Se o amperímetro ideal indica 2 A, determine a tensão fornecida pela fonte V

Amperímetros e voltímetros são instrumentos utilizados para medir, nos circuitos, respectivamente, correntes e tensão elétrica. Por enquanto, não vamos descrever como são constituídos esses instrumentos nem explicar seu princípio de funcionamento.

Esses instrumentos possuem dois terminais (que permitem sua conexão a um circuito) e uma escala graduada (que indica o valor da corrente elétrica, no amperímetro; e da tensão elétrica, no voltímetro). Para medir o valor da corrente elétrica, o amperímetro deve ser conectado em série ao circuito.

O amperímetro é um instrumento que possui um circuito e, portanto, tem uma resistência elétrica. Quanto menor for essa resistência, melhor será seu desempenho, pois produzirá uma queda de tensão insignificante em comparação à dos resistores. Por essa razão, um amperímetro ideal teria resistência interna nula.

Os voltímetros medem a tensão aplicada a um elemento de um circuito. Para isso, devem ter seus terminais conectados em paralelo ao aparelho cuja voltagem pretende-se medir.

A resistência elétrica do circuito interno do voltímetro geralmente é alta para que a corrente que se estabelece nele seja insignificante comparada às outras do circuito. Assim, sua presença quase não altera a corrente elétrica do circuito. Um voltímetro ideal teria corrente elétrica nula em seu circuito interno.

Nas residências, poucos aparelhos são conectados em série (como alguns tipos de lâmpadas de árvores de Natal que você conhece). A ligação de fontes de energia elétrica em série, entretanto, é mais comum: lanternas, rádios e aparelhos de som a utilizam. Esse tipo de ligação proporciona uma tensão maior do que se utilizarmos somente uma fonte e é obtido quando o terminal negativo de uma fonte é conectado ao terminal positivo da seguinte.

Podemos também associar pilhas ou baterias em paralelo. Nesse caso, costuma-se ligar qualquer número de pilhas iguais em paralelo para obter-se maior duração de alimentação da fonte, mas a tensão total será a mesma que a fornecida por uma só pilha.

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W, determine o valor da resistência R.
Se o valor da resistência R é 12 Ω, determine o valor da potência fornecida pela fonte de corrente.
Figura P 2.4-11
P 2.4-12 Nos circuitos de corrente alternada ou circuitos de ca, que serão discutidos no Capítulo 10, as
correntes e tensões são representadas por números complexos chamados fasores e as propriedades dos
componentes são descritas por números complexos chamados impedâncias. (Os números complexos são
discutidos no Apêndice B.) A Figura 2.4-12 mostra um componente de um circuito de ca. I e V são números
complexos que representam a corrente e a tensão no componente e Z é um número complexo que descreve as
propriedades do elemento. De acordo com a lei de Ohm para circuitos de ca,
V = Z I
Suponha que V = 12∠45º V, I = B∠θ A e Z = 18 + j8 Ω. Determine os valores de B e θ.
Suponha que V = 48∠135º V, I = 3∠15º A e Z = R + jX Ω. Determine os valores de R e X.
Figura P 2.4-12
Seção 2.5 Fontes Independentes
https://jigsaw.vitalsource.com/books/9788521631309/epub/OEBPS/Text/chapter10.html
P 2.5-1 Uma fonte de corrente e uma fonte de tensão são ligadas em paralelo com um resistor, como mostra a
Figura P 2.5-1. Todos os componentes ligados em paralelo têm a mesma tensão, vs, neste circuito. Suponha que
vs = 15 V, is = 3 A e R = 5 Ω. (a) Calcule a corrente i no resistor e a potência absorvida pelo resistor. (b) Mude a
corrente da fonte de corrente para is = 5 A e calcule a nova corrente, i, no resistor e a nova potência absorvida
pelo resistor.
Resposta: i = 3 A e o resistor absorve 45 W tanto para is = 3 A como para is = 5 A.
Figura P 2.5-1
P 2.5-2 Uma fonte de corrente e uma fonte de tensão são ligadas em série com um resistor, como mostra a
Figura P 2.5-2. Todos os componentes ligados em série têm a mesma corrente, is, neste circuito. Suponha que vs
= 10 V, is = 3 A e R = 5 Ω. (a) Calcule a tensão v entre os terminais do resistor e a potência absorvida pelo
resistor. (b) Mude a tensão da fonte de tensão para vs = 5 V e calcule a nova tensão, v, entre os terminais do
resistor e a nova potência absorvida pelo resistor.
Figura P 2.5-2
P 2.5-3 A fonte de corrente e a fonte de tensão do circuito da Figura P 2.5-3 estão ligadas em paralelo e,
portanto, estão submetidas à mesma tensão, vs. A fonte de corrente e a fonte de tensão também estão ligadas em
série e, portanto, são percorridas pela mesma corrente, is. Suponha que vs = 12 V e is = 3 A. Calcule a potência
fornecida pelas duas fontes.
Resposta: a fonte de tensão fornece –36 W e a fonte de corrente fornece 36 W.
Figura P 2.5-3
P 2.5-4 A fonte de corrente e a fonte de tensão do circuito da Figura P 2.5-4 estão ligadas em paralelo e,
portanto, estão submetidas à mesma tensão, vs. A fonte de corrente e a fonte de tensão também estão em série e,
portanto, são percorridas pela mesma corrente, is. Suponha que vs = 12 V e is = 2 A. Calcule a potência
fornecida pelas duas fontes.
Figura P 2.5-4
(a)
(b)
(a)
(b)
P 2.5-5
Determine a potência fornecida pela fonte de tensão da Figura P 2.5-5 se para t ≥ 0 temos
v = 2 cos t V
e
i = 10 cos t mA
Determine a energia fornecida pela fonte de tensão durante o intervalo de tempo 0 ≤ t ≤ 1 s.
Figura P 2.5-5
P 2.5-6 A Figura P 2.5-6 mostra uma bateria ligada a uma carga. A carga da Figura P 3.5-6 pode representar
os faróis de um automóvel, uma câmara digital ou um telefone celular. A energia fornecida pela bateria à carga
é dada por
Se a tensão da bateria é constante e a resistência da carga é fixa, a corrente da bateria é constante e
w = vi(t2 – t1)
A capacidade de uma bateria é o produto da corrente da bateria pelo tempo necessário para descarregar a
bateria. Em consequência, a energia armazenada em uma bateria é o produto da tensão da bateria pela
capacidade da bateria. A capacidade é em geral expressa em ampères-horas (Ah). Uma bateria nova de 12 V,
com uma capacidade de 800 mAh, é ligada a uma carga que consome uma corrente de 25 mA. (a) Quanto
tempo a bateria leva para se descarregar? (b) Qual é a energia fornecida à carga durante o tempo necessário
para descarregar a bateria?
Figura 2.5-6
Seção 2.6 Voltímetros e Amperímetros
P 2.6-1 Para o circuito da Figura P 2.6-1:
Qual é o valor da resistência R?
Qual é a potência fornecida pela fonte de tensão?
(a)
(b)
Figura P 2.6-1
P 2.6-2 A fonte de corrente da Figura P 2.6-2 fornece 40 W. Qual são as leituras dos medidores da Figura P
2.6-2?
Figura P 2.6-2
P 2.6-3 Um voltímetro ideal é modelado por um circuito aberto. Um modelo mais realista de um voltímetro é
uma resistência de valor elevado. A Figura P 2.6-3a mostra um circuito com um voltímetro sendo usado para
medir a tensão vm. Na Figura P 2.6-3b, o voltímetro foi substituído pelo modelo de um voltímetro ideal, um
circuito aberto. Idealmente, não há corrente no resistor de 100 Ω e o voltímetro mede vmi = 12 V, o valor ideal
de vm. Na Figura P 2.6-3c, o voltímetro é modelado pela resistência Rm. Nesse caso, a tensão medida pelo
voltímetro é
Para Rm → ∞, o voltímetro se torna um voltímetro ideal e vm → vmi = 12 V. Para Rm < ∞, o voltímetro não é
ideal e vm < vmi. A diferença entre vm e vmi é um erro de medição causado pelo fato de que o voltímetro não é
ideal.
Expresse o erro de medição para Rm = 900 Ω como uma porcentagem de vmi.
Determine o menor valor de Rm para o qual o erro de medição é menor que 2 % de vmi.
(a)
(b)
Figura P 2.6-3
P 2.6-4 Um amperímetro ideal é modelado por um curto-circuito. Um modelo mais realista de um
amperímetro é uma resistência de pequeno valor. A Figura P 2.6-4a mostra um circuito com um amperímetro
sendo usado para medir a corrente im. Na Figura P 2.6-4b, o amperímetro foi substituído pelo modelo de um
amperímetro ideal, um curto-circuito. Idealmente, não há tensão no resistor de 1 kΩ e o amperímetro mede imi =
2 A, o valor ideal de im. Na Figura P 2.6-4c, o amperímetro é modelado pela resistência Rm. Nesse caso, a
corrente medida pelo amperímetro é
Para Rm → 0, o amperímetro se torna um amperímetro ideal e im → imi = 2 A. Para Rm > 0, o amperímetro não é
ideal e im < imi. A diferença entre im e imi é um erro de medição causado pelo fato de que o amperímetro não é
ideal.
Expresse o erro de medição para Rm = 10 Ω como uma porcentagem de imi.
Determine o maior valor de Rm para o qual o erro de medição é menor que 5 % de im.
Figura P 2.6-4
P 2.6-5 O voltímetro da Figura P 2.6-5a mede a tensão entre os terminais de uma fonte de corrente. A Figura
P 2.6-5b mostra o circuito depois que o voltímetro é removido; a tensão medida pelo voltímetro foi chamada de
vm. As tensões e correntes nos outros componentes também estão indicadas na Figura P 2.6-5b.
Figura P 2.6-5
Dado que
12 = vR + vm e – iR = is = 2 A
e
(a)
(b)
(a)
(b)
vR = 25iR
Determine o valor da tensão medida pelo voltímetro.
Determine a potência fornecida pelos componentes do circuito.
P 2.6-6 O amperímetro da Figura P 2.6-6a mede a corrente que atravessa uma fonte de tensão. A Figura P
2.6-6b mostra o circuito depois que o amperímetro foi removido; a corrente medida pelo amperímetro é
chamada de im. As tensões e correntes nos outros componentes também estão indicadas na Figura P 2.6-6b.
Dado que
2 + im = iR e vR = vs = 12 V
e
vR = 25iR
Determine o valor da corrente medida pelo amperímetro.
Determine a potência fornecida pelos componentes do circuito.
Figura P 2.6-6
Seção 2.7 Fontes Dependentes
P 2.7-1 O amperímetro do circuito da Figura P 2.7-1 indica que ia = 2 A e o voltímetro indica que vb = 8 V.
Determine o valor de r, o ganho da FTCC.
Resposta: r = 4 V/A
Figura P 2.7-1
P 2.7-2 O amperímetro do circuito da Figura P 2.7-2 indica que ia = 2 A e o voltímetro indica que vb = 8 V.
Determine o valor de g, o ganho da FCCT.
Resposta: g = 0,25 A/V
Figura P 2.7-2
P 2.7-3 Os amperímetros do circuito da Figura P 2.7-3 mostram que ia = 32 A e ib = 8 A. Determine o valor
de d, o ganho da FCCC.
Resposta: d = 4 A/A
Figura P 2.7-3
P 2.7-4 Os voltímetros do circuito da Figura P 2.7-4 mostram que va = 2

Como calcular o valor do amperímetro?

Quando um amperímetro é considerado ideal?

Como calcular o valor do voltímetro?

Quanto a um amperímetro podemos afirmar que?