Eletricidade Basica: mudanças entre as edições
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Baseadas no '''princípio da conservação da energia''', estabelecem princípios fundamentais para a análise de '''circuitos elétricos'''. | Baseadas no '''princípio da conservação da energia''', estabelecem princípios fundamentais para a análise de '''circuitos elétricos'''. | ||
;Lei de Kirchhoff das Malhas: A '''soma das tensões''' (ou quedas de tensões) ao longo de uma '''malha''' é igual a '''zero'''. | ;Lei de Kirchhoff das Malhas: A '''soma das tensões''' (ou quedas de tensões) ao longo de uma '''malha''' é igual a '''zero'''. | ||
:Ao percorrer uma malha de um circuito, consideramos as '''tensões''' das '''fontes de tensão''' e as '''quedas de tensão''' sobre os resistores, estas últimas dadas pela '''Lei de Ohm''' aplicadas em cada resistor. | |||
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-V + R<sub>1</sub>I + R<sub>2</sub>I + R<sub>3</sub>I = 0 | -V + R<sub>1</sub>I + R<sub>2</sub>I + R<sub>3</sub>I = 0 | ||
ou | :Percorrendo a malha do circuito no sentido horário, que é o sentido indicado da corrente, encontramos a fonte de tensão pelo polo negativo, portanto esta tensão é marcada como negativa. Já as quedas sobre os resistores são marcadas como positivas, pois se dão no sentido da corrente. Como todos os resistores estão em série a corrente que percorre os mesmos é a mesma. | ||
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I<sub>1</sub> + I<sub>2</sub> - I<sub>3</sub> = 0 | I<sub>1</sub> + I<sub>2</sub> - I<sub>3</sub> = 0 | ||
As '''Leis de Kirchhoff''' são utilizadas para a '''análise de circuitos'''. Por exemplo, um circuito com duas malhas a '''Lei de Kirchhoff das Malhas''' de vai gerar um sistema de equações com duas equações e duas incógnitas. Já a '''Lei de Kirchhoff dos Nós''' é mais indicada na análise de circuitos que apresentam '''fontes de corrente'''. | |||
==Potência elétrica== | ==Potência elétrica== | ||
A potência elétrica indica a quantidade de energia utilizada em um dado tempo em um circuito. É medida em '''Watts (W)''' e é dada pelo produto entre a tensão e a corrente elétrica. | A '''potência elétrica''' indica a quantidade de energia utilizada em um dado tempo em um circuito. É medida em '''Watts (W)''' e é dada pelo produto entre a tensão e a corrente elétrica. | ||
P = V . I | P = V . I | ||
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==Energia elétrica== | ==Energia elétrica== | ||
A | A '''energia elétrica''' é a potência elétrica demandada por uma carga durante uma unidade de tempo. | ||
No sistema internacional a unidade de energia é o '''Joule''' (J). | No sistema internacional a unidade de energia é o '''Joule''' (J). | ||
1 J = 1 W . s | 1 J = 1 W . s | ||
Entretanto, as concessionárias de energia normalmente medem a energia elétrica consumida em '''kWh'''. No caso, o consumo de 1 kWh significa que a carga com potência de 1 kW ligada durante 1 hora. | Entretanto, as concessionárias de energia normalmente medem a energia elétrica consumida em '''kWh'''. No caso, o consumo de 1 kWh significa que a carga com potência de 1 kW ligada durante 1 hora. | ||
==Exercícios== | ==Exercícios== | ||
#Determine a corrente elétrica que flui por um resistor de 1 kΩ quando ele é submetido a uma tensão de 5 V. | #Determine a corrente elétrica que flui por um resistor de 1 kΩ quando ele é submetido a uma tensão de 5 V. | ||
#Um resistor de 100 Ω é percorrido por uma corrente elétrica de 20 mA. Qual a tensão entre os terminais do resistor, em volts? | #Um resistor de 100 Ω é percorrido por uma corrente elétrica de 20 mA. Qual a tensão entre os terminais do resistor, em volts? | ||
#Os valores nominais de uma lâmpada incandescente, usada em uma lanterna, são: 6,0 V; 20 mA. Qual o valor da resistência elétrica do seu filamento? | #Os valores nominais de uma lâmpada incandescente, usada em uma lanterna, são: 6,0 V; 20 mA. Qual o valor da resistência elétrica do seu filamento? Qual a potência elétrica da lâmpada? | ||
#Suponha que uma lanterna seja alimentada por duas pilhas de 1,5 V cada, organizadas em série, e alimente uma lâmpada de 3 W. Qual a corrente elétrica que irá circular pela resistência da lâmpada. Qual a resistência da lâmpada? | #Suponha que uma lanterna seja alimentada por duas pilhas de 1,5 V cada, organizadas em série, e alimente uma lâmpada de 3 W. Qual a corrente elétrica que irá circular pela resistência da lâmpada. Qual a resistência da lâmpada? | ||
#Suponha que um chuveiro elétrico tenha potência de 4.000 W e será alimentado por tensão elétrica de 127 V. Qual a corrente que irá circular pela resistência elétrica do chuveiro? Qual o valor da resistência do chuveiro? Qual o valor adequado para a corrente do disjuntor para proteger o chuveiro de sobre-correntes? | #Suponha que um chuveiro elétrico tenha potência de 4.000 W e será alimentado por tensão elétrica de 127 V. Qual a corrente que irá circular pela resistência elétrica do chuveiro? Qual o valor da resistência do chuveiro? Qual o valor adequado para a corrente do disjuntor para proteger o chuveiro de sobre-correntes? | ||
#Recalcule o exercício anterior supondo que a tensão de alimentação seja 220V. Responda qual nível de tensão seria mais adequado para a instalação elétrica deste chuveiro. Por que? | #Recalcule o exercício anterior supondo que a tensão de alimentação seja 220V. Responda qual nível de tensão seria mais adequado para a instalação elétrica deste chuveiro. Por que? | ||
#Para o(s) chuveiro(s) do(s) exercício(s) anterior(es), calcule a energia elétrica consumida por um banho de 15 minutos. | |||
#Um curto circuito ocorre quando conectamos (involuntariamente ou acidentalmente) os terminais positivo e negativo de uma fonte de tensão. Qual o valor teórico que tende corrente resultante de um curto circuito, considerando que a resistência dos fios condutores é próxima de zero? | |||
#Explique porque num curto circuito temos aquecimento dos fios condutores, o que muitas vezes pode provocar incêndios. | |||
#Explique a função do fio terra, ou aterramento, necessário na carcaça de equipamentos elétricos e eletrônicos. | |||
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Edição atual tal como às 16h37min de 4 de abril de 2023
Eletricidade Básica
Fundamentos e definições
Conhecer os princípios da eletricidade é fundamental para compreender o funcionamento dos dispositivos eletroeletrônicos.
Nestes disposistivos, a eletricidade é controlada por meio de circuitos elétricos, envolvendo grandezas como tensão e corrente elétrica e uma série de componentes eletroeletrônicos, como fontes de tensão, resistores, capacitores, transistores, diodos, leds, chaves, etc.
Circuito elétrico
Um circuito elétrico básico é formado por uma fonte de tensão (como uma bateria), uma carga (ou resistência) e fios condutores. Nestes elementos, três grandezas elétricas estão envolvidas:
- Tensão elétrica: É a diferença de potencial elétrico entre dois pontos, medida em Volts (V);
- Corrente elétrica: É a energia elétrica em movimento em um condutor de eletricidade, medida em Amperes (A);
- Resistência elétrica: É a oposição a passagem de corrente elétrica, exercida pelos fios condutores e outros dispositivos, como resistores, medida em Ohms (Ω).
- Circuito elétrico elementar
Lei de Ohm
Estabelece a relação entre tensão, corrente e resistência elétrica.
V = R . I
ou
R = V / I I = V / R
Leis de Kirchhoff
Baseadas no princípio da conservação da energia, estabelecem princípios fundamentais para a análise de circuitos elétricos.
- Lei de Kirchhoff das Malhas
- A soma das tensões (ou quedas de tensões) ao longo de uma malha é igual a zero.
- Ao percorrer uma malha de um circuito, consideramos as tensões das fontes de tensão e as quedas de tensão sobre os resistores, estas últimas dadas pela Lei de Ohm aplicadas em cada resistor.
-V + R1I + R2I + R3I = 0
- Percorrendo a malha do circuito no sentido horário, que é o sentido indicado da corrente, encontramos a fonte de tensão pelo polo negativo, portanto esta tensão é marcada como negativa. Já as quedas sobre os resistores são marcadas como positivas, pois se dão no sentido da corrente. Como todos os resistores estão em série a corrente que percorre os mesmos é a mesma.
ou isolando V:
V = R1I + R2I + R3I
- Lei de Kirchhoff dos Nós
- A soma das correntes que entram em um nó é igual a soma das correntes que saem.
I1 + I2 = I3
ou
I1 + I2 - I3 = 0
As Leis de Kirchhoff são utilizadas para a análise de circuitos. Por exemplo, um circuito com duas malhas a Lei de Kirchhoff das Malhas de vai gerar um sistema de equações com duas equações e duas incógnitas. Já a Lei de Kirchhoff dos Nós é mais indicada na análise de circuitos que apresentam fontes de corrente.
Potência elétrica
A potência elétrica indica a quantidade de energia utilizada em um dado tempo em um circuito. É medida em Watts (W) e é dada pelo produto entre a tensão e a corrente elétrica.
P = V . I
ou
P = V2 / R P = R . I2
Energia elétrica
A energia elétrica é a potência elétrica demandada por uma carga durante uma unidade de tempo.
No sistema internacional a unidade de energia é o Joule (J).
1 J = 1 W . s
Entretanto, as concessionárias de energia normalmente medem a energia elétrica consumida em kWh. No caso, o consumo de 1 kWh significa que a carga com potência de 1 kW ligada durante 1 hora.
Exercícios
- Determine a corrente elétrica que flui por um resistor de 1 kΩ quando ele é submetido a uma tensão de 5 V.
- Um resistor de 100 Ω é percorrido por uma corrente elétrica de 20 mA. Qual a tensão entre os terminais do resistor, em volts?
- Os valores nominais de uma lâmpada incandescente, usada em uma lanterna, são: 6,0 V; 20 mA. Qual o valor da resistência elétrica do seu filamento? Qual a potência elétrica da lâmpada?
- Suponha que uma lanterna seja alimentada por duas pilhas de 1,5 V cada, organizadas em série, e alimente uma lâmpada de 3 W. Qual a corrente elétrica que irá circular pela resistência da lâmpada. Qual a resistência da lâmpada?
- Suponha que um chuveiro elétrico tenha potência de 4.000 W e será alimentado por tensão elétrica de 127 V. Qual a corrente que irá circular pela resistência elétrica do chuveiro? Qual o valor da resistência do chuveiro? Qual o valor adequado para a corrente do disjuntor para proteger o chuveiro de sobre-correntes?
- Recalcule o exercício anterior supondo que a tensão de alimentação seja 220V. Responda qual nível de tensão seria mais adequado para a instalação elétrica deste chuveiro. Por que?
- Para o(s) chuveiro(s) do(s) exercício(s) anterior(es), calcule a energia elétrica consumida por um banho de 15 minutos.
- Um curto circuito ocorre quando conectamos (involuntariamente ou acidentalmente) os terminais positivo e negativo de uma fonte de tensão. Qual o valor teórico que tende corrente resultante de um curto circuito, considerando que a resistência dos fios condutores é próxima de zero?
- Explique porque num curto circuito temos aquecimento dos fios condutores, o que muitas vezes pode provocar incêndios.
- Explique a função do fio terra, ou aterramento, necessário na carcaça de equipamentos elétricos e eletrônicos.
Evandro.cantu (discussão) 14h59min de 30 de agosto de 2021 (-03)
