Instituto Tecnolgico do Sudoeste Paulista Faculdade de Engenharia

Instituto Tecnológico do Sudoeste Paulista Faculdade de Engenharia Elétrica – FEE Bacharelado em Engenharia Elétrica Aula 10 Eletrodinâmica: 1ª Lei de Ohm, Geradores Elétricos, Associação de Resistores, Circuitos Elétricos, Potência Elétrica, Circuito RC e Semicondutores Física Geral e Experimental III Prof. Ms. Alysson Cristiano Beneti IPAUSSU-SP 2012

Primeira Lei de Ohm A corrente que atravessa um dispositivo é sempre diretamente proporcional à ddp aplicada ao dispositivo. Um dispositivo obedece à Lei de Ohm se a resistência do dispositivo não depende da ddp aplicada. Uma ddp aplicada aos Gráfico da corrente i em terminais de um função da ddp aplicada V dispositivo estabelecendo quando o dispositivo é uma corrente um resistor de 1000 Gráfico da corrente i em função da ddp aplicada V quando o dispositivo é um diodo semicondutor

Primeira Lei de Ohm A microeletrônica moderna, e portanto boa parte da tecnologia atual, depende quase que totalmente de dispositivos que não obedecem a Lei de Ohm. Gerador Dispositivo (Resistor) Ler texto: “Uma visão microscópica da Lei de Ohm” Halliday, Vol. 3, p. 152

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, 50 A 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.

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 tabela de dados 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.

Gerador Elétrico É um dispositivo que converte energia não elétrica em energia elétrica. Química Pilhas, Baterias Marés Hidráulica Hidrelétricas Solar Térmicas Termelétricas e Termonucleares Ventos Eólica

Gerador Elétrico Símbolos dos geradores elétricos: Gerador ideal CC (Corrente Contínua) Gerador real CC (Corrente Contínua) Gerador CA (Corrente Alternada)

Associação de Resistores

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

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:

Circuitos Elétricos

Circuitos Elétricos

Circuitos Elétricos 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. O circuito real abaixo: Pode ser representado por símbolos

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 R 1 é igual a 255, 102 m. A.

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.

Potência Elétrica 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:

Exemplos 1. Calcule a potência dissipada no resistor R 1 no circuito abaixo:

Circuito RC 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

Circuito RC Carga do Capacitor f. e. m gerador Capacitância Carga Tempo de Carga Resistência Nº de Neper 2, 71828. . . Corrente de Carga

Descarga do Capacitor Carga inicial Circuito RC Tempo de Carga Capacitância Resistência Carga Nº de Neper 2, 71828. . . Corrente de Descarga

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

Semicondutores Constituem a base da revolução da microeletrônica. Veja a tabela: Propriedade Cobre Silício Tipo de Material Metal Semicondutor Densidade de portadores de carga, m-3 8, 49. 1028 1. 1016 Resistividade, . m 1, 69. 10 -8 2, 5. 103 Coeficiente de temperatura da resistividade, K-1 +4, 3. 10 -3 -70. 10 -3 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

Semicondutores 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:

Semicondutores 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