Alfaconnection
By Lucien Silvano Alhanati
Física
Eletricidade ELE
Ebook >>> Estudo dos Circuitos Elétricos
Circuitos Simples ELE07
Circuitos com receptores ativos ELE0702
Como se calcula a intensidade de corrente num circuito simples com uma bateria e um motor elétrico ? ELE070201
Acompanhamos uma carga numa volta completa escrevendo
que a soma das energias recebidas pela carga é igual à soma das
energias cedidas por ela. Exemplo: Vamos acompanhar a carga que partindo da posição B dá uma volta na malha e retorna a esta posição. Partindo de B a carga penetra na bateria onde recebe um acréscimo de potencial E e perde um potencial I.r na resistência interna. Em seguida perde no motor um potencial E' devido à sua fcem e I.r'na sua resistência interna retornando ao ponto B. Como a soma dos ganhos de potencial é igual à soma das perdas, podemos escrever E = I.r + E' +
I.r' >>> Exemplo numérico: E = I.r + E' + I.r'
>>> 50 = I.2 + 30 + I.8
>>> I = 2A |
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Qual é o gráfico representativo da variação do potencial elétrico da carga ao longo do circuito constituído por uma bateria e um motor elétrico ? ELE070202
Vamos acompanhar uma carga elétrica, que
partindo de B dá uma volta na malha no sentido da corrente. A carga sai de B com um potencial VB, penetra na bateria, ganha um potencial E e gasta um potencial I.r, saindo com um potencial VA. Em seguida passa pelo motor sofrendo uma queda de potencial E' devida à sua fcem e outra queda de potencial I.r' devida à sua resistência interna, saindo com o potencial VB. Estas variações de potencial estão mostradas no gráfico da figura. |
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No circuito elétrico constituído por uma bateria e um motor elétrico qual é a relação entre a potência útil da bateria e a potência consumida pelo motor ? ELE070203
O gráfico da figura nos mostra claramente que o saldo
útil de potencial da carga VA - VB ao
sair da bateria é igual ao potencial cedido pela carga ao motor, logo
a
Pu da bateria = P consumida pelo motor |
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No circuito elétrico constituído por uma bateria e um motor elétrico qual é o valor da intensidade da corrente elétrica quando o motor está ligado e travado isto é impedido de girar ? ELE070204
Quando o motor não gira ele não realiza trabalho
mecânico e conseqüentemente a fcem é nula, uma vez que ela
representa a energia que a carga de 1C cede para realizar o
trabalho mecânico. Desta forma o motor consome energia apenas para
transformar em calor na sua resistência interna.
E = I.r + E' +
I.r', como E' = 0 então
E = I.r + I.r' >>> I =
E / (r + r') |
Qual é o rendimento no processo de transformação de energia química em mecânica num circuito elétrico constituído por uma bateria e um motor elétrico ? ELE070205
No circuito constituído por uma bateria e um motor
elétrico, a bateria transforma energia química em elétrica e o
motor transforma energia elétrica em energia mecânica. Neste
processo a energia química transformada em elétrica corresponde à
energia fornecida ao sistema e a energia elétrica transformada em
energia mecânica corresponde à energia útil. A energia elétrica
transformada em calor nas resistências internas da bateria e do motor
corresponde às "perdas" de energia. No circuito da figura teremos:
O rendimento no circuito será a razão entre a potência útil e a fornecida, isto é, h = Pu / P >>> h = E' / E |
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Como se calcula a intensidade de corrente num circuito simples com duas baterias e um resistor, onde uma das baterias está sendo carregada ? ELE070206
Quando as baterias estão em oposição, como no
circuito da figura, a bateria de maior fem é o gerador e a de menor
fem é receptor. Supondo que E1 seja maior que E2,
a bateria de fem será o gerador e conseqüentemente a corrente
circulará no sentido horário. Partindo de B no sentido da corrente escrevemos que a soma dos ganhos de potencial é igual à soma das perdas E1 = I.r1
+ E2 + I.r2 + I.R >>> |
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Como se calculam as intensidades de corrente num circuito com duas ou mais malhas contendo várias baterias e resistores ? ELE070207
Denominaremos de nó o
ponto de encontro de 3 ou mais condutores e de ramo
o trecho de circuito que liga dois nós. Para calcular as intensidades procedemos da seguinte maneira: - arbitramos uma corrente em cada ramo - escrevemos que a soma das correntes que chegam a um nó é igual a soma das correntes que saem do nó - escrevemos o valor da ddp entre dois nós e igualamos estes valores de modo a obtermos o número de equações necessárias para o cálculo dos valores das intensidades. No exemplo da figura temos dois nós e três ramos. VB + 100 - 2I1 - 50 - 2I1 = VA >>> VA - VB = 50 + 4I1 (2) VA - 20I2 = VB >>> VA - VB = 20I2 (3) VA - 10I3 + 20 - 1I3 = VB >>> VA - VB = - 20 + 11I3 (4) Comparando as igualdades (2) e (3), e (4) e (3),
obtemos: As equações abaixo formam um sistema que resolvido nos fornece os valores das intensidades de corrente. I1 = I2
+ I3 As intensidades de corrente valem aproximadamente I1
= 20,6A, I2 = 6,5A e I3 = 13,7A |
É possível calcular o potencial elétrico de um ponto num circuito elétrico ? ELE070208
Não. Só é possível calcular variações de potencial. Muitas vezes, para facilitar o entendimento, arbitramos o potencial de um ponto e desta maneira é possível avaliar o potencial de outros pontos. |
O que é terra em relação a um circuito elétrico ? ELE070209
Denominamos de terra a um grande condutor ao qual podemos
ligar o circuito elétrico. Este grande condutor poderá ser o planeta Terra. A ligação a terra é representada pelo símbolo mostrado na figura |
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Qual é o potencial elétrico convencional de terra ? ELE070210
É usual convencionar que o potencial elétrico de terra é nulo |
O que é um circuito elétrico aterrado ? ELE070211
É um circuito ligado à terra. As figuras nos mostram um circuito aterrado num só ponto e outro aterrado em vários pontos usando a terra como retorno de corrente como nos circuitos elétricos dos automóveis.
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Por que os circuitos elétricos dos automóveis são de aterramento múltiplo ? ELE070212
As principais vantagens são: - simplificação das ligações, cada dispositivo é ligado a um fio apenas, não existe o fio de retorno, uma vez que a corrente retorna pela carroceria (terra) - economia de material, são economizados o fio de retorno e os terminais deste fio - redução das perdas de energia, devido à grande seção reta, a resistência elétrica da carroceria é muito menor que a do fio que faria o retorno. |
Como calcular o potencial elétrico de um ponto de um circuito elétrico aterrado ? ELE070213
Acompanhando as variações de potencial da carga entre o
ponto considerado e a terra. Veja os exemplos a seguir: |
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O cálculo das variações de potencial da carga só pode
ser realizado conhecido o valor da intensidade de corrente, que será
determinado escrevendo que, numa volta completa da carga no circuito a
soma dos ganhos de energia é igual à soma das perdas. Acompanharemos uma carga que parte de A, passa por uma resistência e pela bateria retornando ao ponto A >>> 40 = 2.I + 16.(I / 2) >>> I = 4A O cálculo do potencial de A será realizado em função do deslocamento de uma carga do ponto A para T passando por uma resistência. VA - 16.(4 / 2) = VT >>> VA = 32V |
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O cálculo das variações de potencial da carga só pode
ser realizado conhecido o valor da intensidade de corrente, que será
determinado escrevendo que, numa volta completa da carga no circuito a
soma dos ganhos de energia é igual à soma das perdas. Acompanharemos uma carga que parte de A, passa pela resistência de 10W, por uma das resistências de 16W e pela bateria retornando ao ponto A >>> 40 = 2.I + 10.I + 16.(I / 2) >>> I = 2A O cálculo do potencial de A será realizado em função do deslocamento de uma carga do ponto A para T passando pela resistência de 10W, por uma das resistências de 16W e pela bateria de 20V. É importante notar que não há corrente no trecho B T, uma vez que não há retorno. VA - 10.2 - 16.(2 / 2) - 20 - 5.0 = VT >>> VA = 56V |
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Como calcular o potencial elétrico de um ponto de uma malha ligada a uma outra malha aterrada ?ELE070214
Acompanhando as variações de potencial da carga entre o
ponto considerado e a terra. Veja o exemplo a seguir. |
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A figura nos mostra um circuito constituído por duas
malhas ligadas por um trecho BC. No trecho BC não passa corrente, uma vez que não há retorno. Nas malhas a corrente será calculada pelo processo tradicional igualando a soma dos ganhos de energia da carga à soma das perdas de energia durante uma volta. Cálculo de I1 corrente na malha da esquerda >>> 100 = 50 + 2.I1 + 2.I1 + 20.I1 >>> I1 = 2,08A Cálculo de I2 corrente na malha da direita >>> 20 = 1.I2 + 10.I2 >>> I2 = 1,82A O cálculo do potencial de A será realizado em função do deslocamento de uma carga do ponto A para T passando pela bateria de 50V, pela bateria de 20V, pela resistência de 7W e pela resistência de 10W . É importante notar que não há corrente no trecho B C, uma vez que não há retorno. VA - 50 - 2,08.2 - 20 - 0.1 - 0.7 -1,82.10 = VT VA = 92,36V |
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