Objetivos: Esta obra foi concebida com o objectivo de proporcionar uma introdução às técnicas fundamentais de análise de circuitos elétricos a leccionar em cursos de engenharia eletrotécnica e similares.
Organização: O capítulo I, introduz as definições básicas de grandezas fundamentais, tais como, carga, corrente, tensão e potência bem como a noção de elemento ativo e passivo, lei de ohm e leis de Kirchhoff. No capítulo II, são apresentados métodos avançados de análise de circuitos, transformação de fontes, equivalentes de Thévenin e de Norton e
teorema da sobreposição. No capítulo III, são abordados dois novos elementos de circuito: bobina e condensador; relações tensão-corrente, potências e energias
armazenadas, respetivas. Nos capítulos IV, V e VI, é realizada uma primeira abordagem à análise da resposta de circuitos em regime transitório (com fontes dc), no domínio
do tempo, usando equações diferenciais. O capítulo VII, introduz a análise sinusoidal em regime permanente. É dado ênfase à análise no domínio fasorial.
No capítulo VIII, identificam-se as potências em circuitos AC em regime permanente. No capítulo IX, são introduzidos os circuitos trifásicos equilibrados e as configurações possíveis. É feita referência aos circuitos trifásicos desequilibrados e a sua análise usando as componentes simétricas. O capítulo X, apresenta a metodologia de análise de circuitos com acoplamento magnético. No capítulo XI, é processada a análise de circuitos RLC série e paralelo, quando alimentados por fontes sinusoidais de frequência variável.
No capítulo XII, procede-se à análise de funções periódicas usando séries de Fourier. O capítulo XIII, introduz a transformada de Laplace e a sua aplicação na análise de circuitos em regime transitório. Finalmente, no capítulo XIV, procede-se à análise de circuitos contendo dois pares de terminais, vulgarmente conhecidos por redes de dois portos ou quadripolos.
1 DEFINIÇÃO DE GRANDEZAS ELÉCTRICAS
BÁSICAS, LEIS DE OHM E DE KIRCHHOFF
1.1 Noção de carga eléctrica
1.2 Corrente
1.3 Tensão
1.4 Potência
1.5 Elementos de circuito
1.6 Resistência eléctrica e lei de Ohm
1.7 Leis de Kirchhoff
1.8 Aplicação das Leis de Kirchhoff na análise
de circuitos
1.9 Associação de resistências
1.9.1 Associação em série
1.9.2 Associação em paralelo
1.10 Circuito divisor de tensão
1.11 Circuito divisor de corrente
1.12 Equivalente triângulo-estrela
2 MÉTODOS DE ANÁLISE DE CIRCUITOS
2.1 Introdução
2.2 Considerações gerais
2.3. Método das tensões nos nós
2.3.1 Método das tensões nos nós – Fontes de tensão
isoladas em ramos do circuito
2.4 Método das correntes de malha
2.4.1 Método das correntes de malha – Casos particulares
2.5 Transformação de fontes
2.6 Equivalentes de Thévenin e de Norton.
2.7 Máxima transferência de potência
2.8 Princípio da sobreposição
3 INDUTÂNCIA E CAPACIDADE
3.1 Introdução
3.2 Bobina
3.2.1 Corrente versus tensão numa bobina
3.2.2 Potência e energia numa bobina.
3.3 Condensador
3.3.1 Tensão versus corrente num condensador.
3.3.2 Potência e energia associadas a um condensador.
3.4 Associação em série e em paralelo de bobinas e
condensadores.
3.4.1 Bobinas em série.
3.4.2 Bobinas em paralelo.
3.4.3 Condensadores em série
3.4.4 Condensadores em paralelo.
4 CIRCUITOS RL E RC – RESPOSTA NATURAL
4.1 Introdução
4.1 Resposta natural de um circuito RL.
4.2.1 Cálculo da corrente.
4.2.2 Cálculo da tensão, potência e energia.
4.3 Resposta natural de um circuito RC.
4.3.1 Cálculo da tensão.
4.3.2 Cálculo da corrente, potência e energia.
5 RESPOSTA EM DEGRAU DE CIRCUITOS RL E RC
5.1 Introdução
5.2 Resposta em degrau de um circuito RL.
5.3 Resposta em degrau de um circuito RC
6 RESPOSTA NATURAL E EM DEGRAU DE CIRCUITOS RLC
6.1 Considerações gerais
6.2 Resposta natural de um circuito RLC paralelo
6.2.1 Resposta em tensão sobreamortecida
6.2.2 Resposta em tensão subamortecida
6.2.3 Resposta em tensão com amortecimento crítico.
6.3 Respostas natural de um circuito RLC série
6.4 Resposta em degrau de um circuito RLC em paralelo.
6.5 Resposta em degrau de um circuito RLC série.
7 ANÁLISE SINUSOIDAL EM REGIME PERMANENTE
7.1 Introdução
7.2 Fonte sinusoidal
7.3 Noção de fasor
7.3.1 Diagramas fasoriais
7.4 Elementos passivos no domínio fasorial
7.4.1 Relação V – I para uma resistência.
7.4.2 Relação V – I para uma bobina.
7.4.3 Relação V – I para uma capacidade
7.5 Leis de Kirchhoff no domínio fasorial
7.5.1 Lei da tensão de Kirchhoff
7.5.2 Lei da corrente de Kirchhoff
7.6 Associação e equivalência de impedâncias
7.6.1 Associação de impedâncias em série
7.6.2 Associação de impedâncias em paralelo
7.6.3 Equivalente triângulo-estrela e estrela-triângulo
7.7 Transformações de fontes e equivalentes de Thévenin e Norton8 POTÊNCIAS EM REGIME SINUSOIDAL PERMANENTE
8.1 Introdução
8.2 Potência instantânea, média e reativa
8.2.1 Circuito puramente resistivo
8.2.2 Circuito puramente indutivo
8.2.3 Circuito puramente capacitivo
8.3 Valor eficaz (rms) de umA ONDA periódica
8.4 Potência complexa
8.4.1 Formas alternativas para a potência complexa
8.5 Máxima transferência de potência
8.6 Correção do fator de potência
8.7 Instrumento de medida da potência média
9 CIRCUITOS TRIFÁSICOS EQUILIBRADOS
9.1 Introdução
9.2 Sistema de tensões trifásico equilibrado.
9.3 Fontes de tensão trifásicas
9.4 Configuração estrela – estrela (Y-Y)
9.5 Configuração estrela-triângulo
9.6 Análise de um circuito triângulo - estrela
9.7 nálise de um circuito triângulo – triângulo
9.8 Cálculo de potências em circuitos trifásicos equilibrados
9.8.1 Potências numa carga equilibrada em estrela.
9.8.2 Potências numa carga equilibrada em triângulo
9.8.3 Potência instantânea em circuitos trifásicos equilibrados
9.8.4 Sistemas trifásicos desequilibrados
9.9 Medição da potência média em circuitos trifásicos
9.9.1 Método dos dois wattímetros
10 ACOPLAMENTO MAGNÉTICO
10.1 Introdução
10.2 Auto-indutância
10.3 Indutância mútua
10.4 Polaridade das tensões induzidas mútuas
10.4.1 Uso da convenção do ponto na análise de circuitos acoplados.
10.5 Energia armazenada em bobinas acopladas
11 RESSONÂNCIA SÉRIE E PARALELO
11.1 Introdução
11.2 Ressonância em paralelo.
11.3 Ressonância em série
11.3.1 Comportamento da tensão nos elementos reativos num
circuito série,
em ressonância
11.4 Mudança de escalas
12 SÉRIES DE FOURIER
12.1 Considerações gerais
12.2 Séries de Fourier trigonométricas
12.3 Coeficientes de Fourier
12.4 O efeito da simetria no cálculo dos coeficientes de Fourier.
12.4.1 Simetria par
12.4.2 Simetria ímpar
12.4.3 Simetria de meia-onda
12.5 Séries de Fourier aplicadas à análise de circuitos
12.6 Potência média de uma função periódica
12.7 Valor eficaz de uma função periódica
12.8 Forma exponencial complexa das séries de Fourier
13 TRANSFORMADA DE LAPLACE
13.1 Introdução
13.2 Definição da transformada de Laplace.
13.3 Transformada de Laplace de funções.
13.3.1 Função degrau.
13.3.2 Função impulso.
13.4 Propriedades da transformada de Laplace.
13.4.1 Linearidade.
13.4.2 Mudança de escala
13.4.3 Deslocamento no tempo
13.4.4 Deslocamento na frequência
13.4.5 Diferenciação no tempo
13.4.6 Diferenciação na frequência
13.4.7 Integração no tempo
13.5 Cálculo da transformada inversa de Laplace
13.5.1 Expansão em frações parciais: funções racionais próprias.
13.5.2 Expansão em frações parciais: funções racionais
impróprias.
13.6 Valor inicial e valor final.
13.7 A transformada de Laplace na análise de circuitos.
13.7.1 Elementos de circuito no domínio de s.
13.8 Análise de circuitos no domínio de s
13.9 Variáveis de estado
14 QUADRIPOLOS
14.1 Introdução
14.2 Parâmetros de uma rede de dois portos
14.2.1 Parâmetros de admitância
14.2.2 Parâmetros de impedâncias
14.2.3 Parâmetros híbridos
14.2.4 Parâmetros de transmissão
14.3 Relações entre parâmetros
14.4 Redes de dois portos recíprocas e simétricas
14.5 Redes ativas
Jaime Santos, desenvolve a sua atividade pedagógica no Departamento de Engenharia Eletrotécnica e de Computadores da Faculdade de
Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, na qualidade de Professor Associado. A atividade pedagógica do docente caracteriza-se pela
lecionação de disciplinas de circuitos elétricos e de disciplinas de nível avançado ligadas à investigação na área dos ultrassons, nomeadamente,
ultrassons no domínio médico e controlo não destrutivo de materiais, a qual se enquadra no Centro de Engenharia Mecânica da Universidade
de Coimbra (CEMUC).