sistemas elÉctricos e...

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CIRCUITOS ELÉCTRICOS

SISTEMAS ELÉCTRICOS E ELECTRÓNICOS

A electricidade é tão antiga como o Universo!

A produção em larga escala é recente e revolucionou por completo o nosso dia-a-dia

Mai-09 Dulce Godinho 2


O que é um circuito eléctrico?

É um conjunto de elementos ou componentesligados com uma determinada disposição.

“Circuito” significa que a posição de partida e a posição de chegada coincidem, estando ele fechado

Os componentes são representados por símbolos normalizados

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Quais são os constituintes de um circuito eléctrico?

Nos circuito eléctrico há:

- Uma fonte de energia eléctrica- Receptores de energia eléctrica- Interruptores que permitem ligar ou desligar os

receptores.




Símbolos normalizados (com uso internacional)• Permitem a visualização rápida e simples, bem como a

projecção dos circuitos

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Como se esquematiza um circuito eléctrico?

Os circuitos eléctricos representam-se por meio de um esquema. A cada dispositivo faz-se corresponder um símbolo próprio.

B-interruptorA- pilhaC- motor

A B

C



Como se instalam receptores num circuito eléctrico?

É possível instalar num circuito eléctrico mais do que um receptor. A instalação pode fazer-se em duas maneiras: em série ou em paralelo.

1-interruptor2- pilha3- lâmpada

1-interruptor2- pilha3- lâmpada4 – nó5 – circuito principal6 - ramal

Só há um caminhoHá mais do que um caminho

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O que são bons condutores e maus condutores eléctricos?

Bons condutores ou condutores eléctricos são materiais através dos quais a corrente eléctrica passa.

Maus condutores ou isoladores eléctricos são materiais através dos quais a corrente eléctrica não passa.

metais grafite

Madeira borracha plástico

PORQUÊ?



Como é constituída a matéria?

A matéria é constituída por corpúsculos, podem ser:- átomos- moléculas – grupos de átomos- iões – resultam de átomos. Quando perdem electrões originam iões positivos. Quando ganham electrões originam– iões negativos.

Núcleo

Nuvem electrónica

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Como são constituídos os metais?

Fio de Cobre

LigaLigaçção Metão Metáálicalica



O que é a corrente eléctrica?

A corrente eléctrica é todo o movimento ordenado de cargas.

Electrões, nos metais e na grafite

Iões positivos e negativos, nas soluções condutoras

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A corrente eléctrica tem sentido?Sim.O sentido convencional - do pólo positivo para o pólo negativo.

O sentido real – do pólo negativo para o pólo positivo

Sentido real – sentido dos electrões

Sentido convencional



A corrente eléctrica pode ser contínua ou alternada. Quando?A corrente contínua, DC ou =, quando não muda de sentido.

O corrente alternada ou alterna, AC ou ~, quando muda periodicamente de sentido.

corrente contínuacorrente alternada

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A grandeza física que está relacionada com o número de cargas eléctricas que passam num circuito é …

Símbolo

Intensidade da corrente

Nome

Aparelho de medida

Unidade SI

Grandeza física

Intensidade da corrente


1

2


A intensidade da corrente em circuitos com lâmpadas associadas em:

série paralelo

tem o mesmo valor em qualquer ponto

I = I1= I2 = I3 =…

a intensidade da corrente no circuito principal é idêntica à soma da

intensidade da corrente nos vários ramais.

I = I1+ I2 + I3 +…

1

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4

8



A grandeza física que está relacionada com a energia fornecida às cargas eléctricas é …

Símbolo

diferença de potencial

Nome

Aparelho de medida

Unidade SI

Grandeza física

diferença de potencial


1

2


A diferença de potencial nos terminais de uma associação de lâmpadas em …

sérieparalelo

tem o mesmo valor em qualquer dos terminais das lâmpadas

U = U1 = U2 = …

é idêntica à soma da ddp nos terminais de cada lâmpada.

U = U1 + U2 + …

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A grandeza física que está relacionada com a dificuldade das cargas eléctricas passarem através de um condutor é …

Símbolo

Resistência eléctrica

Nome

Aparelho de medida

Unidade SI

Grandeza física

Resistência eléctrica



Lei de Ohm

U/II(A)U(V)

2

I (A)

U(V)

4

6

12

2

4

6

0,02

0,04

0,06

0,12

100

100

100

100

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porque a representação gráfica éuma recta que passa pela

origem.

As duas grandezas são directamente proporcionais

porque o quociente entre pares de valores correspondentes é

constante

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Lei de Ohm

A diferença de potencial nos terminais de qualquer

condutor metálico filiforme, a temperatura constante, é

directamente proporcional à intensidade da corrente que

o percorre.

A expressão matemática que traduz a lei de Ohm:


Será que num circuito eléctrico se consegue criar energia?


A ENERGIA NÃO PODE SER A ENERGIA NÃO PODE SER CRIADA NEM TÃO POUCO CRIADA NEM TÃO POUCO

DESTRUDESTRUÍÍDA ELA ESTDA ELA ESTÁÁ SEMPRE SEMPRE A SER TRANSFORMADAA SER TRANSFORMADA

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A grandeza física que mede a rapidez com que um receptor transforma a ENERGIA é …

CIRCUITOS ELCIRCUITOS ELÉÉCTRICOSCTRICOS

Potência Eléctrica

WPSímbolo

wattPotência Eléctrica

Nome

Aparelho de medida

Unidade SI

Grandeza física

----

----



Potência Eléctrica - Cálculo

P =E__Δt

E = P x Δt

E = U x I x ΔtP = U x I

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Potência Eléctrica - Múltiplos da Unidade


Símbolo

GW

MW

kW

PotênciaP=E/Δt

gigawatt

megawatt

quilowatt

Designação

Ggiga

Mmega

Kkilo

SímboloMúltiplos


Energia Eléctrica - Múltiplos da Unidade


Símbolo

GWh

MWh

kWh

EnergiaE=P x Δt

Gigawatt-hora

Megawatt-hora

Quilowatt-hora

Designação

GGiga (109)

MMega (106)

KKilo (103)

SímboloMúltiplos

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Atenção

ÉÉ um erro muito comum falar um erro muito comum falar em KW/h ( kilowatt por hora ) em KW/h ( kilowatt por hora ) essa unidade não existe !!essa unidade não existe !!



QuiloQuilowattwatt--horahora

O O kWhkWh ((quilowattquilowatt--horahora) ) éé a unidade a unidade prpráática de energia, usada para exprimir o tica de energia, usada para exprimir o ““consumoconsumo”” de energia elde energia elééctrica.ctrica.

O O kWhkWh éé a energia ela energia elééctrica consumida ctrica consumida durante uma hora de funcionamento durante uma hora de funcionamento por um aparelho cuja potência mpor um aparelho cuja potência méédia dia éé1 kW:1 kW:


hKWKWh 111

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QuilowattQuilowatt--horahora (kWh) e o Joule (J).(kWh) e o Joule (J).Sendo o Sendo o quilowattquilowatt--horahora (kWh) e o Joule (J) duas (kWh) e o Joule (J) duas unidades de energia qual serunidades de energia qual seráá a relaa relaçção entre ão entre elas?elas?


Como Como 1 kW = 1000 W1 kW = 1000 W e e 1 hora = 3600 s1 hora = 3600 s1 kW h ser1 kW h seráá equivalente a:equivalente a:

1 kWh = 1 kW 1 kWh = 1 kW ×× 1 hora 1 hora

1 kWh = 1000 W 1 kWh = 1000 W ×× 3600 s 3600 s

1 kWh = 3 600 000 J1 kWh = 3 600 000 J1 kWh = 3,6 × 106 J


II II

Efeitos da Corrente Eléctrica


Os electrões ao deslocarem-se no interior do condutor chocam contra os átomos do mesmo aumentando a sua agitação térmica

AUMENTO DE TEMPERATURAAUMENTO DE TEMPERATURA

EFEITO DE JOULEEFEITO DE JOULE

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Efeito de JouleEfeito de JouleConsiste na transformação da energia eléctrica em Calor

Uma resistência é um componente que transforma a energia eléctrica que recebe em calor .

Dizemos que ela dissipa a energia eléctrica em calor, portanto ela aquece. Se as suas dimensões não estão de acordo com a potência que ela pode dissipar então ela "queimará".


Como se calcula?


Efeito de Joule – Aspectos fundamentais

1. Para qualquer componente a sua potência eléctrica é dada por :

P = U.I2. Se o dispositivo é receptor P=U.I é

potência eléctrica consumida3. Se o dispositivo é um gerador então

P=U.I é a potência eléctrica fornecida


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Efeito de Joule – Aspectos fundamentais

4. Para uma resistência sabemos que a relação entre d.d.p ( U ), corrente ( I ) e resistência ( R ) édada pela lei de Ohm, U=R.I

5. Se substituirmos na expressão da potência resulta

P = U.I = (R.I).I = R.I2 P = R.I2

6. Ou, se substituímos I =U/R na mesma expressão resultará

P = U.I = U.(U/R) = U2/R P=U2/R



Efeito de JouleEfeito de Joule


Que utilização prática?

FUSÍVEIS

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Fusíveis – Como Funcionam?


Protegem os circuitos eléctricos contra danos causados por sobrecargas de corrente

Princípio funcionamento - corrente que passa por um condutor gera calor proporcional ao quadrado de sua intensidade

Quando a corrente atinge a intensidade máxima tolerável, o calor gerado não se dissipa com rapidez suficiente, derretendo um componente e interrompendo o circuito.

PbSn


Fusíveis – Como Funcionam?


O chumbo funde a 327º C e o estanho, a 232º C. Se a corrente for maior do que aquela que vem especificada no fusível: 10A, 20A, 30A, etc, o seu filamento funde (derrete).

Quanto maior for a corrente especificada pelo fabricante, maior a espessura do filamento. Assim, se a espessura do filamento do fusível suporta no máximo uma corrente de 10A e por um motivo qualquer a corrente exceder esse valor, a temperatura atingida pelo filamento será suficiente para “derrete-lo”, e desta forma a corrente é interrompida.

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Efeito de JouleEfeito de Joule


Que utilização prática?

RESITÊNCIASÉ um dispositivo eléctrico, componente, muito utilizado

em electrónica, com a finalidade de transformar energia eléctrica em energia térmica, a partir do material empregado, que pode ser por exemplo

carbono.


RESISTÊNCIASRESISTÊNCIAS Fixas (ver livro pág. 120)

Variáveis (ver livro pág. 120/121)

Reóstato Potenciómetros LDR -Do inglês Light Dependent Resistor

Termistores PTC Do inglês Positive Temperature Coefficient

NTC Do inglês Negative Temperature Coefficient


A maioria dos metais são materiais condutores, e opõe baixa resistência ao fluxo de corrente eléctrica

O corpo humano, um pedaço de plástico, ou mesmo o vácuo têm uma resistência que pode ser mensurada.

Materiais que possuem resistência muito alta são chamados isolantes ou dielétricos

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RESISTÊNCIASRESISTÊNCIAS Fixas (ver livro pág. 120)

Variáveis (ver livro pág. 120/121)

Reóstato Potenciómetros LDR -Do inglês Light Dependent Resistor

Termistores PTC Do inglês Positive Temperature Coefficient

NTC Do inglês Negative Temperature Coefficient



Reostato é uma resistência variável com dois

terminais, sendo um fixo e o outro deslizante. Geralmente são utilizados com altas correntes

Potenciómetro É um tipo de resistência variável comum,

sendo comummente utilizado para controlar o volume em amplificadores de áudio.


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Termistores São resistências que variam o seu valor de

acordo com a temperatura a que estão submetidas.

A relação geralmente é directa, porque os metais usados têm uma coeficiente de temperatura positivo, ou seja se a temperatura sobe, a resistência também sobe.

Os metais mais usado são a platina, daí as designação Pt100 e Pt1000(100 porque àtemperatura 0°C, têm uma resistência de 100ohm, 1000 porque à temperatura 0°C, têm uma resistência de 1000ohm) e o Níquel (Ni100)



Termistores PTC e NTC são um caso particular, visto que em vez de metais

usam semicondutores

PTC - É um resistência dependente da temperatura com coeficiente de temperatura positivo. Quando a temperatura se eleva, a resistência do PTC aumenta. PTCs são frequentemente encontrados em televisores

NTC - É um resistência dependente da temperatura, mas com coeficiente negativo. Quando a temperatura sobe, sua resistência cai. NTC são frequentemente usados em detectores simples de temperaturas, e instrumentos de medidas


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LDR Do inglês Light Dependent Resistor É uma resistência que varia, de acordo

com a intensidade luminosa incidida. A relação geralmente é inversa, ou seja a resistência diminui com o aumento da intensidade luminosa. Muito usado em sensores de luminosidade



EXERCÍCIO 11. Calcula a potência

eléctrica que o gerador fornece ao circuito ?

2. Determina a quantidade de energia eléctrica consumida pelo circuito em 30min. ? E em 2h ?


solução

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EXERCÍCIO 2

Um chuveiro tem as especificações 4000W/220V.

1. Qual o consumo de energia de um banho de 15min?

2. Qual o valor da resistência do chuveiro?


solução

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