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Eletricidade Aplicada

Carlos

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AVALIAÇÃO:70% Provas30% APS (Atividades Práticas Supervisionadas)

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Eletricidade AplicadaNatureza da Eletricidade

Lei de Ohm e potência

Circuitos Série, Paralelo e mistos

Leis de Kirchhof

Análise de circuitos em CC

Fundamentos do Eletromagnetismo

Capacitância, circuitos magnéticos e indutância

Lei de Faraday-Lenz

Perdas por histerese

Análise de circuitos em CA

Circuitos trifásicos

Noções de transformadores, máquinas de indução síncronas e de CC

Fundamentos de acionamentos elétricos

LABORATÓRIO

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Natureza da Eletricidade

Matéria• Massa e volume• Elementos e Compostos

Átomo/Molécula

Partículas Subatômicas

Átomo de Lítio

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● Átomo massa carga elétrica– Prótons 1,672 623 x 10-27 kg e

– Nêutrons 1,674 928 x 10-27 kg 0

– Elétrons 9,109 389 x 10-31 kg -e

– Carga Elétrica: Propriedade física fundamental que determinam as interações eletromagnéticas

– e = 1,602.10-19 coulomb (carga elementar)

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● Camadas de Energia– K - 2 - 2

– L - 8 - 8

– M - 18 - 8 ou 18

– N - 32 - 8 ou 18 ou 32

– O - 32 - 8 ou 18

– P - 18 - 8 ou 18

– Q - 8 - 8

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Corpos com Cargas Elétricas

Unidade de Carga Elétrica = Coulomb (Q)1 Coulomb(Q) = 6,25*10+18 e

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Campo Eletrostático

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Corrente Elétrica

Fluxo de Corrente Elétrica

I = Q/T

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Fontes de Eletricidade

• Bateria Química• Gerador• Efeito Piezoelétrico• Efeito Fotoelétrico

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Tensões e Correntes Contínuas

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Tensões e Correntes Alternadas

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● Potências de 10● Notação Científica● Arredondamento de Números● Prefixos Métricos

3,14159 26535 89793 23846 26433 83279 50288 41971 69399

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Grandeza Unidade Símbolo

Comprimento metro m

Massa quilograma kg

Tempo segundo s

Corrente Elétrica ampere A

Temperatura Termodinâmica kelvin K

Quantidade de Matéria mol mol12

Intensidade Luminosa candela cd

Mol é a quantidade de substância de um sistema que contém tantas entidades elementares quanto são os átomos contidos em 0,012 quilograma de carbono-12

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Grandeza Unidade Símbolo Dimensional Analítica

Dimensional Sintética

Capacitância Farad F A2.s2.s2/(kg.m2) A.s/V

Carga Elétrica Coulomb C A.s ---

Condutância Siemens S A2.s3/(kg.m2) A/V

Energia Joule J kg.m2/s2 N.m

Fluxo Magnético Weber Wb kg.m2/(s2.A) V.s

Força Newton N kg.m/s2 ---

Frequência Hertz Hz 1/s ---

Indutância Henry H kg.m2/(s2.A2) Wb/A

Intens. de Campo Magnético Tesla T kg/(s2.A) Wb/m²

Potência Watt W kg.m2/s3 J/s

Pressão Pascal Pa kg/(m.s2) N/m²

Resistência Elétrica Ohm Ω kg.m2/(s3.A2) V/A

Temperatura em Celsius Grau Celcius °c ---

Tensão Elétrica Volt V kg.m2/(s3.A) W/A

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Símbolos Gráficos e Diagramas ElétricosDiagrama Esquemático

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Lei de Ohm

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Potência – Indica a velocidade em que um trabalho é realizado.

Em Eletricidade:Potência = Tensão * Corrente

Energia Elétrica – Trabalho realizado em eletricidade - kWh

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Eletricidade AplicadaExercícios

V I R

a ? 2 A 3 Ω

b 120 V ? 2400 Ω

c 120 V 24 A ?

d ? 8 mA 5 kΩ

e 60 V ? 12 kΩ

f 110 V 2 mA ?

g ? 2,5 A 6,4 Ω

h 2400 V ? 1 MΩ

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1) Um circuito é formado por uma bateria de 6 V, uma chave e uma lâmpada. Quando a chave é fechada fluem 2 A pelo circuito.

Qual a resistência da lâmpada? Suponha que essa lâmpada é substituída por uma outra que requer os mesmos 6 V mas

retira somente 0,04 A. Qual a resistência da nova lâmpada?

2) O filamento de uma válvula de televisão tem uma resistência de 90Ω. Qual a tensão necessária para produzir a corrente

especificada na válvula, de 0,3 A?

3) Um medidor CC muito sensível retira 9 mA da linha quando a tensão é de 108 V. Qual a resistência do medidor?

4) A bobina de um relé telegráfico de 160Ω funciona com uma tensão de 6,4 V. Calcule a corrente que passa pelo relé.

5) Qual a potência gasta por um ferro de solda que usa 3 A funcionando em 110 V?

6) Uma bateria de 12 V está ligada a uma lâmpada que possui uma resistência de 10Ω. Qual a potência liberada para a carga?

7) Um forno elétrico usa 35,5 A em 118 V. Calcule a potência gerada pelo forno.

8) Uma secadora elétrica consome 360 W e retira do circuito uma corrente de 3,25 A. Calcule a sua tensão de funcionamento.

9) Um gerador recebe 7 Hp e fornece 20 A em 220 V. Calcule a potência fornecida pelo gerador e a sua eficiência.

10)Qual a potência e a energia consumidas de uma Linha de 110 V por um ferro elétrico de 22Ω em 3 h?

11)Numa certa comunidade, o custo médio da energia elétrica é de R$ 0,48 por quilowatt-hora. Calcule o custo do

funcionamento de um receptor estéreo de 200 W durante 12 h nessa cidade.

Exercícios

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Resistência

Ni-Cr

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1) As fontes comuns de energia usadas em circuitos elétricos são as ___________ e os ___________ .

2) Num circuito, uma lâmpada de incandescência é considerada como uma carga ___________ .

3) O elemento de resistência de um resistor de fio enrolado é constituído por um fio de ___________ .

4) A faixa em que a resistência real de um resistor pode variar a partir do seu valor nominal é chamada de

___________.

5) Um resistor grande de um dado tipo possui uma especificação de ___________ mais alta do que um resistor

menor do mesmo tipo.

6) Um defeito comum nos resistores é estarem abertos ou queimados em virtude de uma ___________ excessiva

através do resistor.

7) 0 valor da resistência de um circuito pode ser alterada utilizando-se um resistor ___________ .

8) O ___________ é um resistor variável usado para mudar o valor da tensão aplicada a um circuito.

9) Se a resistência de um circuito for duplicada e a corrente permanecer a mesma, a tensão aumentará ficando o

seu valor o ___________ do seu valor inicial.

10)Se uma torradeira de pão que consome 1.000 W funcionar durante 30 minutos, a energia gasta será de

___________ kWh.

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Circuito série

Req

= R1+R2+R3

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Pilhas e Baterias

TiposPrimária (Não Recarregável)

Secundária (Recarregável)

CaracterísticasResistência InternaPeso EspecíficoCapacidadeVida sem uso

Associações

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VB [V] R

i [Ω] R

L [Ω] R

T=R

L+R

i [Ω] I

L [A] I

L*R

i [V] V

L = V

B-I

L*R

i

12 1 α

12 1 9

12 1 5

12 1 3

12 1 1

12 1 0

● Uma bateria de 6 V está temporariamente em curto-circuito. A corrente de curto-circuito é de 30 A. Qual a resistência interna?

● Uma bateria tem 12 V de saída num circuito aberto. Com uma corrente de carga de 1 A, essa tensão cai para 11,5 V. Calcule a resistência interma.

● Uma bateria de chumbo ácido tem uma especificação de 200 Ah. Com base numa descarga de 8 horas, que corrente de carga média esta bateria pode fornecer?

● A tensão do terminal VL cai à medida que a corrente de carga IL aumenta. Para uma bateria de 12 V com uma resistência interma de 1 ohm, variamos a resistência de carga de um valor bem alto até zero, a fim de se observar a variação da tensão do terminal com a corrente de carga. Preencha os valores que estão faltando na tabela.

● Quantas pilhas são necessárias para formar uma bateria com o dobro das especificações de tensão e corrente de uma única pilha? Faça um diagrama esquemático.

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Extraída da norma NBR 5410:2004, a tabela ao lado descreve a capacidade de corrente, em ampéres (A), para condutores de cobre com isolação de PVC (70°C), para os métodos de referência B1 e B2.

B1: Condutores isolados ou cabos unipolares em eletroduto de seção circular embutido em alvenaria. Temperatura Ambiente: 30ºC.B2: Cabo multipolar em eletroduto de seção circular embutido em alvenaria. Temperatura Ambiente: 30ºC.

Em nenhum caso a queda de tensão nos circuitos terminais pode ser superior a 4%, mas quedas de tensão maiores são permitidas para equipamentos com corrente de partida elevada, durante o período de partida, desde que dentro dos limites permitidos em suas normas respectivas.

Condutores

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Critério de Queda de Tensão

Resistência (Ω) = resistividade (Ωm) x comprimento (m) / (Área da secção transversal (m²)

Cobre: 1.72×10−8 Ω m (a 20°C) - Coeficiente: 0,0039 °C-1

R=R20(1+α20(T−20)) a 30°C ==> 1.78×10−8 Ω m

Calcular a resistência de 30 m de um cabo condutor de cobre de 0,75 mm2 a 30°C.

R = ???

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Circuito Paralelo

1/Req

= 1/R1+1/R2+1/R3

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Circuito Misto

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Leis de Kirchhoff

1ª - Em um nó, a soma das correntes elétricas que entram é igual à soma das correntes que saem.

2ª - A soma algébrica da d.d.p (Diferença de Potencial Elétrico) em um percurso fechado é nula.

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