SISTEMAS ELÉCTRICOS E...
Transcript of SISTEMAS ELÉCTRICOS E...
1
CIRCUITOS ELÉCTRICOS
SISTEMAS ELÉCTRICOS E ELECTRÓNICOS
A electricidade é tão antiga como o Universo!
A produção em larga escala é recente e revolucionou por completo o nosso dia-a-dia
Mai-09 Dulce Godinho 2
CIRCUITOS ELÉCTRICOS
O que é um circuito eléctrico?
É um conjunto de elementos ou componentesligados com uma determinada disposição.
“Circuito” significa que a posição de partida e a posição de chegada coincidem, estando ele fechado
Os componentes são representados por símbolos normalizados
2
Mai-09 Dulce Godinho 3
Quais são os constituintes de um circuito eléctrico?
Nos circuito eléctrico há:
- Uma fonte de energia eléctrica- Receptores de energia eléctrica- Interruptores que permitem ligar ou desligar os
receptores.
CIRCUITOS ELÉCTRICOS
Mai-09 Dulce Godinho 4
CIRCUITOS ELÉCTRICOS
Símbolos normalizados (com uso internacional)• Permitem a visualização rápida e simples, bem como a
projecção dos circuitos
3
Mai-09 Dulce Godinho 5
CIRCUITOS ELÉCTRICOS
Como se esquematiza um circuito eléctrico?
Os circuitos eléctricos representam-se por meio de um esquema. A cada dispositivo faz-se corresponder um símbolo próprio.
B-interruptorA- pilhaC- motor
A B
C
Mai-09 Dulce Godinho 6
CIRCUITOS ELÉCTRICOS
Como se instalam receptores num circuito eléctrico?
É possível instalar num circuito eléctrico mais do que um receptor. A instalação pode fazer-se em duas maneiras: em série ou em paralelo.
1-interruptor2- pilha3- lâmpada
1-interruptor2- pilha3- lâmpada4 – nó5 – circuito principal6 - ramal
Só há um caminhoHá mais do que um caminho
4
Mai-09 Dulce Godinho 7
CIRCUITOS ELÉCTRICOS
O que são bons condutores e maus condutores eléctricos?
Bons condutores ou condutores eléctricos são materiais através dos quais a corrente eléctrica passa.
Maus condutores ou isoladores eléctricos são materiais através dos quais a corrente eléctrica não passa.
metais grafite
Madeira borracha plástico
PORQUÊ?
Mai-09 Dulce Godinho 8
CIRCUITOS ELÉCTRICOS
Como é constituída a matéria?
A matéria é constituída por corpúsculos, podem ser:- átomos- moléculas – grupos de átomos- iões – resultam de átomos. Quando perdem electrões originam iões positivos. Quando ganham electrões originam– iões negativos.
Núcleo
Nuvem electrónica
5
Mai-09 Dulce Godinho 9
CIRCUITOS ELÉCTRICOS
Como são constituídos os metais?
Fio de Cobre
LigaLigaçção Metão Metáálicalica
Mai-09 Dulce Godinho 10
CIRCUITOS ELÉCTRICOS
O que é a corrente eléctrica?
A corrente eléctrica é todo o movimento ordenado de cargas.
Electrões, nos metais e na grafite
Iões positivos e negativos, nas soluções condutoras
6
Mai-09 Dulce Godinho 11
CIRCUITOS ELÉCTRICOS
A corrente eléctrica tem sentido?Sim.O sentido convencional - do pólo positivo para o pólo negativo.
O sentido real – do pólo negativo para o pólo positivo
Sentido real – sentido dos electrões
Sentido convencional
Mai-09 Dulce Godinho 12
CIRCUITOS ELÉCTRICOS
A corrente eléctrica pode ser contínua ou alternada. Quando?A corrente contínua, DC ou =, quando não muda de sentido.
O corrente alternada ou alterna, AC ou ~, quando muda periodicamente de sentido.
corrente contínuacorrente alternada
7
Mai-09 Dulce Godinho 13
CIRCUITOS ELÉCTRICOS
A grandeza física que está relacionada com o número de cargas eléctricas que passam num circuito é …
Símbolo
Intensidade da corrente
Nome
Aparelho de medida
Unidade SI
Grandeza física
Intensidade da corrente
Mai-09 Dulce Godinho 14
1
2
CIRCUITOS ELÉCTRICOS
A intensidade da corrente em circuitos com lâmpadas associadas em:
série paralelo
tem o mesmo valor em qualquer ponto
I = I1= I2 = I3 =…
a intensidade da corrente no circuito principal é idêntica à soma da
intensidade da corrente nos vários ramais.
I = I1+ I2 + I3 +…
1
23
4
8
Mai-09 Dulce Godinho 15
CIRCUITOS ELÉCTRICOS
A grandeza física que está relacionada com a energia fornecida às cargas eléctricas é …
Símbolo
diferença de potencial
Nome
Aparelho de medida
Unidade SI
Grandeza física
diferença de potencial
Mai-09 Dulce Godinho 16
1
2
CIRCUITOS ELÉCTRICOS
A diferença de potencial nos terminais de uma associação de lâmpadas em …
sérieparalelo
tem o mesmo valor em qualquer dos terminais das lâmpadas
U = U1 = U2 = …
é idêntica à soma da ddp nos terminais de cada lâmpada.
U = U1 + U2 + …
21
9
Mai-09 Dulce Godinho 17
CIRCUITOS ELÉCTRICOS
A grandeza física que está relacionada com a dificuldade das cargas eléctricas passarem através de um condutor é …
Símbolo
Resistência eléctrica
Nome
Aparelho de medida
Unidade SI
Grandeza física
Resistência eléctrica
Mai-09 Dulce Godinho 18
CIRCUITOS ELÉCTRICOS
Lei de Ohm
U/II(A)U(V)
2
I (A)
U(V)
4
6
12
2
4
6
0,02
0,04
0,06
0,12
100
100
100
100
12
porque a representação gráfica éuma recta que passa pela
origem.
As duas grandezas são directamente proporcionais
porque o quociente entre pares de valores correspondentes é
constante
10
Mai-09 Dulce Godinho 19
Lei de Ohm
A diferença de potencial nos terminais de qualquer
condutor metálico filiforme, a temperatura constante, é
directamente proporcional à intensidade da corrente que
o percorre.
A expressão matemática que traduz a lei de Ohm:
Mai-09 Dulce Godinho 20
Será que num circuito eléctrico se consegue criar energia?
CIRCUITOS ELÉCTRICOS
A ENERGIA NÃO PODE SER A ENERGIA NÃO PODE SER CRIADA NEM TÃO POUCO CRIADA NEM TÃO POUCO
DESTRUDESTRUÍÍDA ELA ESTDA ELA ESTÁÁ SEMPRE SEMPRE A SER TRANSFORMADAA SER TRANSFORMADA
11
Mai-09 Dulce Godinho 21
A grandeza física que mede a rapidez com que um receptor transforma a ENERGIA é …
CIRCUITOS ELCIRCUITOS ELÉÉCTRICOSCTRICOS
Potência Eléctrica
WPSímbolo
wattPotência Eléctrica
Nome
Aparelho de medida
Unidade SI
Grandeza física
----
----
Mai-09 Dulce Godinho 22
CIRCUITOS ELCIRCUITOS ELÉÉCTRICOSCTRICOS
Potência Eléctrica - Cálculo
P =E__Δt
E = P x Δt
E = U x I x ΔtP = U x I
12
Mai-09 Dulce Godinho 23
Potência Eléctrica - Múltiplos da Unidade
CIRCUITOS ELCIRCUITOS ELÉÉCTRICOSCTRICOS
Símbolo
GW
MW
kW
PotênciaP=E/Δt
gigawatt
megawatt
quilowatt
Designação
Ggiga
Mmega
Kkilo
SímboloMúltiplos
Mai-09 Dulce Godinho 24
Energia Eléctrica - Múltiplos da Unidade
CIRCUITOS ELCIRCUITOS ELÉÉCTRICOSCTRICOS
Símbolo
GWh
MWh
kWh
EnergiaE=P x Δt
Gigawatt-hora
Megawatt-hora
Quilowatt-hora
Designação
GGiga (109)
MMega (106)
KKilo (103)
SímboloMúltiplos
13
Mai-09 Dulce Godinho 25
Atenção
ÉÉ um erro muito comum falar um erro muito comum falar em KW/h ( kilowatt por hora ) em KW/h ( kilowatt por hora ) essa unidade não existe !!essa unidade não existe !!
CIRCUITOS ELCIRCUITOS ELÉÉCTRICOSCTRICOS
Mai-09 Dulce Godinho 26
QuiloQuilowattwatt--horahora
O O kWhkWh ((quilowattquilowatt--horahora) ) éé a unidade a unidade prpráática de energia, usada para exprimir o tica de energia, usada para exprimir o ““consumoconsumo”” de energia elde energia elééctrica.ctrica.
O O kWhkWh éé a energia ela energia elééctrica consumida ctrica consumida durante uma hora de funcionamento durante uma hora de funcionamento por um aparelho cuja potência mpor um aparelho cuja potência méédia dia éé1 kW:1 kW:
CIRCUITOS ELCIRCUITOS ELÉÉCTRICOSCTRICOS
hKWKWh 111
14
Mai-09 Dulce Godinho 27
QuilowattQuilowatt--horahora (kWh) e o Joule (J).(kWh) e o Joule (J).Sendo o Sendo o quilowattquilowatt--horahora (kWh) e o Joule (J) duas (kWh) e o Joule (J) duas unidades de energia qual serunidades de energia qual seráá a relaa relaçção entre ão entre elas?elas?
CIRCUITOS ELCIRCUITOS ELÉÉCTRICOSCTRICOS
Como Como 1 kW = 1000 W1 kW = 1000 W e e 1 hora = 3600 s1 hora = 3600 s1 kW h ser1 kW h seráá equivalente a:equivalente a:
1 kWh = 1 kW 1 kWh = 1 kW ×× 1 hora 1 hora
1 kWh = 1000 W 1 kWh = 1000 W ×× 3600 s 3600 s
1 kWh = 3 600 000 J1 kWh = 3 600 000 J1 kWh = 3,6 × 106 J
Mai-09 Dulce Godinho 28
II II
Efeitos da Corrente Eléctrica
CIRCUITOS ELCIRCUITOS ELÉÉCTRICOSCTRICOS
Os electrões ao deslocarem-se no interior do condutor chocam contra os átomos do mesmo aumentando a sua agitação térmica
AUMENTO DE TEMPERATURAAUMENTO DE TEMPERATURA
EFEITO DE JOULEEFEITO DE JOULE
15
Mai-09 Dulce Godinho 29
Efeito de JouleEfeito de JouleConsiste na transformação da energia eléctrica em Calor
Uma resistência é um componente que transforma a energia eléctrica que recebe em calor .
Dizemos que ela dissipa a energia eléctrica em calor, portanto ela aquece. Se as suas dimensões não estão de acordo com a potência que ela pode dissipar então ela "queimará".
CIRCUITOS ELCIRCUITOS ELÉÉCTRICOSCTRICOS
Como se calcula?
Mai-09 Dulce Godinho 30
Efeito de Joule – Aspectos fundamentais
1. Para qualquer componente a sua potência eléctrica é dada por :
P = U.I2. Se o dispositivo é receptor P=U.I é
potência eléctrica consumida3. Se o dispositivo é um gerador então
P=U.I é a potência eléctrica fornecida
CIRCUITOS ELCIRCUITOS ELÉÉCTRICOSCTRICOS
16
Mai-09 Dulce Godinho 31
Efeito de Joule – Aspectos fundamentais
4. Para uma resistência sabemos que a relação entre d.d.p ( U ), corrente ( I ) e resistência ( R ) édada pela lei de Ohm, U=R.I
5. Se substituirmos na expressão da potência resulta
P = U.I = (R.I).I = R.I2 P = R.I2
6. Ou, se substituímos I =U/R na mesma expressão resultará
P = U.I = U.(U/R) = U2/R P=U2/R
CIRCUITOS ELCIRCUITOS ELÉÉCTRICOSCTRICOS
Mai-09 Dulce Godinho 32
Efeito de JouleEfeito de Joule
CIRCUITOS ELCIRCUITOS ELÉÉCTRICOSCTRICOS
Que utilização prática?
FUSÍVEIS
17
Mai-09 Dulce Godinho 33
Fusíveis – Como Funcionam?
CIRCUITOS ELCIRCUITOS ELÉÉCTRICOSCTRICOS
Protegem os circuitos eléctricos contra danos causados por sobrecargas de corrente
Princípio funcionamento - corrente que passa por um condutor gera calor proporcional ao quadrado de sua intensidade
Quando a corrente atinge a intensidade máxima tolerável, o calor gerado não se dissipa com rapidez suficiente, derretendo um componente e interrompendo o circuito.
PbSn
Mai-09 Dulce Godinho 34
Fusíveis – Como Funcionam?
CIRCUITOS ELCIRCUITOS ELÉÉCTRICOSCTRICOS
O chumbo funde a 327º C e o estanho, a 232º C. Se a corrente for maior do que aquela que vem especificada no fusível: 10A, 20A, 30A, etc, o seu filamento funde (derrete).
Quanto maior for a corrente especificada pelo fabricante, maior a espessura do filamento. Assim, se a espessura do filamento do fusível suporta no máximo uma corrente de 10A e por um motivo qualquer a corrente exceder esse valor, a temperatura atingida pelo filamento será suficiente para “derrete-lo”, e desta forma a corrente é interrompida.
18
Mai-09 Dulce Godinho 35
Efeito de JouleEfeito de Joule
CIRCUITOS ELCIRCUITOS ELÉÉCTRICOSCTRICOS
Que utilização prática?
RESITÊNCIASÉ um dispositivo eléctrico, componente, muito utilizado
em electrónica, com a finalidade de transformar energia eléctrica em energia térmica, a partir do material empregado, que pode ser por exemplo
carbono.
Mai-09 Dulce Godinho 36
RESISTÊNCIASRESISTÊNCIAS Fixas (ver livro pág. 120)
Variáveis (ver livro pág. 120/121)
Reóstato Potenciómetros LDR -Do inglês Light Dependent Resistor
Termistores PTC Do inglês Positive Temperature Coefficient
NTC Do inglês Negative Temperature Coefficient
CIRCUITOS ELCIRCUITOS ELÉÉCTRICOSCTRICOS
A maioria dos metais são materiais condutores, e opõe baixa resistência ao fluxo de corrente eléctrica
O corpo humano, um pedaço de plástico, ou mesmo o vácuo têm uma resistência que pode ser mensurada.
Materiais que possuem resistência muito alta são chamados isolantes ou dielétricos
19
Mai-09 Dulce Godinho 37
RESISTÊNCIASRESISTÊNCIAS Fixas (ver livro pág. 120)
Variáveis (ver livro pág. 120/121)
Reóstato Potenciómetros LDR -Do inglês Light Dependent Resistor
Termistores PTC Do inglês Positive Temperature Coefficient
NTC Do inglês Negative Temperature Coefficient
CIRCUITOS ELCIRCUITOS ELÉÉCTRICOSCTRICOS
Mai-09 Dulce Godinho 38
Reostato é uma resistência variável com dois
terminais, sendo um fixo e o outro deslizante. Geralmente são utilizados com altas correntes
Potenciómetro É um tipo de resistência variável comum,
sendo comummente utilizado para controlar o volume em amplificadores de áudio.
CIRCUITOS ELCIRCUITOS ELÉÉCTRICOSCTRICOS
20
Mai-09 Dulce Godinho 39
Termistores São resistências que variam o seu valor de
acordo com a temperatura a que estão submetidas.
A relação geralmente é directa, porque os metais usados têm uma coeficiente de temperatura positivo, ou seja se a temperatura sobe, a resistência também sobe.
Os metais mais usado são a platina, daí as designação Pt100 e Pt1000(100 porque àtemperatura 0°C, têm uma resistência de 100ohm, 1000 porque à temperatura 0°C, têm uma resistência de 1000ohm) e o Níquel (Ni100)
CIRCUITOS ELCIRCUITOS ELÉÉCTRICOSCTRICOS
Mai-09 Dulce Godinho 40
Termistores PTC e NTC são um caso particular, visto que em vez de metais
usam semicondutores
PTC - É um resistência dependente da temperatura com coeficiente de temperatura positivo. Quando a temperatura se eleva, a resistência do PTC aumenta. PTCs são frequentemente encontrados em televisores
NTC - É um resistência dependente da temperatura, mas com coeficiente negativo. Quando a temperatura sobe, sua resistência cai. NTC são frequentemente usados em detectores simples de temperaturas, e instrumentos de medidas
CIRCUITOS ELCIRCUITOS ELÉÉCTRICOSCTRICOS
21
Mai-09 Dulce Godinho 41
LDR Do inglês Light Dependent Resistor É uma resistência que varia, de acordo
com a intensidade luminosa incidida. A relação geralmente é inversa, ou seja a resistência diminui com o aumento da intensidade luminosa. Muito usado em sensores de luminosidade
CIRCUITOS ELCIRCUITOS ELÉÉCTRICOSCTRICOS
Mai-09 Dulce Godinho 42
EXERCÍCIO 11. Calcula a potência
eléctrica que o gerador fornece ao circuito ?
2. Determina a quantidade de energia eléctrica consumida pelo circuito em 30min. ? E em 2h ?
CIRCUITOS ELCIRCUITOS ELÉÉCTRICOSCTRICOS
solução