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* CTC/EE/TEE – Fundamentos de Eletricidade – 1/2009 ELETROTÉCNICA Prof Eric Serge Sanches 1/2012 Universidade Federal Fluminense Escola de Engenharia Departamento de Engenharia Elétrica TEE-03093 Circuitos de Corrente Contínua EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * * Estrutura dos átomos Neutrôn partícula sem carga elétrica Próton partícula com carga elétrica positiva Elétron partícula com carga elétrica negativa Átomos neutros Número de elétrons igual ao número de prótons Carga elétrica nula EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * * Estrutura dos átomos EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * * Estrutura dos átomos Cargas de mesmo sinal se repelem Cargas de sinais contrários se atraem Lei de Coulomb Magnitude F da força de atração ou repulsão entre dois corpos carregados com carga Q1 e Q2 k constante igual a 9,0 x 109 [Nm2/C2] r distância [m] entre os centros das cargas Q1 e Q2 respectivas cargas elétricas, em Coulombs [C] EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * * Estrutura dos átomos Menor a distância maior a força Núcleo dos átomos só possuem prótons Elétrons mais próximos apresentam maior força atrativa Menos energia para retirar elétrons das camadas exteriores Menos energia para retirar elétrons de átomos cuja camada mais exterior esteja incompleta EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * * Estrutura dos átomos Átomo de cobre Camada mais exterior camada de valência EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * * Estrutura dos átomos Átomo de cobre Aplicação de força externa que liberte este elétron do átomo Elétron livre Movimento de elétrons corrente elétrica 1 cm3 de cobre 9 x 1022 elétrons livres EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * * Corrente Elétrons livres Partículas carregadas responsáveis pela corrente elétrica em um condutor Na ausência de um campo elétrico externo, ou seja, quando não há força externa, o movimento de elétrons livres em um condutor é aleatório Fluxo de carga líquida em um condutor é nulo em qualquer direção EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * * Corrente A imposição de um campo elétrico externo produz um fluxo ordenado de elétrons no condutor Assim, um circuito elétrico pode ser entendido como um duto que facilita a transferência de elétrons de um ponto a outro EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * * Corrente A taxa de transferência de elétrons define a corrente elétrica, ou seja, i(t) corrente elétrica, em Ampères [A] Apesar da corrente elétrica estar relacionada com o fluxo de elétrons, anteriormente acreditava-se que o fluxo era de carga positivas Sentido convencional Sentido eletrônico EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * * Corrente Sentido convencional: cargas do pólo positivo para o pólo negativo Comumente utilizado EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * * Corrente Sentido eletrônico: cargas do pólo negativo para o pólo positivo Representação do fenômeno físico porém pouco utilizada EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Corrente Corrente contínua e corrente alternada EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Corrente Corrente contínua Baterias Automóveis Transmissão de energia Corrente alternada Geração de energia Transmissão de energia Distribuição de energia EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Tensão Força eletromotriz ou potencial Capacidade de uma carga realizar trabalho ao deslocar outra carga por atração ou repulsão Força externa responsável pelo movimento de cargas em um circuito elétrico Unidade de medida Volt [V] = Joule/Coulomb [J/C] Tensão entre dois pontos Diferença de potencial entre os pontos Diferença do nível de energia de uma unidade de carga positiva localizada em cada um dos pontos EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Tensão Tensão contínua e alternada EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Fontes de corrente contínua Baterias Combinação de duas ou mais células, onde cada célula corresponde a uma unidade fundamental de produção de energia elétrica Conversão de energia química Conversão de energia solar Podem ser classificadas em células primárias e secundárias EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Fontes de corrente contínua Baterias Células primárias Não podem ser recarregadas, visto que a reação química que ocorre no seu interior não pode ser revertida Células secundárias Recarregáveis Chumbo-ácido veículos Níquel-cádmio calculadoras, flashes EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Fontes de corrente contínua Baterias células primárias EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Fontes de corrente contínua Baterias células secundárias EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Fontes de corrente contínua Baterias Células químicas Estabelecem uma diferença de potencial entre seus terminais à custa de energia química Eletrodos positivo e negativo Eletrólito Substância química que completa o circuito entre os eletrodos Fonte de íons para a condução de corrente entre os terminais EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Fontes de corrente contínua Baterias EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Fontes de corrente contínua Baterias Circuito elétrico de uma bateria E tensão nominal da bateria Rint resistência interna IL corrente drenada pela carga, representada pela resistência RL EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Condutores e isolantes Condutores Materiais que permitem a passagem de uma corrente elétrica intensa a partir da aplicação de uma tensão relativamente pequena Bons condutores materiais que possuem apenas um elétron na camada de valência Exemplos: prata, cobre, ouro, alumínio,níquel EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Condutores e isolantes Isolantes Materiais que possuem poucos elétrons livres, sendo necessária a aplicação de uma tensão muito elevada para que eles sejam percorridos por uma corrente mensurável Rigidez dielétrica valor do campo elétrico a ser aplicado de forma a romper a isolação Aplicação: encapamento de fios condutores Exemplos: ar, porcelana, óleos, borracha EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Semicondutores Grupo de materiais intermediário Possuem quatro elétrons na camada de valência Grande aplicação na indústria eletrônica Fabricação de circuitos integrados Exemplos: silício, germânio, arseneto de gálio EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Resistência Oposição ao fluxo de elétrons em um dado condutor A resistência de qualquer material de seção reta uniforme é determinada por quatro fatores Composição Comprimento Área da seção reta Temperatura EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Resistência resistividade do material, relacionada com a temperatura [cm] l comprimento do condutor [cm] A área da seção reta [cm2] EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Resistência Efeito da temperatura Condutores Maior a energia térmica, maior a vibração dos elétrons no interior do material Maior dificuldade no fluxo de corrente Aumento na temperatura aumento na resistência Coeficiente de temperatura positivo EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Resistência Efeito da temperatura Semicondutores e isolantes Maior a energia térmica, maior o número de elétrons livres Aumento no fluxo de corrente Aumento na temperatura redução na resistência Coeficiente de temperatura negativo EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Resistência Efeito da temperatura nom coeficiente de temperatura nominal da resistência Tnom temperatura para a qual foi estimado nom Rnom valor nominal da resistência, definido pelo fabricante R valor atual da resistência à temperatura T EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Resistência Efeito da temperatura Exemplo: Seja um resistor de 1 [k], cujo coeficiente de temperatura a 20 [C] é 0,00393 [C-1]. Calcule o valor da resistência do resistor a 45 [C]. EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Resistência Código de cores e valores dos resistores EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Resistência Código de cores e valores dos resistores EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Lei de Ohm A tensão em um resistor é diretamente proporcional à corrente que flui através dele V tensão aplicada nos terminais do condutor I corrente resultante R resistência do condutor EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Lei de Ohm Polaridade O fluxo de corrente em uma resistência provoca uma queda de tensão no resistor Polaridade da tensão tem sentido inverso ao da corrente EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Lei de Ohm Exemplo 1 Determine a corrente resultante quando conectamos uma bateria de 9 V aos terminais de um circuito cuja resistência é de 2,2 . EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Lei de Ohm Exemplo 2 Calcule a resistência de uma lâmpada de filamento de 60 W se quando aplicamos uma tensão de 120 V aos seus terminais ela é percorrida por uma corrente de 50 mA EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Potência e energia Trabalho Conversão de energia de uma forma em outra Potência Grandeza que mede quanto trabalho pode ser realizado em um certo período de tempo Unidade Watts = [W] = [J/s] EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Potência e energia Logo, a energia é dada por: Se a potência for constante ao longo do intervalo de análise, Outra unidade de energia comumente utilizada em sistemas elétricos é o [kWh] Potência [kW] X Unidade de tempo [horas(h)] EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Potência e energia Em circuitos elétricos, a potência é dada por: Combinando com a lei de Ohm, em circuitos de corrente contínua, têm-se: EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Potência e energia Exemplo 3 Calcule a potência consumida por um motor de corrente contínua conectado à rede elétrica em 120 V, drenado uma corrente de 5 A EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Potência e energia Exemplo 4 Qual a potência dissipada por um resistor de 5 [] quando ele é percorrido por uma corrente de 4 [A]? Exemplo 5 Determine a corrente que percorre um resistor de 5 [k] quando ele dissipa uma potência de 20 [mW] EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Potência e energia Exemplo 6 Calcule a quantidade de energia, em [kWh] necessária para manter uma lâmpada de filamento de 60 [W] acesa continuamente durante um ano EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Potência e energia Exemplo 7 Durante quanto tempo um aparelho de televisão de 205 [W] deve ficar ligado para consumir 4 [kWh]? EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Potência e energia Exemplo 8 Qual é o custo total da utilização dos itens a seguir, supondo uma tarifa de 0,09 R$/kWh? Uma torradeira de 1200 W durante 30 minutos Seis lâmpadas de filamento de 50 W durante 4 horas Uma máquina de lavar de 400 W durante 45 minutos Uma secadora de roupas elétrica de 4800 W durante 20 minutos EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Potência e energia Exemplo 8 EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Potência e energia Eficiência Conservação de energia Wentrada energia fornecida ao sistema Wsaida energia entregue pelo sistema Wperdas energia perdida e armazenada pelo sistema Dividindo pela unidade de tempo, EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Potência e energia Eficiência Pentrada potência fornecida ao sistema Psaida potência entregue pelo sistema Pperdas potência perdida pelo sistema Assim, eficiência é dada por: EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Potência e energia Eficiência Em termos de energia, EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Potência e energia Exemplo 9: Um motor de 2 [HP] opera com 75% de eficiência. Qual a potência de entrada em [W]? Se a tensão aplicada ao motor é de 220 [V], qual o valor da corrente drenada pelo motor? EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Potência e energia Exemplo 10: Qual a potência de saída, em HP, de um motor cuja eficiência é 80%, sabendo-se que a tensão aplicada é de 120 V e a corrente drenada de 8 A? EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Potência e energia Eficiência de sistemas em cascata EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Potência e energia Exemplo 11: Calcule a eficiência global do sistema abaixo. Se a eficiência 1 cair para 40%, calcule a nova eficiência global O sistema menos eficiente limita a eficiência do sistema como um todo! EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Circuitos em série Sentido convencional da corrente No sentido convencional, a corrente sempre flui de um potencial mais alto para um potencial mais baixo EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Circuitos em série Dois elementos estão em série se Possuem somente um terminal em comum, isto é, um terminal de um elemento está conectado somente a um terminal do outro O ponto comum entre os dois elementoss não está conectado a outro elemento percorrido por corrente Quando dois ou mais elementos de um circuito estão ligados em série, a corrente é a mesma em todos eles Exemplo (circuitos no quadro) EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Circuitos em série Resistores em série A resistência equivalente de um circuito em série é dada pela soma das resistências dos elementos do circuito Circuito equivalente (quadro) EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Circuitos em série A corrente entregue pela fonte em circuitos em série passa a ser dada pela lei de Ohm Exemplo: EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Circuitos em série Exemplo 12 Encontre a resistência equivalente (total) Calcule a corrente fornecida pela fonte Determine as quedas de tensão nos resistores Calcule a potência dissipada em cada resistor Determine a potência fornecida pela fonte e compare com a potência dissipada total EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Circuitos em série Exemplo 12 Encontre a resistência equivalente (total) Calcule a corrente fornecida pela fonte EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Circuitos em série Exemplo 12 Determine as quedas de tensão nos resistores Calcule a potência dissipada em cada resistor EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Circuitos em série Exemplo 12 Determine a potência fornecida pela fonte e compare com a potência dissipada total EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Lei de Kirchhoff para tensões A soma algébrica das quedas de tensão em uma malha fechada é nula Malha fechada: qualquer caminho contínuo percorrido a partir de um ponto em um sentido, tendo como destino o ponto de partida Exemplo de malha fechada (circuito no quadro) A soma das quedas de tensão deve ser feita em um único sentido por toda a malha, ou seja, saindo de um ponto de partida e retornando para o próprio EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Lei de Kirchhoff para tensões Exemplo 13 Determine as tensões desconhecidas Circuito 1 EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Lei de Kirchhoff para tensões Exemplo 14 Determine as tensões desconhecidas Circuito 2 EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Lei de Kirchhoff para tensões Análise de circuitos em série Exemplo 15 Determine V2 usando a Lei de Kirchhoff para tensões Determine a corrente I Determine R1 e R3 EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Lei de Kirchhoff para tensões Análise de circuitos em série Exemplo 15 Determine V2 usando a Lei de Kirchhoff para tensões Percorrendo a malha no sentido horário: No sentido anti-horário: EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Lei de Kirchhoff para tensões Análise de circuitos em série Exemplo 15 Determine a corrente I Determine R1 e R3 EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Lei de Kirchhoff para tensões Análise de circuitos em série Exemplo 16 Determine a corrente I e a tensão entre os terminais do resistor de 7 [] EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Lei de Kirchhoff para tensões Análise de circuitos em série Exemplo 16 Percorrendo a malha no sentido horário: A queda de tensão no resistor de 7 [] é dada por: EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Regra dos divisores de tensão A tensão entre os terminais de elementos resistivos conectados em série se divide na mesma proporção que os valores de resistência em relação à resistência equivalente E tensão aplicada aos terminais do circuito série Req resistência equivalente do circuito série Rx resistência do resistor x Vx queda de tensão no resistor x Circuito exemplo no quadro EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Regra dos divisores de tensão Exemplo 17 Determine as quedas de tensão nos resistores EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Circuitos com elementos em paralelo Dois elementos, ramos ou circuitos estão ligados em paralelo quando possuem dois pontos em comum Exemplos de circuitos em paralelo EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Circuitos com elementos em paralelo Condutância inverso da resistência Unidade de medida Siemens [S] No caso de elementos em paralelo, a condutância equivalente do circuito é dada pela soma das condutâncias individuais de cada elemento EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Circuitos com elementos em paralelo Logo, a resistência equivalente é dada por: Exemplo 4 (circuito no quadro) Determine a condutância e a resistência equivalentes EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Circuitos com elementos em paralelo Exemplo 18 Determine a resistência equivalente EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Circuitos com elementos em paralelo Exemplo 19 Determine a resistência equivalente EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Circuitos com elementos em paralelo Exemplo 20 Determine o valor de R2 tal que a resistência equivalente do circuito seja igual a 9 [k] EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Circuitos com elementos em paralelo Todos os elementos de um circuito que estão em paralelo estão submetidos à mesma diferença de potencial Para circuitos em paralelo com apenas uma fonte, a corrente fornecida pela fonte é igual à soma das correntes em cada um dos ramos do circuito EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Circuitos com elementos em paralelo Exemplo 21 Calcule a resistência equivalente Determine a corrente fornecida pela fonte (If) Calcule as correntes em cada ramo (I1 e I2) Calcule a potência dissipada por cada resistor Calcule a potência dissipada pela fonte EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Circuitos com elementos em paralelo Exemplo 21 Calcule a resistência equivalente Determine a corrente fornecida pela fonte (If) EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Circuitos com elementos em paralelo Exemplo 21 Calcule as correntes em cada ramo (I1 e I2) Calcule a potência dissipada por cada resistor Calcule a potência dissipada pela fonte EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Circuitos com elementos em paralelo Exemplo 22 Calcule R3 Calcule E Determine a corrente fornecida pela fonte (If) Calcule a corrente I2 Calcule a potência dissipada no resistor 2 EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Circuitos com elementos em paralelo Exemplo 22 Calcule R3 Calcule E EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Circuitos com elementos em paralelo Exemplo 22 Determine a corrente fornecida pela fonte (If) Calcule a corrente I2 Calcule a potência dissipada no resistor 2 EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Lei de Kirchhoff para as correntes A soma algébrica das correntes que entram e saem de uma região, sistema ou nó é igual a zero, ou A soma das correntes que entram em uma região, sistema ou nó deve ser igual à soma das correntes que saem desta mesma região, sistema ou nó EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Lei de Kirchhoff para as correntes Exemplo 23 Calcule as correntes I3 e I4 Para o nó a: Para o nó b, EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Lei de Kirchhoff para as correntes Exemplo 24 Calcule as correntes I1, I3, I4 e I5 Resolvendo para o nó a: Para os nós b e c, respectivamente: Por fim, para o nó d: EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Regra do divisor de corrente No caso de elementos em paralelo, a razão entre as correntes nos ramos em relação à corrente total é inversamente proporcional à razão entre a respectiva resistência e a resistência equivalente I corrente injetada no circuito em paralelo Req resistência equivalente do circuito em paralelo Rx resistência do resistor x Ix corrente no resistor x EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Regra do divisor de corrente Exemplo 25 Calcule a corrente em cada ramo do circuito EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Regra do divisor de corrente Exemplo 26 Calcule a corrente em cada ramo do circuito anterior, utilizando a regra do divisor de corrente EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Circuitos em série e paralelo Método de redução e retorno Vários circuitos em série e paralelo alimentados por uma única fonte Obtenção de circuito equivalente simples por meio da combinação série-paralelo de resistores Estimação de corrente e/ou tensão do circuito equivalente Retorno dos valores para o circuito original Exemplo EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Circuitos em série e paralelo Método do diagrama de blocos Conjuntos ou blocos de componentes podem estar em série e paralelo Exemplo 27 EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Circuitos em série e paralelo Método do diagrama de blocos Exemplo 27 Este resistor está em série com o bloco A. Logo, Portanto, EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Circuitos em série e paralelo Método do diagrama de blocos Exemplo 27 Utilizando a regra do divisor de corrente: EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Circuitos em série e paralelo Método do diagrama de blocos Exemplo 27 As correntes nos ramos podem ser obtidas calculando a queda de tensão em RB||C: EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Circuitos em série e paralelo Método do diagrama de blocos Exemplo 28 Os resistores internos do bloco B estão em paralelo e os do bloco C em série. Logo: EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Circuitos em série e paralelo Método do diagrama de blocos Exemplo 28 Os blocos B e C estão em paralelo: O bloco resultante está em série com o bloco A: EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Circuitos em série e paralelo Método do diagrama de blocos Exemplo 28 Portanto, a corrente da fonte é dada por: EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Circuitos em série e paralelo Método do diagrama de blocos Exemplo 28 A partir da queda de tensão em em RB||C podem ser obtidas as correntes nos ramos: EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Métodos de análise Qualquer tipo de circuito pode ser reduzido? Métodos para análise geral de circuitos Análise das correntes nos ramos Método das malhas Método dos nós EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Análise das correntes nos ramos Associe uma corrente distinta de sentido arbitrário a cada ramo do circuito Indique as polaridades para cada resistor, de acordo com o sentido escolhido para a corrente Aplique a lei de Kirchhoff para tensões às malhas do circuito Aplique a lei de Kirchhoff para correntes ao número mínimo de nós que inclua todas as correntes nos ramos do circuito Resolva o sistema linear de equações para as correntes de ramo escolhidas EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Análise das correntes nos ramos Exemplo 29 Passo 1: Definição das correntes em sentidos arbitrários nos 3 ramos Passo 2: Definição das polaridades das quedas de tensão em cada resistor de acordo com os sentidos das correntes Passo 3: Aplicação da lei de Kirchhoff para as tensões às duas malhas (“janelas”) EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Análise das correntes nos ramos Exemplo 29 Malha 1: Malha 2: Passo 4: Aplicação da lei de Kirchhoff para as correntes ao nó a (em um circuito com 2 nós, a lei é aplicada a somente um deles) EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Análise das correntes nos ramos Exemplo 29 Resolvendo as equações: Malha 1: Malha 2: Nó a: EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Análise das correntes nos ramos Exemplo 29 Resolvendo as equações: EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Análise das correntes nos ramos Exemplo 30 Passo 1: Definição das correntes em sentidos arbitrários nos 3 ramos Passo 2: Definição das polaridades das quedas de tensão em cada resistor de acordo com os sentidos das correntes Passo 3: Aplicação da lei de Kirchhoff para as tensões às duas malhas (“janelas”) EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Análise das correntes nos ramos Exemplo 30 Malha 1: Malha 2: Passo 4: Aplicação da lei de Kirchhoff para as correntes ao nó a EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Análise das correntes nos ramos Exemplo 30 Resolvendo as equações: EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Método das malhas Associe uma corrente no sentido horário a cada malha fechada independente do circuito Indique as polaridades das quedas de tensão em cada resistor dentro de cada malha de acordo com o sentido da corrente definido para a respectiva malha EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Método das malhas Aplique a lei de Kirchhoff para tensões a todas as malhas, no sentido horário Se um resistor é percorrido por duas ou mais correntes de outras malhas, a corrente total que o atravessa é dada pela soma das correntes no sentido da malha que está sendo percorrida menos a soma das correntes no sentido oposto Resolva o sistema linear de equações EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Método das malhas Exemplo 31 Passo 1: Definição das duas correntes de malha Passo 2: Definição das polaridades das quedas de tensão nos resistores tendo por base o sentido para as correntes de malha Passo 3: Aplicação da lei de Kirchhoff para as tensões em cada malha EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Método das malhas Exemplo 31 Malha 1: Malha 2: Passo 4: Resolução do sistema de equações EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Método das malhas Exemplo 31 Passo 4: Resolução do sistema de equações EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Método dos nós Determine o número de nós do circuito Escolha um nó de referência e rotule cada nó restante com um valor de tensão Aplique a lei de Kirchhoff para as correntes a todos os nós, exceto o de referência. Suponha que todas as correntes desconhecidas saem do nó Resolva o sistema linear de equações EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Método dos nós Exemplo 32 Passo 1: Determinar o número de nós (igual a 2) Passo 2: O nó inferior foi tomado como referência e o outro como V1 Passo 3: Lei de Kirchhoff para as correntes para o nó superior Considerando o sentido das correntes I1 e I2 como saindo do nó superior, têm-se: EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Método dos nós Exemplo 32 Substituindo na equação anterior: EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Método dos nós Exemplo 32 Logo, as correntes nas malhas são dadas por: EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Métodos de análise Métodos para análise geral de circuitos Análise das correntes nos ramos Método das malhas Método dos nós Não existe um método melhor que o outro O método a ser escolhido depende da configuração ou topologia do circuito elétrico em análise EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Exercícios – Circuitos CC Efeitos da temperatura sobre a resistência de condutores Temperatura absoluta inferida: temperatura para a qual a resistência do material é nula EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Exercícios – Circuitos CC Exemplo I: Se a resistência de um fio de cobre à temperatura de congelamento da água (0⁰[C]) é 30 [], qual a sua resistência a -40 [⁰C]? EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Exercícios – Circuitos CC Exemplo II: Encontre a queda de tensão no resistor de 3 [] utilizando o método de análise das correntes nos ramos: EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Exercícios – Circuitos CC Exemplo III: Encontre a queda de tensão no resistor de 3 [] utilizando o método de análise das correntes nos ramos (circuito anterior): EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Exercícios – Circuitos CC Exemplo III: Encontre a queda de tensão no resistor de 3 [] utilizando o método de análise das correntes nos ramos: Portanto, a queda de tensão do resistor de 3 [] é dada por: EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Exercícios – Circuitos CC Exemplo IV: Encontre a queda de tensão no resistor de 3 [] utilizando o método das malhas: EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Exercícios – Circuitos CC Exemplo IV: Encontre a queda de tensão no resistor de 3 [] utilizando o método das malhas: Portanto, a queda de tensão do resistor de 3 [] é dada por: EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Exercícios – Circuitos CC Exemplo IV: Encontre a queda de tensão no resistor de 3 [] utilizando o método dos nós: EE/TEE – Eletrotécnica – 1/2012 * Exercícios – Circuitos CC Exemplo IV: Encontre a queda de tensão no resistor de 3 [] utilizando o método dos nós: Portanto, a queda de tensão do resistor de 3 [] é dada por: * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *