Circuitos e Sistemas Elétricos

Aluno: Victor Portavales SilvaProfessor: Jorge Luiz do NascimentoDisciplina: Introdução à Engenharia ElétricaUFRJ, 19/8/2007

Índice:

1-Introdução...........................................................................................2

2-Definindo Bons Condutores e Maus condutores................................2

3-Grandezas elétricas............................................................................3

4-Corrente Alternada e Corrente Contínua............................................5

5-Outros Conceitos Básicos..................................................................6

6-Diferenças entre Circuitos e Sistemas Elétricos.................................7

7-Circuitos Elétricos...............................................................................8

8-Sistemas Elétricos..............................................................................9

9-Conclusão.........................................................................................11

Bibliografia...........................................................................................12

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1-Introdução:O referente texto aborda de maneira clara e sucinta o tema “Circuitos e

Sistemas Elétricos”, para tal, são também abordados conceitos básicos de eletrônica e eletricidade, como, por exemplo, as principais grandezas elétricas e suas definições, bem como outras conceituações básicas. Como necessitamos das definições de bons e maus condutores para entender qualquer assunto que envolva eletrônica e eletricidade, devemos começar pelo referido tema.

2-Definindo Bons Condutores e Maus Condutores:O conceito de bons e maus condutores é bem simples. Bons condutores

elétricos são materiais com grande capacidade de conduzir eletricidade, ou seja, são aqueles que possuem muitos elétrons livres, que podem ser facilmente ordenados gerando então uma corrente elétrica. Já os maus condutores possuem poucos ou nenhum elétron livre, o que significa que a diferença de potencial entre dois pontos separados por ele necessita ser muito grande para gerar corrente. O ar, por exemplo, é um mau condutor. Apesar disso, quando há uma diferença de potencial muito grande entre a terra e a atmosfera acontece o fenômeno conhecido como raio. Os raios nada mais são que grandes descargas elétricas através do ar.

Exemplos de Bons condutores:

Fio de cobre, o condutor mais utilizado na transmissão de energia.

Resistor, o componente eletrônico mais simples.

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Exemplos de maus condutores:

O plástico é um mau condutor, e por isso é utilizado no encape de fios.

Capacitores possuem substâncias dielétricas em sua construção, sendo elas más condutoras.

3-Grandezas Elétricas:As grandezas elétricas foram criadas para que se possa estudar e analisar

com mais facilidade acontecimentos de cunho físico. Sendo assim, o ramo Eletricidade, dentro de física, estuda o movimento dos elétrons em um condutor e suas conseqüências, como por exemplo a geração de um campo elétrico, ou a transmissão de energia entre dois pontos, dentre outras atividades.

As quatro grandezas principais em eletricidade são: corrente, tensão, resistência e potência. Comecemos então a defini-las:

Corrente Elétrica:Por definição, a Corrente Elétrica mede o fluxo de elétrons que passa pela

seção reta de um condutor em um determinado tempo. Sua unidade é o Ampére(A), e foi atribuída a letra I para designá-la.

Como o conceito de Corrente Elétrica é muito antigo, ficou definido que o sentido da corrente elétrica é sempre do pólo positivo para o pólo negativo, já que naquela época acreditava-se que os portadores de carga possuíam carga negativa, porém, com os avanços da ciência e a descoberta do elétron passamos

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a saber que na verdade os portadores possuem carga negativa, como pode ser visto na figura abaixo:

A imagem mostra o fluxo ordenado de elétrons e apresenta o sentido da corrente, que é sempre contrário ao do fluxo de elétrons.

Tensão:Tensão e diferença de potencial designam exatamente o mesmo

acontecimento, ou seja, a diferença de potencial elétrico entre duas cargas. Sua unidade é o Volt(V) e a letra que a designa é a letra U.

Para explicar o que é tensão comumente utiliza-se uma analogia à pressão hidráulica entre dois pontos de um sistema. Quanto maior a pressão hidráulica maior será o fluxo de líquido entre os dois pontos. E assim também é com a tensão em relação à corrente.

Caixa d’água, uma analogia que facilita o entendimento do conceito de tensão.

Resistência:A resistência elétrica é a capacidade um material a se opor à corrente

elétrica. Ou seja, quanto maior a resistência de um material, menor será a corrente que o atravessa, quando se tem uma tensão fixa. Sua unidade é o Ohm(Ω) e a letra correspondente a ela é o R.

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Resistor, uma aplicação prática do conceito de resistência em sistemas elétricos.

Potência:Potência Elétrica é a quantidade de energia concedida por uma fonte em

um determinado período de tempo. A unidade da potência no sistema internacional de medidas é o Watt(W), e a letra para designar potência é o P.

Há outras grandezas elétricas importantes, porém essas as principais e mais comumente utilizadas.

4-Corrente Alternada e Corrente Contínua:O estudo de eletricidade no passado se concentrava basicamente na

análise da corrente contínua. A criação da pilha de Volta, em 1800, foi um grande marco no estudo da geração de eletricidade, e foi a base para todas as pilhas e baterias atuais.

A corrente alternada só recebeu a devida atenção quando houve a necessidade de se transmitir eletricidade por longas distâncias. Além disso, a corrente alternada também possui a vantagem de ser de mais fácil fabricação. O que foi um fator decisivo na escolha dela para ser empregada nos sistemas elétricos urbanos.

Enquanto a corrente contínua(DC) consiste em um fluxo constante de elétrons por um condutor, a corrente alternada(AC), é na verdade o movimento dos elétrons em sentidos diferentes com o decorrer do tempo. Na prática é como se os elétrons fossem em um sentido, parassem, e voltassem.

Para entender melhor como isso funciona basta entender bem como a corrente alternada é fabricada. O que se faz é utilizar o giro de um ímã para criar fluxo de elétrons em um fio condutor através da variação de campo magnético. Quando o pólo positivo do ímã está próximo ao condutor os elétrons são atraídos por ele, indo em um sentido. Entretanto, quando o ímã gira os elétrons são repelidos pelo pólo negativo, indo então no sentido contrário.

O gráfico tempo x corrente, da corrente alternada, mostra que em certos momentos a corrente se torna negativa, ou seja, tem seu sentido alterado.

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A imagem mostra alguns exemplos de gráficos tempo x corrente. Respectivamente: senóide, onda quadrada, onda triangular e dente de serra.

5-Outros Conceitos Básicos:Antes de adentrar no assunto “Circuitos e Sistemas Elétricos” faz-se

necessário tomar conhecimento de alguns outros conceitos básicos muito importantes no estudo de eletricidade. São eles os conceitos de fonte e carga.

Fontes:Em eletricidade fontes elétricas são dispositivos capazes de fornecer corrente elétrica a uma carga. São exemplos de fontes: pilhas, baterias, rede elétrica residencial, usinas, etc.

Exemplos de Fontes:

Pilhas Bateria

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Esquema de uma Usina Hidrelétrica

Cargas:Cargas são dispositivos elétricos capazes de consumir energia. São

exemplos de cargas: resistores, aparelhos elétricos e eletrônicos, motores, etc.

Exemplos de Cargas:

Resistor Televisão

6-Diferenças entre Circuitos e Sistemas Elétricos:A diferença entre os dois é bem sublime, e muitas vezes os dois são

confundidos até mesmo por profissionais da área elétrica. Um modo fácil de diferenciar os dois está na existência material. Ou seja, a diferença entre os dois é basicamente existir ou não materialmente. O que ocorre é que se nomeia Sistema Elétrico qualquer instalação, aparelho ou máquina elétrica que exista fisicamente. Sendo assim, os Circuitos Elétricos são as plantas e esquemáticos de Sistemas Elétricos.

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7-Circuitos Elétricos:Como dito anteriormente, nomeiam-se Circuitos Elétricos os esquemáticos

de Sistemas Elétricos. Eles são fundamentais no projeto de instalações e máquinas elétricas, pois mostram o funcionamento delas. E podem ser lidos por quaisquer técnicos ou engenheiros, sendo assim uma maneira prática e precisa transmitir o modo de operação do projeto. Os circuitos também desempenham um importante papel na parte de manutenção de aparatos tecnológicos, pois o conserto dos mesmos se torna difícil sem uma compreensão clara do circuito, já que na maioria dos casos não é possível entender o funcionamento do aparelho olhando apenas para o sistema elétrico em si. Para que se facilite o processo de leitura de circuitos há vários padrões de desenho técnico.

Exemplos de Circuitos Elétricos:

Circuito Elétrico Simples.

Circuito RLC.

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8-Sistemas Elétricos:Como já se pode imaginar, Sistemas Elétricos são a finalidade de qualquer

projeto na área de eletricidade. Eles são responsáveis pela geração, distribuição, e até mesmo utilização da energia elétrica. Sendo portanto a representação material de idéias. Quanto à função, os Sistemas Elétricos possuem diversas classificações, tais como: Sistemas de Potência, de Medição, Proteção, Comunicação e etc.

Abordaremos agora as principais subdivisões dos Sistemas Elétricos:

Sistemas de Potência:Esse tipo de sistema é responsável pela geração de energia.

Exemplos:

Usina Hidrelétrica de Itaipu. Usina Termelétrica de Santa Cruz.

Sistemas de Medição:Os sistemas de medição são responsáveis por medir grandezas elétricas.

Exemplos:

Multímetro.

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Sistemas de Distribuição:Sistemas de Distribuição são responsáveis por abastecer de energia os

municípios.

Exemplos:

Torres de Distribuição de Energia.

Sistemas de Proteção:Esse tipo de sistema processa sinais com o intuito de proteger aparelhos

quanto à danificações por mau uso ou por flutuações da rede.

Exemplos:

Filtro com circuito de proteção contra flutuações na rede.

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9-Conclusão:Para se entender plenamente qualquer assunto no âmbito da engenharia é

necessário dominar conceitos e definições básicas para então conseguir visualizar projetos e conceitos mais complicados. Sendo assim, saber pesquisar corretamente e utilizar as ferramentas de informação com maestria são parte fundamental do aprendizado de engenharia. Conseqüentemente, para se tornar um profissional qualificado é preciso saber como e onde encontrar as informações que se quer, poupando assim tempo e esforço, e otimizando qualquer atividade no ramo.

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Bibliografia:

BAZZO, Walter A.; TEIXEIRA, LuizIntrodução á Engenharia: Conceitos, Ferramentas e Comportamentos.Florianópolis: Editora da UFSC, 2006. 270 p.

MALVINO, Albert P.Princípios de Electrônica, vol I e IISão Paulo: McGraw-hill, 2000. 523p.

http://images.google.com/ (Google Imagens; 15:16 de 19/8/2007)http://wikipedia.org/ (Wikipédia, a Enciclopédia Livre; 16:03 de 19/8/2007)

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