Conceitos básicos de circuitos elétricos

Conceitos Básicos de Circuitos Elétricos

1. Introdução

Nesta apostila são apresentados os conceitos e definições fundamentais utilizados na análise

de circuitos elétricos. O correto entendimento e interpretação destes conceitos é essencial

para o restante do conteúdo.

2. Definição

Um circuito elétrico pode ser definido como uma interligação de componentes básicos

formando pelo menos um caminho fechado. Os componentes básicos de um circuito são os

seguintes:

• fontes de tensão dependentes ou independentes

• fontes de corrente dependentes ou independentes

• resistores

• capacitores

• indutores

As figuras 1 a 4 mostram exemplos dos elementos básicos de circuitos.

3. Grandezas Físicas Fundamentais

3.1 Corrente Elétrica

A corrente em um componente do circuito é definida como a quantidade de carga elétrica que

atravessa dois dos seus terminais por unidade de tempo. A unidade física utilizada é o

ampère, simbolizado por A.

i(t) =

dq

dt

(1)

i(t) - ampère (A) , q - coulomb (C) , t - segundos (s).

(O elétron possui carga de - 1,602 x 10-19 C )

3.2 Tensão

A tensão (diferença de potencial) entre dois pontos de um circuito é definida como a variação

do trabalho realizado por unidade de carga para movimentar esta carga entre estes dois

pontos. A unidade utilizada é o volt, simbolizado por V.

v(t) =

dW

dq

(2)

v - volt (V) , W - trabalho realizado (joule), q - coulomb (C).

3.3 Potência

É a taxa de transferência de energia para um componente. Nos circuitos elétricos ela é

definida pelo produto entre tensão e corrente em dois terminais. A unidade utilizada é o watt

(ou joule/s), simbolizado por W.

PUCRS- FENG - DEE - Disciplina de Circuitos Elétricos I - Prof. Luís Alberto Pereira - 2/8/2004

dW dq dW

⋅

=

dq dt

dt

p(t) = v(t) ⋅ i(t) =

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(3)

3.4 Energia

Energia é definida como a integral da potência ao longo do tempo. A unidade utilizada é o

joule. Outra unidade bastante utilizada na prática é o watt-segundo (W.s) e demais unidades

dela derivadas, tais como o kW-hora. (1 kW-hora equivale a 3,6.106 W.s).

dW = p ⋅ dt

(4)

Integrando-se a equação (4) entre os instantes 0 e t, resulta considerando-se W(0)=0:

t

W(t) = W(t) − W(0) = ∫ p(τ ) ⋅ dτ

0

t

W(t) = ∫ p(τ ) ⋅ dτ

(5)

0

4. Elementos de Circuitos

4.1 Fontes Independentes

A fonte ideal fornece uma determinada tensão entre seus terminais, independente das

características dos demais elementos ligados ao circuito. O sentido da corrente é considerado

positivo quando sair pelo terminal positivo e entrar pelo terminal negativo. Com esta

convenção, a potência fornecida pela fonte será positiva sempre que a fonte fornece energia

ao circuito, do contrário a potência terá um valor negativo. As fontes independentes podem

ser do tipo contínua ou alternada. A representação da fonte independente é dada na Figura

1a.

Uma bateria sem resistência interna pode ser considerada como um exemplo de fonte de

tensão contínua ideal. A tensão fornecida pela concessionária de energia elétrica, por outro

lado, é um exemplo de fonte tensão alternada.

4.2

Fontes Dependentes

O modelo de muitos componentes de uso corrente é feito por meio de fontes dependentes

(por exemplo o transistor). Desta forma a análise de circuitos também torna necessário a

utilização de fontes dependentes as quais podem ser de dois tipos: fontes de tensão

i

i

+

E

+

_

E

E(t)

E(t)

_

(a)

I

+

+

v

I

_