Apostila Cei - Elm - 1a. Ed. Cefet-mg 2014

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Teoria

Text of Apostila Cei - Elm - 1a. Ed. Cefet-mg 2014

  • CENTRO FEDERAL DE EDUCAO TECNOLGICA

    DE MINAS GERAIS

    DEMAT Departamento de Engenharia de Materiais - Curso Tcnico de Eletromecnica

    1 Edio

    Professor Andr Barros de Mello Oliveira

    Campus I Belo Horizonte

    Ano de 2014

    EEEMMM CCCOOORRRRRREEENNNTTTEEE CCCOOONNNTTTNNNUUU AAA PPP AAA RRR AAA OOO EEE NNN SSS III NNN OOO TTT CCC NNN III CCC OOO

  • CEFET-MG Fundamentos de Circuitos Eltricos em Corrente Contnua ii

    BIOGRAFIA DO AUTOR

    Andr Barros de Mello Oliveira nasceu em Belo Horizonte, Minas Gerais, em 17

    de julho de 1969. Formou-se em Engenharia Industrial Eltrica pelo Centro Federal

    de Educao Tecnolgica de Minas Gerais (CEFET-MG) em dezembro de 1992.

    Obteve o ttulo de Mestre em Engenharia Eltrica pela Universidade Federal de

    Minas Gerais (UFMG), em dezembro de 1998, na rea de Eletrnica de Potncia.

    Atuou como professor em escolas de formao tcnica em Belo Horizonte, como o

    SENAI, a Utramig, o SESI e o CEFET-MG, at 2001. De 2001 a 2006 foi professor

    nos cursos de Engenharia de Telecomunicaes e de Engenharia Eltrica do Centro

    Universitrio de Belo Horizonte (Uni-BH). Desde outubro de 2006 professor efetivo

    do CEFET-MG, tendo atuado em Varginha (campus VIII, Departamento de

    Mecatrnica, de 2006 a 2014,) e em Belo Horizonte (campus I, Departamento de

    Engenharia de Materiais, DEMAT, desde agosto de 2014). Atualmente professor

    no curso tcnico de Eletromecnica.

  • CEFET-MG Fundamentos de Circuitos Eltricos em Corrente Contnua iii

    Um pas se constri com Homens e Livros. (Monteiro Lobato)

    H grandes homens que fazem com que todos se sintam pequenos.

    Mas o verdadeiro grande homem aquele que faz com que todos se sintam grandes.

    (Gilbert Keith Chesterton)

  • CEFET-MG Fundamentos de Circuitos Eltricos em Corrente Contnua iv

    Apresentao

    Este texto tem por objetivo principal oferecer um material bsico de referncia

    para a disciplina Circuitos Eltricos I, do Curso Tcnico de Eletromecnica.

    O texto conta com seis captulos, numa sequencia que possibilita ao aluno

    consolidar os conceitos tericos atravs da leitura dos tpicos, dos exemplos

    resolvidos e da resoluo de problemas e exerccios.

    importante que o aluno tenha como pontos de partida conceitos

    fundamentais da eletricidade, como o conhecimento do Sistema Internacional de

    Unidades (SI), da notao cientfica e de grandezas eltricas bsicas, que sero

    vistos no primeiro captulo.

    No texto so abordados circuitos eltricos em corrente contnua (CC) e

    mtodos de resoluo, transformaes e teoremas.

    Vale salientar que o presente texto no deve substituir a

    literatura tcnica da rea de Circuitos Eltricos e Eletrnica,

    pois as referncias bibliogrficas so, alm da base desta

    obra, muito enriquecedoras em aspectos tericos e prticos.

    O bom aluno deve sempre ler e pesquisar os assuntos

    referentes a esta disciplina do curso nos excelentes livros

    editados em portugus.

    Pede-se a compreenso dos alunos e professores

    pelos eventuais erros. Assim sendo, so imensamente bem-

    vindas as crticas, sugestes e correes, que certamente

    contribuiro para a melhoria deste material didtico.

    Belo Horizonte, setembro de 2014.

    Andr Barros de Mello Oliveira.

    Fonte: http://www.scifair.org/+images/ECG.gif

  • CEFET-MG Fundamentos de Circuitos Eltricos em Corrente Contnua v

    ndice

    Captulo 1 Introduo ao Estudo de Circuitos Eltricos ....................................................... 1

    1.1 - O Sistema Internacional de Unidades - SI .......................................................................2

    1.2 Prefixos Mtricos ..................................................................................................................3

    1.3 Potncias de 10 .....................................................................................................................3

    1.4 Notao Cientfica .................................................................................................................4

    1.5 Diagramas Eltricos e Smbolos Grficos .....................................................................7

    EP Exerccios e Problemas Srie 1 ...................................................................................... 10

    1.6 Grandezas Eltricas ...........................................................................................................12

    1.6.1- Algumas Definies Bsicas .........................................................................................12

    1.6.2 A Carga Eltrica, Q .......................................................................................................13

    1.6.3 - Lei das Cargas Eltricas ...............................................................................................14

    1.6.4 - Campo Eletrosttico .......................................................................................................14

    1.6.5 Lei de Coulomb ..............................................................................................................15

    1.6.6 Diferena de Potencial (d.d.p.) ....................................................................................16

    1.6.7 Corrente Eltrica ............................................................................................................16

    1.6.8 Tenso Eltrica, V .........................................................................................................19

    EP Exerccios e Problemas Srie 2 ........................................................................................ 20

    Captulo 2 Fontes de Tenso e de Corrente. Resistncia Eltrica. .................................. 21

    2.1 Fontes de Tenso e de Corrente .....................................................................................22

    2.1.1 Fontes Independentes ..................................................................................................22

    2.1.2 Fontes Dependentes .....................................................................................................25

    2.1.3 Associao de Fontes de Tenso e de Corrente .....................................................26

    2.2 Resistncia Eltrica ............................................................................................................30

    2.2.1 - Cdigo de Cores.........................................................................................................31

    2.2.2 - Lei de Ohm ...................................................................................................................35

    2.2.3 - A Segunda Lei de Ohm ............................................................................................36

    2.2.4 A Condutncia Eltrica, G ......................................................................................37

    2.2.5 Potncia e Energia Eltricas em Circuitos Resistivos ..................................37

    Captulo 3 Circuitos Eltricos em Corrente Contnua (CC) ................................................ 41

    3.1 O Circuito Srie. Associao Srie de Resistores. ....................................................41

    3.1.1 Potncia Total em um Circuito Srie ..........................................................................43

    3.2 O Circuito Paralelo. Associao Paralelo de Resistores. ........................................44

    3.2.1 A Potncia em Circuitos Paralelo ...............................................................................45

    3.2.2 Os Circuitos Srie-Paralelo (Mistos) ..........................................................................46

    3.3 Leis de Kirchhoff .................................................................................................................47

    3.3.1 Leis de Kirchhoff de Tenso (LKT) e de Corrente (LKC) ........................................47

    3.3.2 Lei de Kirchhoff das Correntes, LKC ..........................................................................48

    3.4 Circuitos Divisor de Tenso e de Corrente ..................................................................50

    3.4.1 Regra do Divisor de tenso .........................................................................................50

    3.4.2 Divisor de corrente ........................................................................................................51

    3.5 Transformaes de Fontes ..............................................................................................53

    3.6 Transformaes de Redes: tringulo () para estrela (Y) e vice-versa ................54

  • CEFET-MG Fundamentos de Circuitos Eltricos em Corrente Contnua vi

    Captulo 4 Mtodos de Anlise de Circuitos Eltricos ........................................................ 56

    4.1 Introduo .............................................................................................................................56

    4.2 Anlise atravs das Leis de Kirchhoff ..........................................................................62

    4.2.1 Mtodo das correntes nas malhas ..............................................................................62

    4.2.2 Mtodo das correntes nas malhas no formato matricial: Ax = B ...........................63

    4.2.3 Regra de Cramer ...........................................................................................................64