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)
- Luís António Rodrigues de Figueiredo Ferreira Pereira

Pré-requisitos
Não aplicável.

Objetivos
Dotar os alunos com os conceitos fundamentais usados no estudo da corrente alternada e da corrente contínua. Introdução aos componentes fundamentais que constituiem os circuitos electrónicos e aos metodos de análise desses circuitos. Estudo de circuitos básicos baseados em amplificadores operacionais, díodos, transístores e 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 por frequência: A avaliação por frequência é composta pela realização de 5 trabalhos práticos ao longo das aulas e 5 provas escritas. A componente prática tem a nota mínima de 10 valores enquanto que a componente escrita tem a nota mínima de 9 valores.


Avaliação por exame: A avaliação por exame é composta pela classificação obtida nos trabalhos práticos executados durante a frequência das aulas e uma prova escrita em qualquer época de exame. A componente prática tem a nota mínima de 10 valores enquanto que a componente escrita tem a nota mínima de 9 valores.

A nota final em cada avaliação é obtida através da média aritmética simples entre a componente prática e a componente escrita correspondente.

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
- Svoboda, J. e Dorf, R. (2012). Introdução aos circuitos elétricos (8ª edição). Rio de Janeiro: LTC
- Horowitz, P. e Hill , W. (2015). The Art of Electronics. Cambridge: Cambridge University Press

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.