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Eletrodinâmica Ramo da eletricidade que estuda as cargas em movimento.

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Apresentação em tema: "Eletrodinâmica Ramo da eletricidade que estuda as cargas em movimento."— Transcrição da apresentação:

1 Eletrodinâmica Ramo da eletricidade que estuda as cargas em movimento.

2 Corrente elétrica Observe o movimento dos elétrons em um condutor. VAVA VBVB Movimento caótico Criando uma ddp nos terminais deste condutor, verificamos que os elétrons passam a se mover ordenadamente. À este movimento ordenado dos elétrons damos o nome de c cc corrente elétrica.

3 Sentido da corrente elétrica Sentido real: movimento dos elétrons é contrário à linha de campo elétrico Sentido convencional: considera- se o movimento imaginário dos prótons.

4 Cálculo da corrente elétrica Para calcular a corrente elétrica, basta medirmos a quantidade de carga elétrica que passa por uma secção transversal de um condutor por unidade de tempo. Área da secção transversal

5 Unidade de corrente elétrica ampère

6 Tipos de correntes Corrente contínua i Corrente Alternada + -

7 Efeitos da corrente elétrica Efeito Joule: quando a corrente elétrica atravessa um condutor e verifica- se a transformação de energia elétrica em energia térmica. Chuveiro elétricoChapinha Ferro

8 Efeito químico: a corrente elétrica ao atravessar uma solução de ácido sulfúrico em água, por exemplo, observa-se que da solução se desprende hidrogênio e oxigênio. A corrente elétrica produz, então, uma ação química nos elementos que constituem a solução. Esta ação, que se chama eletrólise.

9 Efeito magnético: Quando a corrente elétrica passa em um condutor, ao redor do condutor se produz um campo magnético. A corrente elétrica se comporta como um ímã, tendo a propriedade de exercer ações sobre ímãs e, sobre o ferro.

10 Efeito luminoso: a corrente ao atravessar um gás ela transforma a energia elétrica em energia luminosa Observação: Lâmpadas incandescentes

11 Efeito fisiológico: A corrente elétrica tem ação, de modo geral, sobre todos os tecidos vivos, porque os tecidos são formados de substâncias coloidais e os colóides sofrem ação da eletricidade. Mas é particularmente importante a ação da corrente elétrica sobre os nervos e os músculos. Na ação sobre os nervos devemos distinguir a ação sobre os nervos sensitivos e sobre os nervos motores. A ação sobre os nervos sensitivos dá sensação de dor. A ação sobre os nervos motores dá uma comoção (choque). A corrente elétrica passando pelo músculo produz nele uma contração.

12 Elementos de um circuito elétrico Temos aqui um circuito elétrico simples gerador Chave liga/desligalâmpada

13 Elementos de um circuito elétrico Geradores transformam qualquer modalidade de energia em energia elétrica Representação de um gerador

14 Receptores Transformam energia elétrica em qualquer outra modalidade de energia.

15 Resistência elétrica Transforma a energia elétrica em energia térmica R

16 Dispositivo de controle Instrumentos para medir a intensidade de corrente elétrica e tensão elétrica. Amperímetro Voltímetro

17 Dispositivo de manobra Chave liga/desliga

18 Dispositivo de segurança Ao serem atravessados por uma corrente maior que a especificada, impede a passagem da mesma garantindo a integridade dos demais elementos de um circuito.

19 Estudo dos resistores Resistência elétricaRU U(V) i(A) U1U1 U2U2 U3U3 i1i1 i2i2 i3i3 1ª Lei de Ohm George Simon Ohm, verificou que a razão entre as diferentes tensões e as correntes elétricas geradas por cada uma dessas tensões, apresentavam um valor constante k.

20 Concluiu então que o valor obtido pelo k era na realidade o valor da resistência do condutor. Ou seja, A unidade da resistência elétrica é o ohm [ ], que é a razão entre volt e ampère Conclusão

21 Potência elétrica e Energia Elétrica Lembrando que: Então, dividindo a equação do trabalho pela variação de tempo teremos: e Unidade da Potência no S.I. é o W ( watt ), que é o produto das unidades V.A (volts. ampère)

22 Potência Elétrica ou

23 Para calcular a energia elétrica, basta conhecermos a potência utilizada e o tempo de utilização dos equipamentos elétricos. Unidades: Energia elétrica

24 2ª Lei de Ohm SASASASA SBSBSBSB lAlA lBlB

25 Associação de resistores 1. Ligação em série lâmpadas de natal 2. Ligação em paralelo Farol de um automóvel

26 Ligação em sérieLigação em paralelo

27 Série U Desvantagem: Se um dos resistores queimar, os outros deixam de funcionar. A potência é menor em cada um dos resistores, pois a tensão total é dividida proporcionalmente ao valor das resistências. R eq = R 1 + R 2

28 Paralelo Vantagem: a tensão em cada resistor é a mesma o que temos maior potência em cada resistência, no caso de lâmpadas, o brilho é mais intenso. Se uma das resistências parar de funcionar, ou queimar, as outras continuam funcionando

29 Ponte de Wheatstone Dispositivo para determinar o valor de uma resistência desconhecida. A B D C U AB = R x.i 1 U AD = R 2.i 2 U BC = R 1.i 1 U DC = R 3.i 2 Como V B =V D R x.i 1 = R 2.i 2 R 1.i 1 = R 3.i 2 Dividindo-se esses termos:

30 Ponte de fio Exercícios página 429

31 Exercícios 01. O circuito da figura é alimentado por um gerador de 12 V. A corrente no galvanômetro é nula. Determine: a)O valor da resistência R. b)O valor da resistência equivalente. c)A potência dissipada no resistor R. 02. Nos circuitos esquematizados a seguir, o galvanômetro não é percorrido por corrente elétrica. Determine o valor de resistência R x. a)

32 b)c) d)

33 03. O circuito da figura é alimentado por um gerador de 12 V. A corrente no galvanômetro é nula. Determine: a)O valor da resistência R. b)O valor da resistência equivalente. c)A potencia dissipada no resistor R.

34 O gerador Transformar qualquer modalidade de energia em energia elétrica. E = Força eletromotriz r = resistência interna U = tensão nos terminais i – corrente elétrica

35 Equação dos geradores P total P dissipada P útil P total = P dissipada + P útil

36 Curva Característica E i Quando: i = 0 U = E Gerador em aberto U = 0 Gerador em curto circuito Corrente de curto circuito

37 Rendimento de um gerador

38 Lei de Ohm-Pouillet

39 Exercícios 01. Uma pilha de força eletromotriz de 12V tem resistência interna de 0,2Ω. Determine a intensidade de corrente que a atravessa quando a tensão entre seus terminais é de 8V. 02.Uma bateria de automóvel tem força eletromotriz de 12V resistência interna de 0,5Ω. Calcule a intensidade da corrente máxima que podemos observar com essa bateria. 03. O gráfico da figura representa a curva característica de um gerador. Qual o rendimento desse gerador quando a intensidade da corrente que o percorre é de 1A?

40 04. Um gerador de força eletromotriz de 1,5V tem resistência interna de 0,10Ω é ligado a um condutor externo de R = 0,65 Ω. Calcule a ddp entre os terminais desse gerador. 05. O gráfico representa a curva característica de um gerador. Liga-se aos seus terminais um resistor de resistência igual a 10Ω. Determine a intensidade de corrente elétrica que se estabelece no circuito.

41 05. Observe este circuito, constituído de três resistores de mesma resistência R; um amperímetro A; uma bateria ; e um interruptor S : Considere que a resistência interna da bateria e a do amperímetro são desprezíveis e que os resistores são ôhmicos. Com o interruptor S inicialmente desligado, observa-se que o amperímetro indica uma corrente elétrica I. Com base nessas informações, calcule, quando o interruptor S é ligado,a corrente elétrica registrada pelo amperímetro.

42 Máxima transferência de potência Ptotal = Pdissipada + Pútil

43 Se i = 0 0

44 Para potência máxima - Verificamos que a corrente que atravessa o gerador é metade da corrente de curto circuito - Então, a tensão em potência máxima será:

45 - A resistência elétrica em potência máxima será de: - Potência elétrica máxima será de: - Rendimento em Potência elétrica máxima será de: Ou seja: n = 50%

46 Exercícios 01. Um gerador de fem igual a 20V e resistência interna de 0,1 Ω é ligado em um terminal de um reostato. Determine: a)A corrente através do reostato para o qual o gerador fornece a máxima bateria. b)A resistência do reostato nas condições do item anterior. c)O rendimento do gerador d)A potência máxima transferida 02. Um gerador de fem igual a 40V e resistência interna de 0,5Ω é ligado em um terminal de um reostato. Determine: a)A corrente através do reostato para o qual o gerador fornece a máxima bateria. b)A resistência do reostato nas condições do item anterior. c)O rendimento do gerador d)A potência máxima transferida

47 03. O gráfico mostra a potência lançada por um gerador num circuito elétrico. a)Qual a corrente de curto-circuito do gerador? b)Qual a resistência interna do gerador? 04. Um gerador de fem igual a 40V e resistência interna de 0,5Ω é ligado em um terminal de um reostato. Determine: a)A corrente através do reostato para o qual o gerador fornece a máxima bateria. b)A resistência do reostato nas condições do item anterior. c)O rendimento do gerador d)A potência máxima transferida

48 Associação de geradores Paralelo Série Objetivo: aumentar a potência fornecida através do aumento da fem

49 - Geradores em Série

50 - Geradores em Paralelo

51 Exercícios 1.Têm-se dois geradores associados em série: o primeiro possui fem E 1 = 1,5V e resistência interna 0,5Ω e E 2 = 4,5V e resistência interna de 1,0 Ω. Determine a fem, resistência interna e a corrente de curto circuito do gerador equivalente. 2. Têm-se uma associação em paralelo de três pilhas iguais, cada uma com fem 9V e resistência interna de 4,8 Ω. Determine a fem, resistência interna equivalente. 3. Uma associação mista de pilhas é constituída por dois ramos cada um contendo três pilhas em série. Se cada pilha possui fem 1,2V e resistência interna 0,8 Ω, determine a fem e resistência interna equivalentes.

52 Receptores Transformam energia elétrica em qualquer outra modalidade de energia.

53 E´ = Força contra - eletromotriz r´ = resistência interna do receptor U = tensão nos terminais i – corrente elétrica U

54 Receptores Todo aparelho que transforma energia elétrica em qualquer outra modalidade de energia. P total P dissipada P útil Ptotal = Pdissipada + Pútil Equação dos Receptores

55 Rendimento de um receptor

56 Curva Característica E´ i Quando: i = 0 U = E´ Circuito aberto U 0

57 Exercícios 01. Tem-se um motor elétrico de fcem 20V e resistência interna de 2 Ω, atravessado por corrente elétrica de 10 A. Nessas condicões, calcule: a)A ddp em seus terminais b)O rendimento do motor 02. A figura mostra a curva característica de um receptor. Determine: a)Sua fcem b)Resistência interna c)Rendimento quando percorrido por corrente de 8A

58 03. Uma bateria, quando recebe do circuito externo a potência de 120W, é atravessado pela corrente de 8A. Invertendo-se seus terminais, a bateria passa a entregar ao circuito externo a potência de 40W e a corrente passa a ser 4A. Determine a fem e a resistência interna da bateria.


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