MEDIDAS E MATERIAIS

ELÉTRICOS

Aula 4

Componentes dos Circuitos Elétricos

Prof. Leandro Morais

Ementa

• Programa da Aula:

– Elementos de circuitos elétricos

• Resistores

• Fonte

Elementos dos circuitos elétricos

• Circuitos elétricos compostos por dispositivos

interligados por condutores (fios ou cabos):

– Interruptores

– Motores

– Lâmpadas

– Transformadores

• Para facilitar os processos de análise, muitas vezes

convém trabalhar com modelos físicos desses

dispositivos.

• Modelos construídos a partir de quatro elementos

básicos (ideais): resistores, indutores, capacitores e

fontes de alimentação.

Resistores

• Resistência: Grandeza que quantifica o grau de

oposição que um corpo oferece à passagem de

corrente elétrica.

• Resistores: Elementos construídos para apresentarem

resistência controlada.

• Aplicações: – Limitação de corrente elétrica

– Produção de calor

– Produção de luz – resistência do filamento das lâmpadas

incandescentes

– Dispositivos de medição de grandezas físicas (esforços

mecânicos ou temperatura)

Resistores comerciais

(a) carbono, (b) fio para aquecimento, (c) termistor (controlado por

temperatura), (d) célula de carga (controlado por esforço mecânico), (e)

LDR (controlado por luz)

Resistores

• Fixos ou variáveis

• Potenciômetros: resistência alterada mediante o

giro de um eixo ou deslizando-se um contato

Leitura de Resistores

Resistores

• Lei de Ohm: tensão U aplicada a um corpo,

circulará por ele uma corrente i, função de R

• Unidade SI: Ohm (Ω)

• Resistores comerciais variam de décimos a

milhões de ohms

• Condutância (S): Inverso da resistência

ou SI: S = Ω-1

i

UR

RS

1

U

iS

Resistores

• Resistência varia com:

– Dimensões físicas

– Material do resistor

• Dimensões físicas:

– l Comprimento

– a área de seção reta

– ρ Resistividade do material (Ωm ou Ωmm2/m)

a

lR

Resistores

• Temperatura

– Condutores metálicos: resistência diretamente

proporcional à temperatura

– Coeficiente de temperatura grandeza que relaciona a

resistência e a temperatura

– Rref resistência à temperatura de referência Tref (usual

20 ºC)

– para outra temperatura T, a resistência R será:

– SI: α 1/ºC = ºC-1

refref TTRR 1

Resistores

• Resistividade e coeficiente de temperatura

Lista de Exercícios 1

1) Calcule a resistência em Ω de um rolo de fio de cobre

de 50 metros e 6 mm² de área de seção transversal.

2) Para um rolo de 100 m de fio, qual o novo valor da

Resistência?

3) Calcule a resistência em Ω de um rolo de fio de cobre

de 50 metros e 16 mm² de área de seção transversal.

O que podemos concluir, após a realização dos

cálculos, ou seja, qual a relação entre a Resistência, a

área e o comprimento?

Resistores

• Potência Associada

– P = UI

– Pela Lei de Ohm: ou

• Energia

– Corrente i ou tensão U aplicada em um resistor R durante

um intervalo de tempo Δt

ou

2RiP R

UP

2

tRiE 2

tR

UE

2

Associação de Resistores

Lista de Exercícios 2

1) Quando uma lâmpada é ligada a uma tensão de 120V, a corrente que

flui pelo filamento da lâmpada vale 1A. Qual a potência da lâmpada?

2) De acordo com o fabricante, um determinado resistor de 100 ῼ pode

dissipar, no máximo, potência de 1 W. Qual é a corrente máxima que

pode atravessar esse resistor?

3) Calcule a corrente que percorre o filamento de uma lâmpada de 120V

e 60W?

4) Em um resistor, de resistência igual a 10 ῼ, passa uma corrente com

intensidade de 2A. Calcule a potência dissipada no resistor.

Lista de Exercícios 2

5) Em um carro, o acendedor de cigarros tem potência de 48W. A ddp no

sistema elétrico desse carro é 12V. Qual é a resistência elétrica do

acendedor de cigarros?

6) Sob tensão de 10V, um determinado resistor dissipa 5W de potência.

Qual é a resistência desse resistor?

7) O que acontecerá se ligarmos uma lâmpada com as inscrições (60W-

110V) na tensão 220V. Por quê?

Fontes

• Elementos cuja função é alimentar os circuitos

• Fornecer a energia necessária para seu

funcionamento.

• Força eletromotriz (f.e.m.)

– Tensão entre os seus terminais de saída

– Pode ser contínua ou alternada

• Podem ser classificadas em:

– Fontes de CC: tensão constante, como as pilhas e

baterias automotivas;

– Fontes de CA, saída tem-se uma tensão senoidal, como

nos alternadores.

Fontes

• (a) Fonte CC fixa

• (b) Fonte CC variável

• (c) Fonte CA

Fontes

• Carga conectada na saída da fonte

– Circulação de corrente, cuja intensidade dependerá das

exigências da carga.

• Fonte de tensão ideal

– Saída (U) independe da corrente (i) fornecida à carga

– Característica V x A é uma reta paralela ao eixo das

abscissas.

Fontes

• Na prática: Fontes reais se comportam como

ideais dentro de certo intervalo de correntes

• À medida que a carga exija correntes mais altas,

a tensão nos terminais da fonte começa a

decrescer

• Tensão nominal

– Existente nos terminais de saída quando a corrente é

zero.

– Quando não há carga conectada à fonte, os seus

terminais estão em aberto.

Fontes

Nesse caso:

U = En

• onde En é a tensão nominal da fonte.

Assim, diz-se que a tensão nominal de uma

bateria automotiva é 12 V ou que a tensão de uma

pilha AA comum é 1,5 V.

Fontes

• Resistência interna de uma fonte

– Ideal: R = 0

– Real: Sempre existe uma resistência interna que influencia nos

valores das medidas das grandezas físicas.

• A resistência interna representa todos os processos

dissipativos que ocorrem dentro da fonte e portanto não

pode ser nula em um sistema real.

Lista de Exercícios 3

1) Uma fonte de energia apresenta uma tensão de 110V quando alimenta

uma carga de 11 ῼ. Sabe-se que sua tensão nominal é de 120V. Calcule a

resistência interna desta fonte.

2) Uma bateria apresenta uma tensão de 11 V quando alimenta uma carga

de 24 ῼ. Sabe-se que sua tensão nominal é de 12 V.

a) Calcule a resistência interna desta bateria.

b) Calcule a potência dissipada na resistência interna da bateria.

c) Calcule a potência dissipada na carga.

3) Uma bateria de 6 V e resistência interna de 1 ῼ está ligado um resistor

de 11 ῼ.

(a) Calcular a corrente.

(b) Calcular a tensão da bateria (bateria = fonte com resistência interna).

(c) Calcular a potência proporcionada ao resistor externo.

(d) A potência dissipada na resistência interna da bateria.

Referências Bibliográficas

• Guedes, A. S. (2010). APOSTILA E GUIA DE AULA - MEDIDAS

ELÉTRICAS E MATERIAIS ELÉTRICOS E MAGNÉTICOS. Betim:

Faculdade Pitágoras.

• GUSSOW, Milton. ELETRICIDADE BÁSICA. 2. ed. Coleção Schaum.

São Paulo: Makron Books, 2009. ISBN: 9788577802364.