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Instituto Tecnológico do Sudoeste Paulista Faculdade de Engenharia Elétrica – FEE Bacharelado em Engenharia Elétrica. Física Geral e Experimental III Prof. Ms. Alysson Cristiano Beneti. Aula 10

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f sica geral e experimental iii prof ms alysson cristiano beneti

Instituto Tecnológico do Sudoeste Paulista

Faculdade de Engenharia Elétrica – FEE

Bacharelado em Engenharia Elétrica

Física Geral e Experimental III Prof. Ms. Alysson Cristiano Beneti

Aula 10

Eletrodinâmica: 1ª Lei de Ohm, Geradores Elétricos, Associação de Resistores, Circuitos Elétricos, Potência Elétrica, Circuito RC e Semicondutores

IPAUSSU-SP

2011

slide2

Primeira Lei de Ohm

Uma ddp aplicada aos terminais de um dispositivo estabelecendo uma corrente

Gráfico da corrente i em função da ddp aplicada V quando o dispositivo é um resistor de 1000

Gráfico da corrente i em função da ddp aplicada V quando o dispositivo é um diodo semicondutor

slide3

Primeira Lei de Ohm

Dispositivo

(Resistor)

Gerador

Ler texto: “Uma visão microscópica da Lei de Ohm” Halliday, Vol.3, p.152

exemplos
Exemplos

1. Nas figuras abaixo, um resistor ôhmico esta ligado a uma bateria. Cada uma delas apresenta uma tensão diferente.

a) Calcule o valor da resistência elétrica sabendo que a intensidade da corrente que atravessa o resistor e de 0,50A no primeiro circuito. Indique o sentido convencional da corrente.

b) Sendo o mesmo resistor do item (a) calcule a intensidade de corrente que “circula” no segundo circuito elétrico e indique o seu sentido convencional.

exemplos1
Exemplos

2. Um estudante, num laboratório de Física, usando aparelhos adequados de medição, fez diversas medidas de tensão elétrica num resistor e também das respectivas intensidades de corrente elétrica. Com isso, conseguiu uma ta bela de da dos que lhe permitiu esboçar o gráfico abaixo.

Determine a resistência elétrica do circuito.

3. Medindo-se a corrente eletrica (I) e a diferenca de potencial (V) em um resistor, registraram-se os valores abaixo tabela dos:

a) Faca um esboço do gráfico da diferença de potencial V em função da corrente i.

b) Calcule o valor da resistência R do resistor.

slide6

É um dispositivo que converte energia não elétrica em energia elétrica.

Química

Pilhas, Baterias

Hidráulica

Hidrelétricas

Térmicas

Termelétricas e Termonucleares

Marés

Solar

Ventos

Eólica

slide7

Símbolos dos geradores elétricos:

Gerador ideal CC

(Corrente Contínua)

Gerador CA

(Corrente Alternada)

Gerador real CC

(Corrente Contínua)

exemplos2
Exemplos

1. Determine a resistência equivalente entre os terminais A e B:

exemplos3
Exemplos

2. Determine a resistência equivalente entre os terminais A e B:

3. No trecho de circuito abaixo, calcule os valores de i e R:

slide13

Os circuitos elétricos podem ser muito simples como o de uma lanterna, até muito complexos, como é o caso de uma “placa mãe” de um microcomputador.

Vamos começar com os mais simples, os circuitos compostos por pilhas e resistores.

Pode ser representado por símbolos

O circuito real abaixo:

exemplos4
Exemplos

1. O circuito abaixo e formado por quatro resistores e um gerador ideal que fornece uma tensão V = 10 volts. O valor da resistência do resistor R e desconhecido. Na figura, estão indicados os valores das resistências dos outros resistores. Determine o valor de R, sabendo que a corrente em R1 é igual a 255,102mA.

exemplos5
Exemplos

2. No circuito abaixo esquematizado, determine o valor da d.d.p. indicada pelo voltímetro V quando a chave está aberta e quando está fechada.

slide16

É a taxa de conversão de energia elétrica em outro tipo de energia em cada intervalo de tempo.

Nos circuitos elétricos, relacionando à 1ª Lei de Ohm:

exemplos6
Exemplos

1. Calcule a potência dissipada no resistor R1 no circuito abaixo:

slide18

Um capacitor que está sendo carregado se comporta inicialmente como um fio comum. Após um longo período de tempo o capacitor se comporta como um fio interrompido.

Constante de Tempo de Carga e Descarga

slide19

Carga do Capacitor

f.e.m gerador

Capacitância

Tempo de Carga

Resistência

Carga

Corrente de Carga

Nº de Neper

2,71828...

slide20

Descarga do Capacitor

Carga inicial

Tempo de Carga

Capacitância

Resistência

Carga

Corrente de Descarga

Nº de Neper

2,71828...

exemplos7
Exemplos

1. Um capacitor de 1C e um resistor de 2K são ligados em série, alimentados com uma fonte de 10V, conforme o circuito. A chave S é manobrada para a posição carga. Determine (a) a carga do capacitor após 4ms da ligação da chave, (b) a corrente de carga após 2ms de ligação da chave. Após 10ms, a chave foi comutada para a posição descarga. Determine (c) a carga após 7ms a chave ter sido acionada e (d) os gráficos qxt e ixt para a carga.

slide22

Constituem a base da revolução da microeletrônica. Veja a tabela:

Vemos que o silício possui um nº muito menor de portadores de carga, uma resistividade muito maior e um coeficiente de temperatura da resistividade que é ao mesmo tempo elevado e negativo. Assim, enquanto a resistividade do cobre aumenta quando a temperatura aumenta, a resistividade do silício diminui.

O silício puro apresenta uma resistividade tão alta que se comporta como um isolante e, portanto parece não ter nenhuma utilidade em circuitos eletrônicos.

Ler pág. 156 e 157 Halliday, Vol.3

slide23

Entretanto, a resistividade do silício pode ser reduzida de forma controlada pela adição de pequenas quantidades de átomos de “impurezas”, um processo conhecido como dopagem. Observe na tabela valores da resistividade do silício puro dopado com impurezas diferentes:

slide24

Um semicondutor tem as mesmas propriedades de um isolante, exceto pelo fato de que a energia necessária para liberar alguns elétrons é um pouco menor.

Através da dopagem podemos controlar a concentração de portadores de carga e assim modificar as propriedades elétricas do material.

São exemplos de dispositivos construídos com este princípio:

Diodos

Transistores

Circuitos integrados (CI)

TRIAC

DIAC