Circuitos Elétricos

Circuitos Elétricos

(Parte 1 de 2)

Circuitos Elétricos 1) Introducão Revisão sobre elementos

Fontes independentes de tensão e corrente

Estas fontes são conceitos muito úteis para representar nossos modelos de estudo de circuitos elétricos. O fato de serem chamadas de independentes significa que elas entregam tensão e corrente a um circuito sem interação com este circuito.

Fonte Dependente

Uma fonte é considerada dependente, quando o valor de tensão ou corrente fornecido pela mesma depende de algum parâmetro do circuito em estudo.

v+

i _

v = 2i+

Circuitos C e CA

Os circuitos de corrente contínua são aqueles que são submetidos a uma fonte de tensão ou corrente que ao longo do tempo não alternam sua polaridade.

tempo i tempo v v R

Os circuitos de corrente alternada são submetidos a fontes que alternam sua polaridade ao longo do tempo.

v v

Resistores elétricos são dispositivos usados em circuitos elétricos, onde se aproveita a sua resistividade para servir como carga, ou mesmo como limitador de corrente, sendo que sua resistência ao fluxo de elétrons é devidamente conhecida e medida em ohms (Ω) e simbolizado em circuitos pela letra R.

O termo carga agora passa a representar o dispositivo elétrico capaz de consumir energia elétrica.

Como carga elétrica, os resistores convertem a energia elétrica em calor, como exemplo, temos o ferro elétrico, chuveiro e forno a resistência, ou em luz como é o caso das lâmpadas incandescentes, que apesar de converter a energia elétrica em energia luminosa, ela tem um baixo rendimento, isto porque quase que a totalidade da energia fornecida é convertida em calor, um percentual em torno de 95%. E apenas 5% aproximadamente é utilizado como luz.

Todos estes efeitos, podem ser entendidos com uma simples interpretação da lei de ohm, ou seja, V = R.I, onde para alterar o valor da corrente sem modificar valor da tensão, trabalha-se com R.

REVISÃ0

Ao provocarmos a circulação de corrente por um material condutor através da aplicação de uma diferença de potencial, pode-se observar para um mesmo valor de tensão aplicada em condutores de diversos materiais que a corrente possuirá valores diferentes. Isto ocorrerá devido as características intrínsecas de cada material.

Este comportamento diferenciado da corrente, deve-se à resistência elétrica de cada material, que depende do tipo de material do condutor, comprimento, área da seção transversal e da temperatura.

Esta resistência atua como uma dificuldade à circulação de corrente elétrica, ou à circulação de elétrons.

Para haver uma melhor interpretação do fenômeno de resistência, deve-se analisar os aspectos macroscópicos e microscópicos dos diversos materiais.

Os aspectos microscópicos referem-se à estrutura da rede cristalina, do número de elétrons livres do material e a movimentação destes elétrons livres no interior do condutor. Quando os elétrons livres são impulsionados a movimentar devido a ação de uma tensão ocorrerão choques entre os próprios elétrons livres e a rede cristalina, então como efeito disto, ter-se-á uma dificuldade ao deslocamento dos elétrons.

Assim sendo, as características microscópicas que influenciam no deslocamento dos elétrons livres são:

Resistores

• a forma como estão organizados os íons na rede cristalina. • o espaçamento disponível para o movimento dos elétrons livres.

• sua velocidade média de arrastamento.

• número de íons e de elétrons livres disponíveis por unidade de volume.

Os fatores macroscópicos são:

• tipo do material que constitui o condutor • comprimento

• área da sua seção transversal

• temperatura

• tensão elétrica

Todos estes fatores irão caracterizar a resistência elétrica do material.

1A LEI DE OHM

O estudo da resistência é de grande valia na determinação da potência dos diversos equipamentos elétricos.

A expressão, matemática que permite a obtenção da grandeza resistência é a seguinte:

V = R . I , ou seja,

VR= , onde

R - é a resistência elétrica, dada em ohms, cujo símbolo é Ω (letra ômega). V - é a tensão elétrica nos terminais do dispositivo, dada em volt, cujo símbolo é V (letra V). I - é a intensidade de corrente que circula pelo dispositivo, dada em ampères (letra A)

2A LEI DE OHM

Para determinação da resistência, valendo-se dos parâmetros macroscópicos, tem-se a seguinte expressão conhecida como segunda lei de ohm:

R S=ρλ , onde ρ - (letra grega rô) é a resistividade específica do material dada em ohm vezes metro (Ω.m). λ- é o comprimento em metros (m). S - é a área da seção transversal em metros quadrados (m2).

Através da observação da expressão, pode-se verificar que o valor da resistência é diretamente proporcional ao comprimento e inversamente proporcional a área da seção transversal, em outras palavras, quanto maior o comprimento, maior a resistência. Quanto maior a área da seção transversal, menor a resistência.

A variação da resistência em função do comprimento do condutor pode ser explorada em transdutores conhecidos como extensômetros.

TABELA Resistividades ρρρρ e Coeficientes de temperatura αααα

VARIAÇÃO DA RESISTÊNCIA EM FUNÇÃO DA TEMPERATURA A influência da temperatura é demonstrada na expressão a seguir.

R = R0 (1 + α ∆θ) , onde

R - é a resistência na temperatura final expressa em ohms (Ω)

R0 - é a resistência na temperatura inicial expressa em ohms (Ω) α - coeficiente de variação da resistência com a temperatura, expressa em graus Celsius elevado a menos um (oC-1) ∆θ - é a variação da temperatura, ou seja, é a temperatura final menos a temperatura inicial, expressa em grau Celsius (oC).

Como exemplo: Um fio de cobre tem resistência de 100Ω a 20oC. Considerando α = 3,9.10- 3 oC- 1 para o cobre e temperatura final de 100oC, então sua resistência final será :

O que normalmente se observa nos condutores metálicos é o aumento da resistência em função do aumento da temperatura. Isto pode ser explicado pelo estado de agitação térmica da estrutura cristalina do material. Portanto, quanto maior o estado de agitação cristalina do material, maior será a resistência para uma grande maioria dos casos.

(Parte 1 de 2)

Comentários