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DESCRIÇÃO
Esta obra destina-se a apoiar o ensino de circuitos eléctricos de corrente contínua e alternada sinusoidal, quer a estudantes de Engenharia Electrotécnica, quer a estudantes de outros ramos de Engenharia ou de outras ciências exactas. É pressuposto que o leitor típico deste livro tenha conhecimentos ao nível do 12º ano de escolaridade. Não são necessários quaisquer conhecimentos prévios de Física, nomeadamente sobre os campos Eléctrico e Magnético. Uma obra útil também para professores e estudantes do ensino secundário e profissional.
Em relação à 3ª Edição foram realizadas mais de uma centena de alterações no texto, nas figuras e no aspecto gráfico do livro. Foram também acrescentados cerca de três dezenas de novos Exercícios Propostos, que se consideraram de interesse por serem suficientemente diferentes dos já existentes.
CONTEÚDOS
- O Fenómeno de Condução de Corrente Eléctrica
- Grandezas Eléctricas
- Métodos Básicos de Análise
- Fontes de Energia Eléctrica
- Métodos Gerais de Análise
- Circuitos Não Lineares
- Condensadores e Bobinas
- Corrente Alternada
- Exercícios Propostos
- Soluções dos Exercícios Propostos
PÚBLICO ALVO
- Estudantes de Engenharia Electrotécnica
- Estudantes de outros ramos de Engenharia ou de outras ciências exactas
- Professores e estudantes do ensino secundário e profissional
O(S) AUTOR(ES)
Vítor Meireles
Licenciado em Engenharia Electrotécnica (FEUP) e Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores (FEUP). O trabalho da sua tese de mestrado (“O Sistema Tutorial SUD”) foi distinguido com o 1º prémio na respectiva categoria no II Concurso Nacional de Software Educacional (promovido pelo Projecto Minerva e pelo Ministério da Educação). Foi assistente do Gabinete de Física do Departamento de Engenharia Electrotécnica da FEUP. Foi Assistente do Departamento de Física do ISEP, sendo actualmente Professor Adjunto nesta Escola. Tem prestado colaboração a outras escolas de ensino superior e não superior.
ÍNDICE
Agradecimentos
Prefácio
Introdução
1. O FENÓMENO DE CONDUÇÃO DE CORRENTE ELÉCTRICA
1.1. O ÁTOMO
1.2. A NATUREZA DESCONTÍNUA DA CARGA ELÉCTRICA
1.2.1. A EXPERIÊNCIA DE J. J. THOMPSON (1894)
1.2.2. A EXPERIÊNCIA DE MILLIKAN (1910)
1.3. NOÇÃO DE CORRENTE ELÉCTRICA
1.3.1. ISOLADORES E CONDUTORES
1.3.1.1. Meios dieléctricos ou isoladores
1.3.1.2. Meios bons condutores
1.3.1.3. Conclusões
1.4. CONDUÇÃO ELÉCTRICA EM SÓLIDOS, LÍQUIDOS E GASES
1.4.1. NÍVEIS ENERGÉTICOS DO ÁTOMO
1.4.2. FORMAÇÃO DE IÕES ENERGIA DE IONIZAÇÃO
1.4.3. CONDUÇÃO EM SÓLIDOS
1.4.3.1. Bandas de energia em estruturas cristalinas
1.4.3.2. Isoladores e semicondutores
1.4.3.3. Metais
1.4.4. CONDUÇÃO EM LÍQUIDOS - ELECTRÓLISE
1.4.5. CONDUÇÃO EM GASES
2. GRANDEZAS ELÉCTRICAS
2.1. CORRENTE ELÉCTRICA
2.1.1. EQUAÇÃO DE DEFINIÇÃO DE CORRENTE ELÉCTRICA
2.1.2. VELOCIDADE DE ARRASTAMENTO DE ELECTRÕES NUM CONDUT. METÁLICO
2.1.3. SENTIDO DA CORRENTE ELÉCTRICA
2.1.4. EFEITOS DA CORRENTE ELÉCTRICA
2.1.4.1. Efeito de Joule
2.1.4.2. Força de Laplace
2.1.5. AS UNIDADES AMPERE E COULOMB
2.2. RESISTÊNCIA DE UM CONDUTOR
2.2.1. RESISTÊNCIA DE UM CORPO HOMOGÉNEO DE SECÇÃO CONSTANTE
2.2.2. VARIAÇÃO DA RESISTÊNCIA COM A TEMPERATURA
2.3. TRANSFERÊNCIAS DE ENERGIA NUM CIRCUITO ELÉCTRICO
2.3.1. TENSÃO
2.3.2. FORÇA ELECTROMOTRIZ DE UMA FONTE
2.3.3. POTÊNCIA ELÉCTRICA
2.3.4. ANALOGIA COM UM SISTEMA MECÂNICO
2.4. ESQUEMA OU DIAGRAMA DE UM CIRCUITO
3. MÉTODOS BÁSICOS DE ANÁLISE
3.1. LEIS DOS CIRCUITOS ELÉCTRICOS
3.1.1. LEI DE OHM
3.1.2. LEI DE KIRCHHOFF DAS MALHAS OU DAS TENSÕES
3.1.3. LEI DE KIRCHHOFF DOS NÓS OU DAS CORRENTES
3.2. EQUIVALÊNCIA ELÉCTRICA
3.2.1. RESISTÊNCIA EQUIVALENTE A UMA ASSOCIAÇÃO DE RESIST. EM SÉRIE
3.2.2. RESISTÊNCIA EQUIVALENTE A UMA ASSOCIAÇÃO DE RESIST. EM PARALELO
3.2.3. RESISTÊNCIA EQUIVALENTE A UMA ASSOCIAÇÃO SÉRIE - PARALELO
3.3. MÉTODO DA RESISTÊNCIA EQUIVALENTE
3.4. TRANSFORMAÇÃO TRIÂNGULO - ESTRELA
3.5. DIVISORES DE TENSÃO E DE CORRENTE
3.5.1. DIVISOR DE TENSÃO
3.5.2. DIVISOR DE CORRENTE
3.6. CIRCUITO ABERTO E CURTO-CIRCUITO
3.7. APARELHOS DE MEDIDA
3.7.1. MEDIÇÃO DE RESISTÊNCIAS
3.7.1.1. Método do voltímetro - amperímetro
3.7.1.2. Ponte de Wheatstone
4. FONTES DE ENERGIA ELÉCTRICA
4.1. FONTE IDEAL DE TENSÃO
4.2. FONTE REAL DE TENSÃO
4.2.1. POTÊNCIAS NUM ELEMENTO COM F.E.M. CONSIDERADO COMO UMA FONTE REAL DE TENSÃO
4.2.2. APROXIMAÇÃO A FONTE IDEAL DE TENSÃO
4.3. FONTE IDEAL DE CORRENTE
4.4. FONTE REAL DE CORRENTE
4.4.1. POTÊNCIAS NUM ELEMENTO COM F.E.M. CONSIDERADO COMO UMA FONTE REAL DE CORRENTE
4.4.2. APROXIMAÇÃO A FONTE IDEAL DE CORRENTE
4.5. EQUIVALÊNCIA ENTRE FONTE REAL DE TENSÃO E FONTE REAL DE CORRENTE
5. MÉTODOS GERAIS DE ANÁLISE
5.1. NÚMERO DE INCÓGNITAS DE UM CIRCUITO
5.1.1. NÚMERO DE NÓS LINEARMENTE INDEPENDENTES
5.1.2. NÚMERO DE MALHAS LINEARMENTE INDEPENDENTES
5.2. MÉTODO DAS CORRENTES NOS RAMOS
5.3. MÉTODO DAS MALHAS INDEPENDENTES
5.4. MÉTODO DA ANÁLISE DOS NÓS
5.4.1. MÉTODO DO PAR DE NÓS
5.5. ESCOLHA DO MÉTODO MAIS CONVENIENTE
5.6. ANÁLISE DE CIRCUITOS COM FONTES IDEAIS
5.6.1. MÉTODO DAS CORRENTES NOS RAMOS COM FONTES IDEAIS
5.6.2. MÉTODO DAS MALHAS INDEPENDENTES COM FONTES IDEAIS
5.6.3. MÉTODO DA ANÁLISE DOS NÓS COM FONTES IDEAIS
5.7. PRINCÍPIO DA SOBREPOSIÇÃO
5.7.1. MÉTODO DA PROPORCIONALIDADE
5.8. TEOREMA DE THEVENIN
5.8.1. TEOREMA DE NORTON
5.8.2. MEDIÇÃO DA RESISTÊNCIA INTERNA DE UM BIPOLO ACTIVO
5.9. FONTES DEPENDENTES
5.9.1. PRINCÍPIO DA SOBREPOSIÇÃO EM CIRCUITOS COM FONTES DEPENDENTES
5.9.2. APLICAÇÃO DOS TEOREMAS DE THEVENIN E DE NORTON EM BIPOLOS COM FONTES DEPENDENTES
5.10. DUALIDADE
5.10.1. CIRCUITOS DUAIS
6. CIRCUITOS NÃO LINEARES
6.1. INTRODUÇÃO
6.2. ANÁLISE DE CIRCUITOS C.C. NÃO LINEARES
6.2.1. CIRCUITO SÉRIE COM UM ELEMENTO NÃO LINEAR
6.2.2. ASSOCIAÇÃO EM SÉRIE DE ELEMENTOS NÃO LINEARES
6.2.3. ASSOCIAÇÃO EM PARALELO DE ELEMENTOS NÃO LINEARES
6.2.4. ASSOCIAÇÃO EM SÉRIE PARALELO DE ELEMENTOS NÃO LINEARES
6.3. MÉTODOS DE FÁCIL IMPLEMENTAÇÃO GRÁFICA
6.3.1. MÉTODO DO PAR DE NÓS PARA CIRCUITOS NÃO LINEARES
6.3.2. APLICAÇÃO DO TEOREMA DE THEVENIN A UM CIRCUITO COM UM ELEMENTO NÃO LINEAR
7. CONDENSADORES E BOBINAS
7.1. INTRODUÇÃO À NOÇÃO DE CAMPO
7.2. CONDENSADORES
7.2.1. INFLUÊNCIA ELECTROSTÁTICA
7.2.2. CAPACIDADE DE UM CONDENSADOR
7.2.3. CARGA E DESCARGA DE UM CONDENSADOR
7.2.4. CONDENSADORES EM CIRCUITOS DE CORRENTE CONTÍNUA E DE CORRENTE ALTERNADA
7.2.5. CAPACIDADE EQUIVALENTE A UMA ASSOCIAÇÃO DE CONDENSADORES
7.3. BOBINAS
7.3.1. CAMPO MAGNÉTICO
7.3.2. FLUXO MAGNÉTICO
7.3.3. CAMPO MAGNÉTICO NUMA BOBINA
7.3.4. LEI DE FARADAY
7.3.5. AUTO-INDUÇÃO
7.3.6. INDUÇÃO MÚTUA
7.3.7. TRANSFORMADORES
7.3.8. ESTABELECIMENTO E INTERRUPÇÃO DE UMA CORRENTE NUMA BOBINA
7.3.9. BOBINAS EM CIRCUITOS DE CORRENTE CONTÍNUA E DE CORRENTE ALTERNADA
7.3.10. COEFICIENTE DE AUTO-INDUÇÃO EQUIVALENTE A UMA ASSOCIAÇÃO DE BOBINAS
8. CORRENTE ALTERNADA
8.1. GRANDEZAS ALTERNADAS SINUSOIDAIS
8.2. REPRESENTAÇÃO SIMBÓLICA
8.2.1. INTRODUÇÃO
8.2.2. TRANSFORMADA DE STEINMETZ
8.2.3. ADIÇÃO EM REPRESENTAÇÃO SIMBÓLICA
8.2.4. DERIVAÇÃO EM REPRESENTAÇÃO SIMBÓLICA
8.2.5. PRIMITIVAÇÃO EM REPRESENTAÇÃO SIMBÓLICA
8.3. ANÁLISE DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS EM C.A
8.3.1. C.A. NUMA RESISTÊNCIA
8.3.2. C.A. NUMA BOBINA
8.3.3. C.A. NUM CONDENSADOR
8.3.4. CIRCUITO RLC SÉRIE
8.3.5. IMPEDÂNCIA
8.3.6. LEIS DE KIRCHHOFF EM REPRESENTAÇÃO SIMBÓLICA
8.3.7. GENERALIZAÇÃO P/ CIRCUITOS C.A. DO ESTUDO FEITO P/ CIRCUITOS C.C.
8.4. POTÊNCIAS EM C.A.
8.4.1. POTÊNCIA ACTIVA, REACTIVA E APARENTE
8.4.2. SIGNIFICADO FÍSICO DAS POTÊNCIAS
8.4.3. POTÊNCIA COMPLEXA
8.5. RESSONÂNCIA
8.5.1. RESSONÂNCIA SÉRIE
8.5.2. RESSONÂNCIA PARALELO
8.5.3. OUTRAS SITUAÇÕES DE RESSONÂNCIA
8.5.4. INTERPRETAÇÃO ENERGÉTICA DA RESSONÂNCIA
8.6. FILTROS
8.7. TRÊS ASPECTOS ECONÓMICOS RELATIVOS À DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉCTRICA
8.7.1. TRANSPORTE DE ENERGIA ELÉCTRICA EM ALTA TENSÃO
8.7.2. CORRECÇÃO DO FACTOR DE POTÊNCIA
8.7.3. SISTEMAS TRIFÁSICOS DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉCTRICA
EXERCÍCIOS PROPOSTOS
Capítulo 2
Capítulo 3
Capítulo 4
Capítulo 5
Capítulo 6
Capítulo 7
Capítulo 8
SOLUÇÕES DOS EXERCÍCIOS PROPOSTOS
Capítulo 2
Capítulo 3
Capítulo 4
Capítulo 5
Capítulo 6
Capítulo 7
Capítulo 8
ÍNDICE DOS EXERCÍCIOS DE APLICAÇÃO
ÍNDICE REMISSIVO
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