R3.





Teremos, então, para I2 e I3, os seguintes valores:



Questões propostas

1.



Problemas propostos

1.



Referências bibliográficas:

SILVA FILHO, MATHEUS TEODORO. Fundamentos de eletricidade.

Rio de Janeiro: LTC, 2011.

GUSSOW, Milton. Eletricidade básica. 2ª ed. São Paulo: Pearson Makron Books,1997.

BOYLESTAD, R. L. Introdução à Análise de Circuitos. 10ª ed. Pearson Education, 2004

FOWLER, Richard. Fundamentos de eletricidade. 7ª ed. Vol. 1 e 2. São Paulo: Makron Books, 2013.

ALVARENGA, Beatriz; MÁXIMO, Antônio. Curso de Física. Vol. 3. São Paulo: Scipione, 2006.

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