ELETROTCNICA

Unidade 02 Grandezas Eltricas

Estrutura Atmica da Matria

As propriedades eltricas dos materiais podem ser explicadas a partir de sua estrutura atmica.

Rutherford props o seguinte modelo:

Condutores e Isolantes

Condutores IsolantesCondutores Isolantes

Pequenas quantidades de energia so suficiente para produzir eltrons-livres.

Eltrons-livres s podem ser gerados custa de altssimas

quantidades de energia.

Mesmo temperatura ambiente, a densidade de

eltrons-livres alta.

Ex: cobre, alumnio, ouro

A densidade de eltrons-livres muito pequena, qualquer que seja a temperatura.

Ex: borracha, madeira, papel

No Confuda o Significado!

Alguns termos tem duplo significado:

Tenso Eltrica A Origemdos Fenmenos Eltricos

A tenso uma grandeza que expressa a quantidade de energia necessria para deslocar uma carga q entre dois pontos A e B de um condutor.

Smbolo: V ou v(t)

Unidade: volt (V)

Submultiplos: quilovolt (kV) = 103 V milivolt (mV) = 10-3 V microvolt (V) = 10-6 V

Como se Representa a TensoEltrica?

A tenso eltrica ser caracterizada inicialmente por dois parmetros:

E energia eltrica em Joule (J)

q carga eltrica (C)

Um sinal negativo antecedendo o mdulo da tenso eltrica indica que sua polaridade contrria real.

Medidores de Tenso Eltrica: Voltmetros e Osciloscpios

Formas de se obter TensoEltrica?

Formas de se Obter TensoEltrica?

O termo CC virou sinnimo de funes invariveis com o tempo. Tenso CC aquela que mantm inalterados o mdulo e a polaridade.

Tenso Contnua (CC) vsTenso Alternada (CA)

V

O termo CA virou sinnimo de funes que variam de forma senoidal. Tenso CA aquela cuja forma de onde cclica e se assemelha a uma senide.V

+Vpico

- Vpico

O que Corrente Eltrica?

Movimento ordenado de cargas eltricas devido aplicao de um diferena de potencial (d.d.p., tenso).

Smbolo: I ou i(t)

Unidade: ampre (A)

Submultiplos: quiloampre (kA) = 103 A miliampre (mA) = 10-3 A microampre (A) = 10-6 A

Como se Representa a CorrenteEltrica?

A corrente ser caracterizada inicialmente por dois parmetros:

Um sinal negativo antecedendo o mdulo da corrente indica que seu sentido o oposto da seta.

q carga eltrica em Coulombs (C)

t tempo em segundos (s)

Que Tipo de Carga se Movimenta nos Condutores?

Porque o sentido convencional mais utilizado? Por tradio histrica: na Fsica, o conceito de carga bsica positiva sempre foi mais utilizado.

Medidores de CorrenteEltrica: Ampermetros

Efeitos e Aplicaes da Corrente Eltrica

Corrente Contnua vsCorrente Alternada

CC vs CA: Uma Guerra entre Genius do Passado

Converso CA -> CC

Retificao: transformao CA -> CC.

muito utilizada em equipamentos portteis e circuitos que necessitam de alimentao CC.

Converso CC -> CA

Inverso: transformao CC -> CA.

utilizada em circuitos que funcionam m CA, mas so alimentados por fontes CC.

CC vs CA: Prs e Contras

Potncia Eltrica

A potncia (p) expressa a velocidade com que a energia em um dispositivo est sendo transformada.

Submltiplos: megawatt (MW) = 106 W Smbolo: P ou p(t)

Clculo de potncia em equipamentos eltricos

Submltiplos: megawatt (MW) = 106 Wquilowatt (kW) = 103 Wmiliwatt (mW) = 10-3 W

Smbolo: P ou p(t) Unidade: Watt (W)

Medidores de Potncia Eltrica

Balano de Potncias

Nos circuitos eltricos existem elementos que fornecem energia e outros que a absorvem, transformando-a em outras modalidades de energia. Por conveno tem-se:

O balao de potncia considera a potncia total fornecida e a potncia total absorvida. Em obedincia Lei de Lavoisier, elas devem ser iguais:

Costuma-se chamar de fonte de alimentao dispositivos que fornecem potncia e carga queles que a absorvem.

outras modalidades de energia. Por conveno tem-se:

Como saber se a potncia de um elemento positiva ou negativa?

Simplesmente observando a relao entre o sentido da corrente e a polaridade da tenso no elemento.

Exemplos:

Potncia Eltrica x Mecnica

Exemplo de um sistema eltrico: o motor eltrico.

Rendimento (): indica o quanto de potncia (ou energia) perdido na operao do sistema:

Pe Potencia de Entrada

Ps Potencia e Sada

Conceito de Potncia EltricaGeneralizado

A energia eltrica paga pelos consumidores corresponde a integral no tempo da parcela ativa da potncia aparente e normalmente indicada em kWh.

A potncia reativa deve ser minimizada, pois, embora no represente a energiaentregue carga, aumenta as perdasJoule nas linhas de transmisso devido aovai-e-vem da corrente reativa! Corrente reativa como Motorista e Trocador emum nibus: so transportados para todo lado, mas no descem nunca!

Conceito de Potncia EltricaGeneralizado

Os sistemas A e B podem ser eltricos, trmicos, hidrulicos, mecnicos, etc.

Os sistemas A e B s se conhecero mutuamente se ocorrer transferncia de energia entre eles. Vale notar que so necessrias duas variveis para Vale notar que so necessrias duas variveis para

representar a energia transferida.

Sistema A

Sistema B

V

i

tempoEnergiaPotncia =

Conceito de Potncia EltricaGeneralizado

Genericamente so identificadas uma varivel de esforo e uma varivel de fluxo (circulao ou escoamento), cujo produto corresponde potncia transferida entre A e B.

Conforme j visto a potncia: a variao da Energia no tempo, i.e., ela calculada

matematicamente como o produto de duas variveis:matematicamente como o produto de duas variveis:

Exemplos de potncia:

fluxoEsforoPotncia =

Potncia Varivel SobreEsforoVarivel Atravs

Fluxo Unidades

Eltrica V (Tenso) I (Corrente) V.A

Mecnica T (Torque) w (Vel. Angular) N.m . rad/s

Mecnica (Translao) F (Fora) v (Vel. Linear) N . m/s

Hidrulico P (Presso) Q (vazo) N/m2 . m3/s

Energia

um conceito intuitivo, que indica a capacidade de um sistema realizar trabalho. Num circuito eltrico pode ser interpretada como a grandeza capaz de alterar o comportamento das cargas eltricas.

Smbolo: E ou e(t) Unidade: Joule (J)

A energia eltrica pode ser obtida a partir de outras formas de energia (mecnica, solar, nuclear, etc.). Ela tambm pode ser facilmente convertida em outras formas de energia:

Smbolo: E ou e(t) Unidade: Joule (J)

Energia

Acstica

TrmicaFormao de campos

ELTRICA

LuminosaMecnica

de campos

Energia e o Nosso Bolso

O consumo de energia eltrica um dos componentes da estrutura tarifria. Os consumidores so divididos em: Grupos: de acordo com os nveis da tenso de alimentao Classes: de acordo com a natureza da atividade exercida. Classes: de acordo com a natureza da atividade exercida.

O valor do kWh diferenciado de acordo com o grupo e a classe do consumidor.

Medidores de Energia Eltrica

Terminologia Utilizada nosSistemas Tarifrios

Caractersticas Nominais Tpicasde Aparelhos Eletroeletrnicos

Caractersticas Nominais Tpicasde Aparelhos Eletroeletrnicos

Referncias

TIPLER, P. A. Fsica. 4. Edio, LTC, RJ, 2000.

DORF, R. C.; SVOBODA, J. A. Introduo aos CircuitosEltricos. 5. Edio. Editora LTC. Rio de Janeiro, RJ, 2003

OMALLEY, J. Anlise de Circuitos. 2. Edio, Makron Books,SP, 1994.SP, 1994.

GUSSOW, M. Eletricidade Bsica. 2. Edio, Pearson MakronBooks, SP, 1997.

GUIMARES, M. Notas de aula terica. FEELT, UniversidadeFederal de Uberlndia.

Material elaborado por Hugo Csar Coelho Michel comrevises e adaptaes de Breno Augusto Ribeiro Ardes.