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TIPOS DE CORRENTE ELÉTRICA
O modo como os eletrões se movem determina o tipo de corrente CORRENTE ELÉTRICA CONTÍNUA o fluxo de eletrões passa pelo fio sempre no mesmo sentido I sentido não convencional ddp =(VA – VB)
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CORRENTE ELÉTRICA ALTERNA
é aquela cuja sentido e a intensidade variam periodicamete 60 ciclos/ segundo f = 60 Hz
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Formas de onda de corrente contínua e corrente alterna
a) A corrente contínua (DC) é a corrente que passa através de um condutor ou de um circuito somente num sentido. diferença de potencial constante corrente elétrica constante b) Uma fonte de tensão alternada (tensão CA) inverte ou alterna periodicamente a sua polaridade. consequentemente, o sentido da corrente alterna resultante também é invertido periodicamente
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Corrente elétrica eficaz
VALOR EFICAZ O calor desenvolvido numa resistência é independente do sentido de circulação da corrente. O valor eficaz corresponde à mesma quantidade de corrente ou tensão contínua capaz de produzir a mesma potência de aquecimento Os valores indicados nos aparelhos de medida de intensidade de corrente (amperímetro) e de tensão (voltímetro) são os respetivos valores eficazes Corrente elétrica eficaz Tensão elétrica eficaz Valor eficaz da corrente elétrica é o mesmo valor de corrente contínua capaz de produzir a mesma quantidade de calor que a corrente alterna e no mesmo recetor e mesmo intervalo de tempo
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ENERGIA ELÉTRICA E POTÊNCIA
Vimos que uma bateria é usada para criar uma corrente elétrica num condutor, há uma transformação contínua da energia química na bateria em energia cinética dos eletrões e em energia interna no condutor, tendo como consequência um aumento na temperatura do condutor Análise da transferência de energia dum circuito em que uma bateria é ligada a um resistor de resistência R : b Supomos que uma carga positiva Q, sai do ponto a, passando através da bateria e do resistor, e volta ao ponto a Q Ponto a ponto de referência em que o potencial é zero a a b A energia potencial elétrica do sistema aumenta a energia química da bateria diminui da mesma quantidade. c d atravessa o resistor, e o sistema perde energia potencial elétrica durante colisões com os átomos no resistor. A energia é transformada em energia interna aumento do movimento vibracional dos átomos no resistor e da temperatura. a c e c d nenhuma transformação ocorre porque desprezamos a resistência dos fios de ligação. Resultado líquido quando a carga retorna ao ponto a: parte da energia química da bateria foi para o resistor e permanece nele como energia interna associada a vibração molecular.
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O sistema perde energia potencial elétrica quando a carga Q atravessa o resistor:
Posteriormente o sistema recupera essa energia potencial, à custa da energia química da bateria, quando a carga atravessa novamente a bateria representa a POTÊNCIA taxa de energia fornecida ao resistor ou a qualquer outro dispositivo que transporte uma corrente elétrica I, e tem uma diferença de potencial entre os seus terminais V. Utilizando V=RI pode-se expressar a potência entregue ao resistor nas formas transformação de energia elétrica em energia térmica . Energia perdida. ou A potência fornecida a um resistor é frequentemente chamada de uma perda a energia dissipada no condutor é o calor Joule ou o efeito é o efeito Joule Unidade SI: watt (W) que corresponde a J/s 6
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EXEMPLO DE UM CIRCUITO ELÉTRICO
sentido convencional da corrente
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ELEMENTOS DE UM CIRCUITO ELÉTRICO
Chave + - Bateria
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Exemplo: Uma lâmpada é classificada como sendo de 120 V / 75 W, o que significa que a sua tensão de funcionamento pretendida de 120 V, tem uma potência de 75 W. O brilho da lâmpada está relacionado com a tensão em que se liga a lâmpada. A tensão nominal corresponde ao brilho normal. Com menor tensão que a nominal , o brilho da lâmpada é mais fraco, e com maior tensão, ela pode queimar. Supomos que a lâmpada é alimentada por uma fonte de 120 V em corrente contínua. Qual é a corrente na lâmpada e a sua resistência? Resolução A corrente elétrica na lâmpada: Sabemos que A resistência elétrica da lâmpada:
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Baterias utilizam reações químicas
AS FONTES DE TENSÃO DE CORRENTE CONTÍNUA (DC) PODEM SER DIVIDIDAS EM TRÊS CATEGORIAS: Baterias utilizam reações químicas Geradores transformam energia mecânica em elétrica Fontes de alimentação: obtêm corrente contínua retificando a corrente alternada convertem a tensão variável numa tensão com valor fixo
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FONTES DE FORÇA ELETROMOTRIZ (fem)
O dispositivo que mantém a tensão constante num circuito DC é chamado de fem Símbolo Potencial maior A fonte deve realizar um trabalho dW sobre um elemento de carga dq para que esta se desloque do terminal (–) para o terminal (+) Potencial menor Unidade da fem no SI: Na realidade a fonte tem uma resistência interna
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CÁLCULO DA CORRENTE DO CIRCUITO Tensão nos terminais da fonte
Se a fonte não tiver resistência interna (r=0)
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a) Diagrama do circuito com uma fonte de fem de resistência interna r ligado a um resistor externo R . (a) b) Representação gráfica que mostra como o potencial varia quando o circuito é percorrido por uma corrente. (b)
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A resistência equivalente de três ou mais resistores em série é
Uma mesma corrente passa através dos resistores ligados em série. A soma das diferenças de potencial entre as extremidades dos resistores é igual diferença de potencial aplicada: A resistência equivalente de três ou mais resistores em série é
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A resistência equivalente de três ou mais resistores em paralelo é
Os resistores ligados em paralelo estão submetidos a mesma diferença de potencial: A resistência equivalente de três ou mais resistores em paralelo é
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Exemplo 1 Um aquecedor de W é construído para operar sob uma tensão de 115 V. (a) Qual será a corrente no aquecedor? (b) Qual é a resistência da bobina de aquecimento? (c) Que quantidade de energia térmica é gerada pelo aquecedor em 1 hora?
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Exemplo 2 U U
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Exemplo 3
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Exemplo 3 (continuação)
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Exemplo 3 (continuação)
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Exemplo 4. Calcular a resistência equivalente e a corrente que passa no circuito.
Temos: R3 em serie com R4 e com R5. Resulta em: No circuito resultante R6 ficou em paralelo com R2: R7 está em série com R1, e é a última simplificação: A corrente que passa no circuito
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REGRAS DE KIRCHOFF Os resistores podem estar ligados de maneira que os circuitos formados não possam ser reduzidos a um único resistor equivalente. Para analisar tais circuitos mais complexos convém utilizar duas regras simples as duas Leis de Kirchhoff. Estas leis são baseadas em princípios de conservação de energia e de carga 1ª LEI DE KIRCHOFF (OU LEI DOS NÓS) – a soma das correntes que entram em qualquer nó é igual à soma das correntes que saem desse nó.
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sentido convencional da corrente para a fonte
2ª LEI DE KIRCHOFF - a soma das diferenças de potencial em todos os elementos de uma malha fechada do circuito é igual à zero, pois os pontos inicial e final são iguais. Chama-se “queda de potencial”, a diferença de potencial entre dois pontos de um circuito As regras seguintes mostram como cada queda de potencial é usada nesse somatório. sentido convencional da corrente para a fonte I
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Exemplo 1: Um circuito é constituído de três resistências, dois recetores e um gerador. Determine:
a) o sentido da corrente elétrica; b) a resistência elétrica equivalente do circuito; c) a intensidade da corrente elétrica no circuito; d) a ddp entre os pontos A e B. Resolução: a) Qual dos três dispositivos elétricos é o gerador? É aquele com maior fem: A corrente elétrica, portanto, vai do terminal negativo para o positivo. Isso faz com que a corrente se movimente no sentido anti-horário pelo circuito e representem recetores: b) Como as resistências estão associadas em série, a resistência equivalente é dada por:
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c) a intensidade da corrente elétrica no circuito;
d) a ddp entre os pontos A e B.
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Exemplo: Circuito de várias malhas
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