fundamentos circuitos elétricos sadiku- 5ed

fundamentos circuitos elétricos sadiku- 5ed

(Parte 1 de 7)

A374f Alexander, Charles K.

Fundamentos de circuitos elétricos [recurso eletrônico] /

Charles K. Alexander, Matthew N. O. Sadiku ; tradução: José Lucimar do Nasci¬mento ; revisão técnica: Antônio Pertence Júnior. – 5. ed. – Dados eletrônicos. – Porto Alegre : AMGH, 2013.

Editado também como livro impresso em 2013. ISBN 978-85-8055-173-0

1. Engenharia elétrica. 2. Circuitos elétricos. I. Sadiku, Matthew N. O. I. Título.

CDU 621.37 Catalogação na publicação: Ana Paula M. Magnus – CRB 10/2052

Versão impressa desta obra: 2013

Tradução:

José Lucimar do Nascimento

Engenheiro Eletrônico e de Telecomunicações (PUC/MG) Especialista em Sistemas de Controle (UFMG)

Professor e Coordenador de Ensino do CETEL

Revisão técnica:

Antonio Pertence Júnior

Engenheiro Eletrônico e de Telecomunicações (IPUC/MG)

Mestre em Engenharia pela UFMG

Professor da Universidade FUMEC/MG Membro da SBMAG (Sociedade Brasileira de Eletromagnetismo)

Matthew N. O. Sadiku

Departamento de Engenharia Elétrica

Prairie View A&M University

Charles K. Alexander

Departamento de Engenharia Elétrica e Computação

Cleveland State University

ELÉTRICOS 5a Edição

#SAMBARILOVE Obra originalmente publicada sob o título

Fundamentals of Electric Circuits, 5th Edition ISBN 0073380571 / 9780073380575

Original edition copyright ©2013, The McGraw-Hill Companies, Inc., New York, New York 10020. All rights reserved.

Gerente editorial: Arysinha Jacques Affonso Colaboraram nesta edição: Editora: Viviane R. Nepomuceno Assistente editorial: Caroline L. Silva Capa: Leandro Correia (arte sobre capa original) Leitura final: Carolina Hidalgo Editoração: Triall Composição Editorial Ltda.

Reservados todos os direitos de publicação, em língua portuguesa, à AMGH Editora Ltda., uma parceria entre GRUPO A EDUCAÇÃO S.A. e McGRAW-HILL EDUCATION.

Av. Jerônimo de Ornelas, 670 – Santana 90040-340 – Porto Alegre – RS Fone: (51) 3027-7000 Fax: (51) 3027-7070

É proibida a duplicação ou reprodução deste volume, no todo ou em parte, sob quaisquer formas ou por quaisquer meios (eletrônico, mecânico, gravação, fotocópia, distribuição na Web e outros) sem permissão expressa da Editora.

Unidade São Paulo Av. Embaixador Macedo Soares, 10.735 – Pavilhão 5 – Cond. Espace Center Vila Anastácio – 05095-035 – São Paulo – SP Fone: (1) 3665-100 Fax (1) 3667-1333

SAC 0800 703-3444 – w.grupoa.com.br dedicado a nossas esposas, Kikelomo e Hannah, cuja compreensão e apoio verdadeiramente fizeram este livro possível.

matthew e Chuck

vii

Charles K. Alexander é professor de engenharia elétrica e computação do Fenn College of Engineering na Cleveland State University, Cleveland, Ohio. É também diretor do CREATE (Center for Research in Electronics and Aerospace Technology), um centro de pesquisa em eletrônica e tecnologia aeroespacial. De 2002 a 2006, foi reitor do Fenn College of Engineering. De 2004 a 2007 foi diretor do Ohio ICE, um centro de pesquisa em instrumentação, controle, eletrônica e sensores (uma coalizão entre a CSU, o Case, a University of Akron e diversas indústrias de Ohio). De 1998 a 2002, foi diretor interino do Institute for Corrosion and Multiphase Technologies e professor-convidado de engenharia elétrica e ciência da computação na Ohio University. De 1994 a 1996, foi decano de engenharia e ciência da computação na California State University, Northridge.

De 1989 a 1994, foi decano interino da faculdade de engenharia da Temple

University e, de 1986 a 1989, professor e chefe do Departamento de Engenharia Elétrica dessa mesma universidade. No período de 1980 a 1986, ocupou os mesmos cargos na Tennessee Technological University. Foi professor-adjunto e professor de engenharia elétrica na Youngstown State University, de 1972 a 1980, onde recebeu o título de professor ilustre em 1977, em reconhecimento pelo seu “ensino e pesquisa de excelência”. Foi professor-assistente de engenharia elétrica na Ohio University, de 1971 a 1972. Obteve os títulos de PhD (1971) e MSEE (1967), pela Ohio University, e BSEE (1965), pela Ohio Northern University.

Alexander atua como consultor em 23 companhias e organizações governamentais, entre as quais a Força Aérea e a Marinha norte-americanas, e vários escritórios de advocacia. Recebeu mais de US$ 85 milhões em fundos para pesquisa e desenvolvimento para projetos que vão desde energia solar a software para engenharia. É autor de 40 publicações e mais de 500 artigos especializados e apresentações técnicas, inclusive uma série de aulas em vídeo e caderno de exercício, coautor de Fundamentals of Electric Circuits, Problem, Solving Made Almost Easy e da 5a edição do Standard Handbook of Electronic Engineering, da McGraw-Hill.

Alexander é membro do IEEE e atuou como seu presidente e CEO em 1997. Em 1993 e 1994, foi vice-presidente do IEEE e presidente do United States Activities Board (USAB). Em 1991 e 1992, foi diretor da Região 2, trabalhando no RAB (Regional Activities Board) e USAB. Também foi membro do Educational Activities Board. Exerceu os cargos de presidente do USAB Member Activities Council e vice-presidente do USAB Professional Activities Council for Engineers, bem como presidiu o RAB Student Activities Committee e o USAB Student Professional Awareness Committee.

Em 1998, recebeu o Distinguished Engineering Education Achievement

Award do Engineering Council e, em 1996, o Distinguished Engineering Education Leadership Award do mesmo grupo. Ao se tornar membro do IEEE em 1994, a menção dizia “pela liderança no campo do ensino da engenharia e pelo desenvolvimento profissional dos estudantes de engenharia”. Em 1984, recebeu a IEEE Centennial Medal e, em 1983, o IEEE/RAB Innovation Award, dado ao membro do IEEE que tivesse apresentado as melhores contribuições para as metas e objetivos do RAB.

Os Autores Charles K. Alexander

#SAMBARILOVE viii Os Autores

Matthew N. o. sadiku é, atualmente, professor da Prairie View A&M University. Antes de passar a trabalhar pela Prairie View, lecionava na Florida Atlantic University, Boca Raton e na Temple University, Filadélfia. Trabalhou também na Lucent/Avaya e na Boeing Satellite Systems.

Sadiku é autor de mais de 170 artigos especializados e mais de 30 livros, entre os quais Elements of Electromagnetics (Oxford University Press, 3a edição, 2001), Numerical Techniques in Electromagnetics (2a edição, CRC Press, 2000), Simulation of Local Area Networks (com M. IIyas, CRC Press, 1994), Metropolitan Area Networks (CRC Press, 1994) e Fundamentals of Electric Circuits (com C. K. Alexander, McGraw-Hill). Seus livros são usados no mundo todo e alguns deles foram traduzidos para os idiomas coreano, chinês, italiano e espanhol. Recebeu o prêmio McGraw-Hill/Jacob Millman Award, em 2000, por contribuições destacadas no campo da engenharia elétrica. Foi presidente do IEEE Region 2 Student Activities Committee e editor-associado do IEEE Transactions on Education. Obteve seu título de PhD pela Tennessee Technological University, Cookeville.

matthew n. o. sadiku

Você pode estar se perguntando por que escolhemos para a capa desta edição uma foto de um veículo robô para exploração em Marte da NASA. Na verdade, escolhemos por várias razões. Primeiro, o espaço representa a fronteira mais emocionante para todo o mundo! Segundo, a maior parte do veículo robô consiste em diversos tipos de circuitos, que devem trabalhar sem necessidade de manutenção, porque quando o veículo robô estiver em Marte, será difícil encontrar um técnico!

O veículo robô tem um sistema de alimentação que fornece toda a energia necessária para movê-lo, ajudá-lo a recolher amostras e analisá-las, transmitindo os resultados e recebendo instruções da Terra. Uma das questões mais importantes que surge como um problema é o comando do veículo robô que leva cerca de 20 minutos para as comunicações serem transmitidas da Terra para Marte, fazendo que o veículo robô não execute rapidamente mudanças exigidas pela NASA.

O que acho mais incrível é que um dispositivo eletromecânico sofisticado e complicado como esse pode funcionar com tanta precisão e confiabilidade depois de voar milhares de quilômetros e cair saltando no solo, embora envolto em uma estrutura inflada. Você pode ver um vídeo fantástico de uma animação incrível da chegada desse veículo no planeta Marte em: http://www.youtube com/watch?v=5UmRx4dEdRI. Divirta-se!

Destaques

Novidades desta edição

O Capítulo 13 apresenta um modelo para acoplamento magnético que conduz o estudante a uma análise mais fácil, bem como melhora a sua capacidade de encontrar erros. Utilizamos esse modelo com sucesso há anos e senti que era chegado o momento de adicioná-lo ao livro. Além disso, há mais de 600 novos problemas no final de cada capítulo, que foram editados, bem como os problemas práticos.

Como dito anteriormente, acrescentamos também o uso MultiSimTM da

National Instruments nas soluções para quase todos os problemas resolvidos com o uso do PSpice®. Uma versão limitada do programa MultiSim, bem como alguns arquivos para a prática de exercícios, pode ser acessada no site da McGraw-Hill (w.mhhe.com/alexander). Os tutoriais do PSpice, MATLAB® e KCIDE, todos em português, estão no site do Grupo A.

Adicionamos 43 novos problemas no Capítulo 16, para melhorar o uso das poderosas técnicas de análise no domínio s que são usadas para determinar tensões e correntes em circuitos.

O que foi mantido das edições anteriores

Um curso de análise de circuitos talvez seja o primeiro momento em que os estudantes terão contato com a engenharia elétrica. Este também será o momento

Prefácio em que poderemos melhorar algumas das habilidades que eles necessitarão mais tarde quando aprenderem a projetar circuitos.

Um dos destaques desta edição é a seção de Problemas ao final de cada capítulo, em que constam questões cujo objetivo é estimular os estudantes a elaborar problemas. Essas questões foram desenvolvidas para melhorar as competências que representam uma parte importante no processo de projetos de circuitos. Sabemos que em um curso fundamental de circuitos não é possível desenvolver completamente essas habilidades, e que para desenvolvê-las totalmente os estudantes precisam vivenciar os projetos, que é uma atividade normalmente reservada para o seu último ano de curso. Isso não significa que algumas das competências não possam ser desenvolvidas e exercitadas em um curso de circuitos.

Este livro já incluía questões abertas que ajudam os estudantes a usarem a criatividade, essencial no aprendizado de projetos. Queríamos acrescentar muito mais nessa importante área e, por isso, desenvolvemos uma abordagem exatamente com essa finalidade. Quando desenvolvemos problemas para serem resolvidos, o nosso objetivo é que o estudante aprenda mais sobre a teoria e o processo de resolução de problemas. Por que não propor problemas de projeto aos estudantes? Isso é exatamente o que fazemos em cada capítulo. Dentro do conjunto de problemas comuns, temos um conjunto de problemas no qual pedimos ao estudante que elabore um problema para ajudar outros estudantes a entenderem melhor um conceito importante. Isso produz dois resultados importantes. O primeiro é uma melhor compreensão da base teórica, e o segundo é o desenvolvimento de algumas habilidades básicas de projeto. Assim, estamos aplicando de forma eficaz o princípio básico de aprender ensinando. Essencialmente, todos nós aprendemos melhor quando ensinamos um assunto, e sabemos que a elaboração de problemas eficazes é uma parte fundamental do processo de ensino. Os estudantes também devem ser incentivados a desenvolver problemas, quando apropriado, que tenham resultados significativos e não necessariamente manipulações matemáticas complicadas.

Outra vantagem interessante do nosso livro é que existe um total de 2.447

Exemplos, Problemas práticos, Questões para revisão e Problemas no final dos capítulos. As respostas para todos os Problemas práticos são apresentadas na sequência de seu enunciado em cada capítulo, e as respostas dos Problemas ímpares são apresentadas no Apêndice D.

A metodologia de ensino desta 5a edição continua sendo a mesma das edições anteriores: apresenta a análise de circuitos de uma forma mais clara, atrativa e fácil de entender que outros livros de circuitos, e ajuda os estudantes a sentirem interesse no estudo de engenharia. Para isso, usamos as seguintes estratégias:

Cada capítulo inicia com uma discussão sobre como aperfeiçoar habilidades que contribuam para a resolução bem-sucedida de problemas, bem como para carreiras de sucesso ou, então, por uma orientação vocacional sobre uma subdisciplina da engenharia elétrica. Esta é seguida por uma introdução que associa o capítulo atual com os capítulos anteriores e enumera os objetivos do capítulo. O capítulo se encerra com um resumo dos principais conceitos e fórmulas.

O Capítulo 1 introduz um método de seis etapas para a resolução de problemas envolvendo circuitos, que é adotado de modo consistente ao longo do livro e em suplementos de outras formas, como mídia, para promover práticas de resolução de problemas bem fundamentadas.

x Prefácio

• Estilo de escrita voltado para o estudante

Todos os princípios são apresentados de forma clara, lógica e em passo a passo. Evitamos o máximo possível a prolixidade e o fornecimento de detalhes em excesso que poderiam ocultar conceitos e impedir a compreensão geral do material.

• Fórmulas em quadros e termos-chave

Fórmulas importantes são apresentadas em quadros como maneira de ajudar os estudantes a distinguir o que é essencial daquilo que não é. Da mesma forma, para garantir que eles compreendam claramente o significado do assunto, são definidos e destacados termos-chave.

• Hipertextos

São usados hipertextos como ferramenta pedagógica. Eles atendem a diversos objetivos, como dicas, referências a outros trechos da obra, alertas, lembretes para não cometer certos erros comuns e ideias para a resolução de problemas.

• Exemplos resolvidos

No final de cada seção é fornecida grande quantidade de exemplos detalhadamente resolvidos, que são considerados parte do texto e explicados de forma clara, sem exigir que o leitor deduza etapas faltantes. Esses exemplos dão aos alunos um perfeito entendimento da solução e confiança para resolverem os problemas por si só, e parte deles é resolvida de duas ou três maneiras diferentes.

• Problemas práticos

Para ser mais didático, cada exemplo ilustrativo é seguido imediatamente por um problema prático com a resposta. Os estudantes podem seguir o exemplo, passo a passo, para resolver o problema prático sem ficar vasculhando páginas ou ver as respostas no final do livro. O problema prático também se destina a verificar se os estudantes compreenderam o exemplo precedente e também reforçará o entendimento do material antes que passem para a seção seguinte. As soluções completas para os problemas práticos estão disponíveis no site do Grupo A.

• Seções com aplicações

A última seção em cada capítulo é dedicada a aspectos de aplicação prática dos conceitos estudados no capítulo. O material visto é aplicado a pelo menos um ou dois dispositivos ou problemas práticos, ajudando os estudantes a ver como os conceitos são aplicados a situações da vida real.

(Parte 1 de 7)

Comentários