Electricidade e Electrónica

Engenharia Mecânica
5 ECTS; 1º Ano, 2º Semestre, 15,0 T + 30,0 PL + 15,0 TP + 3,50 OT

Docente(s)
- Toni dos Santos Alves

Pré-requisitos
Não aplicável.

Objetivos
O aluno deverá ficar habilitado a utilizar as ferramentas e os conceitos fundamentais necessários para analisar circuitos elétricos simples, bem como alguns circuitos eletrónicos básicos com amplificadores operacionais, díodos, transístores ou portas lógicas digitais.

Programa
1. Circuitos em corrente contínua.
1.1. Constituição da matéria.
1.2. Definições; grandezas elétricas fundamentais: intensidade da corrente elétrica, tensão elétrica.
1.3. Sistema internacional de unidades.
1.4. Formas da corrente elétrica.
1.5. Resistência, resistividade, condutância e condutividade de um condutor metálico.
1.6. Aparelhos de medida: voltímetro, amperímetro, ohmímetro.
1.7. Materiais utilizados em eletricidade: condutores, semicondutores e isoladores.
1.8. Lei de Ohm.
1.9. Fontes de tensão e fontes de corrente.
1.10. Lei de Joule. Potência absorvida e fornecida por um elemento de circuito.
1.11. Leis de Kirchhoff.
1.12. Associação de resistências e de condutâncias em série.
1.13. Divisor de tensão.
1.14. Associação de resistências e de condutâncias em paralelo.
1.15. Divisor de corrente.
1.16. Análise de circuitos simples com associação mista de resistências.
1.17. Teorema da sobreposição.
1.18. Aplicação sistemática das leis de Kirchhoff.
1.19. Transformações de fontes.
1.20. Teorema de Thévenin.
1.21. Teorema de Norton.
1.22. Teorema da máxima transferência de potência.
1.23. Equivalente estrela-triângulo e triângulo-estrela.

2. Corrente alternada sinusoidal monofásica.
2.1. Necessidade da corrente alternada.
2.2. Representação analítica e representação vetorial da corrente alternada.
2.3. Desfasamento entre grandezas alternadas sinusoidais.
2.4. Representação de grandezas alternadas sinusoidais por fasores.
2.5. Elementos de circuito em corrente alternada: resistência, condensador e bobina.
2.6. Impedância, reatância e admitância.
2.7. Potências ativa, reativa e aparente.
2.8. Fator de potência.
2.9. Circuitos RLC.
2.10. Compensação do fator de potência.

3. Amplificador Operacional (AmpOp).
3.1. Tensões e correntes nos terminais do AmpOp.
3.2. Seguidor de tensão.
3.3. Circuito inversor.
3.4. Circuito somador.
3.5. Circuito não inversor.
3.6. Amplificador de diferença.
3.7. Amplificador de instrumentação.
3.8. Comparador.

4. Díodos. Teoria dos semicondutores.
4.1. Semicondutores tipo N e tipo P.
4.2. Junções.
4.3. Polarização direta.
4.4. Polarização inversa.
4.5. Reta de carga.
4.6. Circuitos com díodos (portas lógicas, retificadores, limitadores).
4.7. Díodos especiais: díodo zener (reguladores de tensão), díodo Schottky, LED e fotodíodo.

5. Transístores de Junção Bipolar (TJB).
5.1. Estados de funcionamento: corte, zona ativa e saturação.
5.2. Configuração de Emissor Comum (EC).
5.3. Polarização e estabilização.
5.4. O transístor como elemento amplificador.
5.5. O TJB como fonte de corrente.
5.6. Aplicações fundamentais de um transístor.
5.7. Transístor como interruptor.
5.8. Fototransístor e isoladores optoeletrónicos.

Metodologia de avaliação
Avaliação Contínua: 5 relatórios de trabalhos laboratoriais com componente teórica.
Avaliação Periódica: Frequência, Exame, Exame de Recurso.
Avaliação Final: Parte escrita 50% (mínimo 9 valores) e relatórios laboratoriais 50% (mínimo 10 valores).

Bibliografia
- Albuquerque, R. (2006). Análise de circuitos em corrente alternada. São Paulo: Érica
- Markus, O. (2007). Circuitos Elétricos - Corrente Contínua e Corrente Alternada. São Paulo: Érica
- Alves, T. (2015). Sebenta Electricidade e Electrónica. (Vol. 1). ESTA: ESTA/IPT
- Svoboda, J. e Dorf, R. (2012). Introdução aos circuitos elétricos (8ª edição). Rio de Janeiro: LTC

Método de interação
Aulas teóricas expositivas. Aulas teórico-práticas com resolução de exercícios. Aulas práticas de laboratório nas quais são montados e testados circuitos que exemplificam a aplicação dos conceitos estudados nas aulas teóricas e teórico-práticas.

Software utilizado nas aulas
Aconselha-se o Multisim.