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- Lucas Delapria Análise de Circuitos ANÁLISE DE CIRCUITOS 1. Todos os campos do Formulário Padrão deverão ser devidamente preenchidos. 2. Esta é uma atividade individual. Caso seja identificado plágio, inclusive de colegas, a atividade será zerada. 3. Cópias de terceiros como livros e internet, sem citar a fonte caracterizam-se como plágio, sendo o trabalho zerado. 4. Ao utilizar autores para fundamentar seu Projeto Integrador, os mesmos devem ser referenciados conforme as normas da ABNT. 5. Ao realizar sua atividade, renomeie o arquivo, salve em seu computador, anexe no campo indicado, clique em responder e finalize a atividade. 6. Procure argumentar de forma clara e objetiva, de acordo com o conteúdo da disciplina. Formatação exigida: documento Word, Fonte Arial ou Times New Roman tamanho 12. CIRCUITO RESISTIVO Nesta atividade prática de Análise de circuitos, desenvolveremos as seguintes habilidades: 1. Conhecer e aplicar as práticas relacionadas à teoria aprendida. 2. Leitura e interpretação de diagramas elétricos 3. Manuseio e funcionamento de uma protoboard e demais componentes elétricos Caro estudante, como sabemos, o engenheiro eletricista estuda plantas, projeta circuitos necessários para uma construção, desenvolve soluções técnicas para empreendimentos de geração, transmissão e distribuição de energia, e participa de diversos outros campos e áreas de estudos e atuação. Com os avanços tecnológicos e as preocupações socioambientais, a busca por geração de eletricidade a partir de fontes alternativas virou a grande chave para o futuro da engenharia elétrica. Dessa forma, o papel que o engenheiro eletricista deve ter é pensar no uso sustentável de recursos energéticos e questões como prevenção da poluição e a proteção da biodiversidade. Para tanto, em todas essas áreas, é preciso que o profissional da engenharia esteja habilitado a fazer leituras e interpretar diagramas e circuitos elétricos, além de especifica materiais, componentes, dispositivos e equipamentos elétricos, eletromecânicos, magnéticos, de potência, de instrumentação, de aquisição de dados e de máquinas elétricas. Dito isso, essa atividade irá começar a introduzir a prática de criação de circuitos, apresentando alguns componentes básicos como resistores e capacitores, conforme estudado em nosso material didático. Vamos lá?! Caro estudante, prepare-se para realizar a presente atividade prática da sua casa. Obs.: Caro aluno (a), no caso de atividades práticas em ambientes profissionais você deve verificar o calendário destas atividades com o seu polo de apoio presencial UniFatecie. Caso haja dúvidas, ou não possuir polo, entre em contato com seu tutor. VÍDEO-POCKET LEARNING EMBASAMENTO TEÓRICO RESISTÊNCIA EQUIVALENTE EM SÉRIE Suponha um circuito com dois resistores, 𝑅𝑅1 e 𝑅𝑅2, conectados em série, conforme mostra a Figura 1. Figura 1 - Um circuito com um único laço e dois resistores em série Fonte: Adaptado de: Alexander e Sadiku (2013, p. 39). Sabemos que, para elementos conectados em série, a corrente que passa por eles é a mesma. Logo, a corrente em ambos os resistores será a mesma. Aplicando a Lei de Ohm em ambos os resistores, temos: 𝑣𝑣1 = 𝑖𝑖𝑅𝑅1, 𝑣𝑣2 = 𝑖𝑖𝑅𝑅2 (1) Aplicando a LKT no laço e combinando com a equação (1), obtemos a seguinte equação: 𝑖𝑖 = 𝑣𝑣 𝑅𝑅1 + 𝑅𝑅2 (2) A resistência total do circuito é a soma de 𝑅𝑅1com 𝑅𝑅2. Logo, podemos substituí-los por um único resistor equivalente 𝑅𝑅𝑒𝑒𝑒𝑒: 𝑅𝑅𝑒𝑒𝑒𝑒 = 𝑅𝑅1 + 𝑅𝑅2 (3) https://www.youtube.com/watch?v=nSuw_j0f90A&list=PLMygX6qaUk9L2EiQHdTH3FwhQ661i6iC0&index=1 https://www.youtube.com/watch?v=nSuw_j0f90A&list=PLMygX6qaUk9L2EiQHdTH3FwhQ661i6iC0&index=1 Figura 2 - Circuito equivalente ao apresentado na Figura 1 Fonte: Adaptado de: Alexander e Sadiku (2013, p. 39). Assim, dizemos que circuito da Figura 2 é equivalente ao circuito da Figura 1. A resistência equivalente de qualquer número de resistores ligados em série é igual a soma das resistências individuais. Se tivermos N resistores em série, podemos, matematicamente, definir a resistência equivalente como: 𝑅𝑅𝑒𝑒𝑒𝑒 = 𝑅𝑅1 + 𝑅𝑅2 + ⋯+ 𝑅𝑅𝑁𝑁 = ∑ 𝑅𝑅𝑁𝑁𝑁𝑁 𝑛𝑛=1 (4) A equivalência de resistores em série é útil quando queremos simplificar a análise de um circuito, pois podemos reduzir o número de elementos do mesmo. RESISTÊNCIA EQUIVALENTE EM PARALELO Considere um circuito com dois resistores, 𝑅𝑅1 e 𝑅𝑅2, conectados em paralelo com uma fonte de tensão, mostrado na Figura 3. Figura 3 - Circuito com dois resistores em paralelo Fonte: Adaptado de: Alexander e Sadiku (2013, p. 40). Sabemos que, para elementos conectados em paralelo, a tensão entre eles deve ser a mesma. Logo, a tensão nos resistores deve ser, pela Lei de Ohm: v= i1R1=i2R2 (5) Aplicando a LKC ao nó a e realizando as substituições necessárias, obtemos: 𝑖𝑖 = 𝑣𝑣 𝑅𝑅1 + 𝑣𝑣 𝑅𝑅2 = 𝑣𝑣 � 1 𝑅𝑅1 + 1 𝑅𝑅2 � = 𝑣𝑣 1 𝑅𝑅𝑒𝑒𝑒𝑒 (6) Onde 𝑅𝑅𝑒𝑒𝑒𝑒é a resistência equivalente dos resistores em paralelo: 𝑅𝑅𝑒𝑒𝑒𝑒 = 𝑅𝑅1𝑅𝑅2 𝑅𝑅1+𝑅𝑅2 (7) A equação (7) mostra como é a equivalência de dois resistores em paralelo. A resistência equivalente de dois resistores em paralelo é igual ao produto de suas resistências dividido pela sua soma. Para N resistores em paralelo, estendemos a equação (13): 1 𝑅𝑅𝑒𝑒𝑒𝑒 = 1 𝑅𝑅1 + 1 𝑅𝑅2 + ⋯+ 1 𝑅𝑅𝑁𝑁 (14) DICA: Caso os resistores forem TODOS de mesma resistência, a resistência equivalente é igual a resistência individual, dividido pelo número de resistores. No caso, 𝑅𝑅𝑒𝑒𝑒𝑒 = 40/4 = 10𝛺𝛺 Por exemplo, se tivermos quatro resistores de 40𝛺𝛺 ligados em paralelo, a resistência equivalente deste arranjo será de 10𝛺𝛺. Materiais de consumo: Descrição Observação 1x Resistor de 100 Ω Material a ser fornecido pelo aluno 1x Resistor de 476 Ω Material a ser fornecido pelo aluno 1x Resistor de 1000 Ω Material a ser fornecido pelo aluno 1x Resistor de 4650 Ω Material a ser fornecido pelo aluno 6 Jumpers Material a ser fornecido pelo aluno 1 protoboard Material a ser fornecido pelo aluno 2x pilhas de 1,5 V Material a ser fornecido pelo aluno 1 multímetro Material a ser fornecido pelo aluno 1x Suporte Para 2 Pilhas AA - Paralelas Material a ser fornecido pelo aluno Software/aplicativo/simulador Sim ( ) Não (X) Em caso afirmativo, qual? Pago ( ) Não Pago ( ) Tipo de Licença: Não se aplica Descrição do software/aplicativo/simulador: Caso não seja necessário o uso do recurso, preencher com *Não se aplica (NSA) Caro aluno (a), para a sua segurança, é importante que você se atente nas seguintes recomendações: - Certifique-se que a fonte de tensão utilizada (pilhas) esteja dentro da especificação deste material (1,5 V cada pilha). - Ao executar esta prática e montar o circuito elétrico na protoboard, certifique-se de que a fonte de tensão será conectada apenas ao final da prática. - Tome cuidado ao manipular elementos elétricos, como capacitores e leds. Atente-se aos terminais negativos e positivos de cada elemento e certifique-se que a conexão das polaridades estará de acordo com o esquema do circuito apresentado. Em caso de dúvidas quanto a polaridade, busque esta informação no datasheet do equipamento. - Por fim, ao conectar a fonte de tensão no circuito, tome cuidado para energizar corretamente a protoboard, se atentando a polaridade tanto da pilha como docircuito. / VÍDEO-POCKET LEARNING PASSO A PASSO DA PRÁTICA Caro estudante, nessa atividade prática, montaremos o seguinte circuito resistivo na nossa protoboard. Nesse circuito, Ra = 100 Ω, Rb = 476 Ω, Rc = 1000 Ω e Rd = 4650 Ω. A nossa fonte Vcc será de 3 V. Para a construção desse circuito na protoboard, inicie ligando o resistor Ra no positivo da protoboard. Em seguida, ligue o Resistor Rb em série com o Resistor Ra. O próximo passo é conectar uma das pernas do Rc com Rb, de maneira que Rc fique em paralelo com Rd. Por fim, energize a protoboard, se atentando ao positivo e negativo da nossa fonte e da placa. Com um multímetro, faça as seguintes medições: Elemento Tensão (V) Ra Rb Rc Rd Req (Ra e Rb) Req (Rc e Rd) https://www.youtube.com/watch?v=lLTl0Ycv9WU&list=PLMygX6qaUk9L2EiQHdTH3FwhQ661i6iC0&index=2 https://www.youtube.com/watch?v=lLTl0Ycv9WU&list=PLMygX6qaUk9L2EiQHdTH3FwhQ661i6iC0&index=2 Caro aluno (a), Você deverá entregar o Relatório tipo Apresentação Simples (Power point). Para isso, faça o download do template, disponibilizado junto a este roteiro, e siga as instruções contidas no mesmo. As protoboads talvez sejam umas das ferramentas mais importes para quem esteja começando com eletrônica e montagem de circuitos, pois com ela é possível montar dezenas de circuitos sem a necessidade de soldar qualquer componente. Neste tutorial apresentaremos o porquê utilizar e como utilizar uma protoboard. Como dissemos acima, a grande mágica das protoboards é a possibilidade de montar, desenvolver e testar diversos circuitos eletrônicos, tudo sem ter que soldar os componentes. Sendo assim, se você não tem certeza de como um determinado circuito irá se comportar durante seu funcionamento, a protoboard é o lugar mais recomendado para montar este circuito e efetuar todos os testes necessários. Uma oura utilização muito comum é interligar sensores e circuitos integrados (CIs) aos diversos microcontroladores disponíveis como, por exemplo, o Arduino. Antes de começarmos a montar os circuitos em nossas protoboards, precisamos conhecer as áreas disponíveis na protoboard e entender como elas funcionam. Acesse o vídeo a seguir e entenda como utilizar essa ferramenta. https://www.youtube.com/watch?v=R2VY10ZUBqA https://www.youtube.com/watch?v=R2VY10ZUBqA