Capítulo 1 - Conceitos Básicos de Circuitos Elétricos
O Capítulo 1 do livro Basic Engineering Circuit Analysis de J. David Irwin e R. Mark Nelms introduz os conceitos fundamentais da análise de circuitos elétricos. O objetivo é fornecer uma base sólida para a compreensão dos circuitos elétricos e electrónicos, abordando as principais grandezas, unidades e convenções utilizadas na disciplina.
Objetivos de Aprendizagem
Os principais objetivos deste capítulo são:
Utilizar unidades SI e prefixos padrão no cálculo de tensões, correntes, resistências e potências.
Explicar as relações entre tensão, corrente e potência.
Identificar e utilizar corretamente os símbolos para fontes de tensão e corrente, tanto independentes como dependentes.
Determinar a potência absorvida por um elemento de circuito com base na convenção do sinal passivo.
Sistema de Unidades
O livro adota o Sistema Internacional de Unidades (SI), que inclui grandezas fundamentais como metro (m), quilograma (kg), segundo (s), ampere (A), kelvin (K) e candela (cd). Também são apresentados os prefixos padrão para expressão de grandezas elétricas em diferentes escalas, como micro (10⁻⁶), mili (10⁻³), quilo (10³) e mega (10⁶).
Grandezas Básicas
As principais grandezas elétricas abordadas são:
Carga Elétrica (q): A carga elétrica é a propriedade fundamental da matéria que interage com campos elétricos. A unidade de carga é o coulomb (C).
Corrente Elétrica (i): Definida como a taxa de variação da carga no tempo. A unidade de corrente é o ampere (A), equivalente a um coulomb por segundo (C/s).
Tensão Elétrica (V): Representa a diferença de potencial entre dois pontos de um circuito, definida como a energia por unidade de carga. A unidade de tensão é o volt (V), equivalente a um joule por coulomb (J/C).
Potência Elétrica (P): Definida como a taxa de variação da energia no tempo. A unidade de potência é o watt (W), equivalente a um joule por segundo (J/s).
Corrente Contínua (DC) e Corrente Alternada (AC)
O capítulo introduz os dois tipos principais de corrente:
Corrente Contínua (DC): Mantém uma polaridade fixa ao longo do tempo. Um exemplo é a corrente fornecida por baterias.
Corrente Alternada (AC): Alterna periodicamente de direção. É a forma de energia utilizada na rede elétrica doméstica.
Convenção do Sinal Passivo
Para a análise de circuitos, é essencial compreender a convenção do sinal passivo:
Se a corrente entra pelo terminal positivo de um elemento, este está a absorver energia (exemplo: resistências, lâmpadas).
Se a corrente sai do terminal positivo, o elemento está a fornecer energia (exemplo: baterias, geradores).
Energia e Transferência de Potência
A energia transferida entre componentes é abordada com exemplos práticos, como o funcionamento de uma lanterna:
A bateria fornece energia química convertida em energia elétrica.
A lâmpada converte energia elétrica em luz e calor.
A corrente circula num circuito fechado, transferindo energia entre os componentes.
