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Resumo O presente trabalho é fruto de uma pesquisa sobre as potencialidades das atividades experimentais para o ensino de física e das principais abordagens, idealizando uma aprendizagem diferenciada para o ensino de eletricidade no ensino médio. O referido trabalho apresenta como objetivo geral apresentar uma proposta didática de atividade experimental para o ensino de física com o conteúdo circuito elétrico simples, podendo ser explorada como material didático com enfoque interdisciplinar e na atividade em grupo, potencializando vivências e conhecimentos cotidianos dos estudantes, no âmbito das atividades desenvolvidas pelo Programa Institucional de Bolsa de Iniciação à Docência (PIBID). Desta forma almeja-se verificar qual a contribuição que esta abordagem proporciona no processo de ensino aprendizagem no conteúdo de eletricidade, promover o trabalho em equipe e o espírito crítico com relação ao papel da física, além de identificar as potencialidades das atividades experimentais para os conteúdos previstos. Dentre os procedimentos metodológicos optamos em desenvolver uma proposta didática voltada para a terceira série do ensino médio, pois de acordo com os parâmetros curriculares nacionais a disciplina a ser trabalhada é uma sequência exigida nessa série. Esta experiência promoveu discussões entre alunos, licenciandos e professores experientes. Mostrou-se relevante o papel da experimentação no desenvolvimento da autonomia docente e na motivação dos alunos para a aprendizagem. Enfim a física em paralelo com as atividades experimentais com materiais de fácil acesso deixa de ser meramente abstrata e ganha requisitos concretos, mediante a inserção da mesma no cotidiano dos envolvidos no processo educacional. Pretende-se que este material possa servir de apoio e estímulo para professores estudantes de física, já que as atividades aqui propostas objetivam trabalhar alguns conceitos abstratos. Palavras-Chave: Ensino de Física; Atividades Experimentais; Proposta didática; PIBID; Circuitos Elétricos Abstract The present work is the result of a research on the potential of experimental activities for teaching physics and the main approaches, idealizing a differentiated learning for the teaching of electricity in high school. The main objective of this work is to present a didactic proposal of experimental activity for the teaching of physics with the content simple electric circuit, which can be explored as didactic material with an interdisciplinary focus and in group activity, enhancing students' daily experiences and knowledge, in the scope of activities developed by the Institutional Scholarship Program for Teaching Initiation (PIBID). In this way, the aim is to verify the contribution that this approach provides in the teaching-learning process in the content of electricity, to promote teamwork and critical thinking regarding the role of physics, in addition to identifying the potential of experimental activities for the contents predicted. Among the methodological procedures, we chose to develop a didactic proposal aimed at the third grade of high school, because according to the national curricular parameters, the subject to be worked on is a required sequence in this grade. This experience promoted discussions between students, graduates and experienced teachers. The role of experimentation in the development of teaching autonomy and in the motivation of students for learning proved to be relevant. Finally, physics in parallel with experimental activities with easily accessible materials is no longer merely abstract and gains concrete requirements, through its insertion in the daily lives of those involved in the educational process. It is intended that this material can serve as a support and stimulus for physics professors, since the activities proposed here aim to work on some abstract concepts. Keywords: Teaching Physics; Experimental Activities; Didactic proposal; PIBID; Electric circuits

O objetivo deste trabalho foi desenvolver uma sequência de atividades, sobre circuitos elétricos simples e automáticos, que possa ser aplicada através de experimentos reais e/ou simuladores virtuais, voltada para alunos do terceiro ano do Ensino Médio. Para montar os experimentos, foram utilizados simuladores computacionais gratuitos e de fácil interação. A estratégia adotada para aplicar o produto foi baseada na abordagem investigativa POE (Predizer, Observar e Explicar), tendo como referência algumas implicações pedagógicas de Vygotsky, sendo que as aulas foram estruturadas em três momentos. Inicialmente, foi apresentado aos alunos um problema inicial para contextualizar as atividades. No segundo momento, foi utilizada a abordagem POE para discussão dos conhecimentos necessários à compreensão dos temas das aulas. No terceiro momento, foi feita a retomada do problema inicial e/ou foram apresentadas outras atividades relacionadas aos temas das aulas. Em 2019, houve pré-aplicação do produto na modalidade presencial. Em 2020, devido à pandemia do COVID-19, o produto final foi aplicado na modalidade remota, utilizando-se experimentos virtuais através do simulador Tinkercad, enviando vídeos e/ou fazendo demonstrações de experimentos reais utilizando a câmera do computador. Os resultados revelam que a estratégia adotada tornou as aulas mais motivadoras e possibilitou a participação dos alunos em atividades cada vez mais complexas, sinalizando que ela possui potencial para facilitar e contribuir para o ensino de circuitos elétricos na modalidade presencial ou remota. Além disso, a proposta resultou em um kit de baixo custo que pode ser utilizado para abordar outros conteúdos além da eletrodinâmica. The objective of this work was to develop a sequence of activities regarding simple and automatic electrical circuits that can be applied through the real experiments and/or virtual simulators, aimed at students of the third year of High School. To set up the experiments, computer simulators of easy interaction and free of charge were used. The adopted strategy used in the product development was based on the POE investigative approach (Predict, Observe and Explain), having as reference some pedagogical implications of Vygotsky, being that the classes were structured in three moments. Initially, a problem was presented to the students to contextualize activities. In the second moment, the POE approach was used to discuss the necessary knowledge to understand the themes of the classes. In the third moment, the initial problem was re-discussed and/or other activities, related to the themes of the classes, were presented. In 2019, the product was pre-applied in person. In 2020, due to the COVID-19 pandemic, the final product was applied in remote mode using virtual experiments through the Tinkercad simulator, sending videos and/or making demonstrations of real experiments using the computer camera. The results reveal that the adopted strategy has made the classes more motivating and has enabled the participation of students in increasingly complex activities, showing that it has the potential to facilitate and contribute to the teaching of electrical circuits in modality presential or remote. In addition, the proposal resulted in a low-cost kit that can be used to address content other than electrodynamics.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) A utilização de dispositivos médicos implantáveis alimentados de maneira sem fio tem ganhado destaque com a aplicação de acoplamentos indutivos para este fim. Essa técnica permite grandes eficiências na relação entre potência transmitida e fornecida ao implante. Os dispositivos podem ser para os mais variados fins, e no presente trabalho foi definido o desenvolvimento de um acoplamento indutivo para alimentar dispositivos biomédicos no geral. Portanto, para o alcance do objetivo é necessária a apresentação de alguns conceitos e realização de experimentos, a fim de se comparar os resultados. A primeira comparação fica por conta do conjunto com 2, 3 ou 4 bobinas, sendo importante analisar qual melhor se encaixa na aplicação desejada. Os experimentos também foram realizados com diferentes cargas, de 10, 22, 47 e 100 Ω, no intuito de observar o comportamento do sistema devido à variação da carga a ser alimentada. Com auxílio da análise de conceitos teóricos, foi possível elaborar uma comparação entre dados teóricos, calculados através das equações encontradas e de simulações efetuadas, e dados práticos, obtidos através dos experimentos realizados. Foram então utilizadas bobinas comerciais no intuito de realizar os experimentos. Algumas das bobinas utilizadas nos experimentos possuíam um ferrite acoplado a elas, outras bobinas tiveram o ferrite removido. Desta forma, foi importante realizar um estudo experimental acerca da interferência do ferrite no acoplamento entre as bobinas e, consequentemente, na eficiência dos conjuntos. Esta questão da interferência do ferrite é algo que não foi encontrado na literatura, portanto apresenta um campo de pesquisa novo e essencial para futuras aplicações como a apresentada neste trabalho. Com isso, foi observada a interferência do ferrite na indutância e no coeficiente de acoplamento magnético entre elas. Os resultados dos experimentos e comparações realizados possibilitam a definição dos melhores parâmetros para construção do conjunto desejado, de forma a atender os dispositivos biomédicos alimentados via transferência de energia sem fio por acoplamento indutivo. As distâncias analisadas variaram de 0 a 10 mm e foi possível observar que nas menores distâncias dessa faixa o sistema de 2 bobinas possui melhores eficiências sobre os outros. Entretanto, na relação entre distância e eficiência o sistema de 3 bobinas foi o que teve melhores resultados, visto que, com o auxílio da bobina repetidora, o sistema consegue oferecer maiores eficiências em distâncias maiores, entre 8 e 10 mm. Já o sistema de 4 bobinas teve menores eficiências, o que se deve a perdas nos circuitos intermediários, visto que este sistema possui muitos acoplamentos entre bobinas não adjacentes, o que pode vir a atrapalhar sua eficiência. The use of implantable medical devices wirelessly powered has gained prominence with the application of inductive couplings for this purpose. This technique allows for great efficiencies in the relation between transmitted power and delivered to the implant. The devices can be for the most varied purposes, and in the present work, it was defined the development of an inductive coupling to power biomedical devices in general. Therefore, to achieve the objective, it is necessary to present some concepts and carry out experiments in order to compare the results. The first comparison is for the set with 2, 3, or 4 coils, it is important to analyze which one best fits the desired application. The experiments were also carried out with different loads, 10, 22, 47, and 100 Ω, to observe the behavior of the system due to the variation of the load to be fed. With the aid of the analysis of theoretical concepts, it was possible to elaborate a comparison between theoretical data, calculated through the equations found and simulations performed, and practical data, obtained through the experiments carried out. Commercial coils were then used in order to carry out the experiments. Some of the coils used in the experiments had a ferrite attached to them, other coils had the ferrite removed. Thus, it was important to carry out an experimental study about the interference of ferrite in the coupling between the coils and, consequently, in the efficiency of the sets. This issue of ferrite interference is something that has not been found in the literature, só it presents a new and essential research field for future applications like the one presented in this work. Thus, the interference of ferrite in the inductance and in the magnetic coupling coefficient between them was observed. The results of the experiments and comparisons made allow the definition of the best parameters for the construction of the desired set, in order to meet the biomedical devices powered via wireless energy transfer by inductive coupling. The analyzed distances varied from 0 to 10 mm and it was possible to observe that in the shortest distances in this range, the 2-coil system has better efficiencies over the others. However, in the relationship between distance and efficiency, the 3-coil system was the one with the best results, since, with the help of the repeater coil, the system is able to offer greater efficiencies over greater distances, between 8 and 10 mm. The 4-coil system had lower efficiencies, which is due to losses in the intermediate circuits since this system has many couplings between non-adjacent coils, which may hinder its efficiency.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) O presente estudo propõe um produto educacional, que surgiu do questionamento de como estimular a participação dos alunos nas aulas de física, por meio de atividades práticas/experimentais. Tendo como objetivo principal a apropriação, por parte dos alunos, dos conceitos básicos de circuitos elétricos, relacionados à eletrostática. Com os objetivos específicos, buscou-se incentivar o envolvimento dos alunos nas aulas; tornar o ensino de física mais dinâmico; apresentar o conceito de circuitos elétricos de forma a instigar o conhecimento dos alunos. O produto educacional foi desenvolvido com duas turmas da 3ª série do Ensino Médio noturno, do Colégio Estadual Ipê Roxo, da cidade de Foz do Iguaçu-PR, com a participação de, em média, quarenta e oito alunos. Com o intuito de corroborar para uma aprendizagem significativa, a partir dos conhecimentos prévios dos alunos, tendo uma abordagem experimental, e para facilitar o acesso aos equipamentos necessários, utilizou-se de materiais que apresentam um baixo valor de mercado, ao comparar com os kits que encontramos disponíveis no mercado. O produto educacional aplicado teve a aceitação dos alunos, despertando neles o interesse no conteúdo. A participação foi satisfatória, logo percebeu-se, que as atividades práticas/experimentais podem ser uma boa estratégia para o ensino de física, sendo uma alternativa possível para o professor ensinar, além das aulas tradicionais. This study proposes an educational product, which arose from how to stimulate student participation in physics classes, through practical/experimental activities. The main objective was appropriation, by the students, of the basic concepts of electrical circuits, related to electrostatics. We sought to encourage the involvement of students in classes; make physics teaching more dynamic; present the concept of electrical circuits in order to instigate students' knowledge. The educational product was developed with two classes from the 3rd series of High School at night, from Colégio Estadual Ipê Roxo, of the city of Foz do Iguaçu-PR, with the participation of an average of forty-eight students. In order to corroborate for a meaningful learning, from the students' previous knowledge, taking an experimental approach, using materials that have a low market value, when comparing with the kits that we find available on the market. The applied educational product was accepted by the students, arousing interest in the content and participation was satisfactory, leading us to realize that practical/experimental activities can be a good strategy for teaching physics, being an alternative for the teacher teaching, in addition to traditional classes.

Submitted by Elida Canaza Anchapuri (elidacanaza@gmail.com) on 2020-10-02T18:42:36Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Elida.pdf: 4972132 bytes, checksum: e42104b89afcea23ac475e57b065a1e4 (MD5) Rejected by ALESSANDRA KUBA OSHIRO ASSUNÇÃO (alessandra@fct.unesp.br), reason: Solicitamos que realize correções na submissão seguindo as orientações abaixo: - Nos agradecimentos, de acordo com a portaria nº 206, de 04/09/2018, deverá constar, exatamente como está, a seguinte frase: O presente trabalho foi realizado com apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - Brasil (CAPES) - Código de Financiamento 001 Qualquer dúvida entrar em contato pelo e-mail bibaqu.fct@unesp.br Agradecemos a compreensão. on 2020-10-02T20:06:34Z (GMT) Submitted by Elida Canaza Anchapuri (elidacanaza@gmail.com) on 2020-10-03T12:53:14Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Elida.pdf: 4971843 bytes, checksum: 4eb5346763d761ce13abacb5fcde206d (MD5) Approved for entry into archive by Claudia Adriana Spindola null (claudia@fct.unesp.br) on 2020-10-03T15:12:22Z (GMT) No. of bitstreams: 1 anchapuri_ec_me_prud.pdf: 4971843 bytes, checksum: 4eb5346763d761ce13abacb5fcde206d (MD5) Made available in DSpace on 2020-10-03T15:12:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 anchapuri_ec_me_prud.pdf: 4971843 bytes, checksum: 4eb5346763d761ce13abacb5fcde206d (MD5) Previous issue date: 2020-09-16 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) O presente trabalho tem como objetivo apresentar um estudo detalhado da estabilidade das oscilações geradas pelas equações diferenciais ordinárias, lineares e não-lineares, que modelam circuitos elétricos. As soluções de tais equações podem ser periódicas, amortecidas ou caóticas. Iniciamos com o estudo dos circuitos RLC, modelados por equações lineares, e em seguida estudamos as conhecidas equações não-lineares de Van der Pol e Du ng. Com base nesse estudo, analisamos as bifurcações que ocorrem em sistemas não-lineares de equações diferenciais, que servem como modelo matemático de circuitos elétricos formados por certas combinações dos quatro componentes eletrônicos fundamentais: capacitor, indutor, resistor e memristor. A existência dos memristores (ou resistores com memória) foi teoricamente proposta na década de 1970, e sua construção física foi possível somente em 2008, com o desenvolvimento da nanotecnologia. Estima-se que tal componente possui um grande potencial de aplicações, sendo assim o estudo de modelos matemáticos de circuitos elétricos envolvendo memristores despertou grande interesse da comunidade cientí ca. Além do estudo teórico das equações diferenciais, ao longo do trabalho desenvolvemos experimentos computacionais com o Software MAPLE, para melhor compreender o comportamento das soluções. O principal objetivo da análise aqui desenvolvida é obter um melhor entendimento do comportamento dinâmico dos memristores, ao serem conectados aos outros componentes elétricos (capacitores, indutores e resistores). The present work aims to present a detailed study of the stability of oscillations generated by linear and non-linear ordinary di erential equations, which are used to model electrical circuits. The solutions of such equations can be periodic, damped or chaotic. We start with the study of the RLC circuits, modeled by linear equations, and then we study the well-known non-linear van der Pol and Du ng equations. Based on this study, we analyzed the bifurcations that occur in a system of non-linear di erential equations, which serves as a mathematical model of electrical circuit formed by some combinations of the four fundamental electronic components: capacitor, inductor, resistor and memristor. The existence of memristors (or memory resistor) was theoretically proposed in the 1970s, and their physical construction was only possible in 2008, with the development of nanotechnology. It is estimated that such a component has great potential for applications, so the study of mathematical models of electrical circuits involving memristors has aroused great interest in the scienti c community. In addition to the theoretical study of di erential equations, throughout the work we developed computational experiments with the Software MAPLE, to better understand the behavior of the solutions. The main purpose of our analysis is to better understand the dynamical behavior of memristors, when connected to the other circuit elements (capacitors, inductors and resistors). CAPES: 001

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Os circuitos elétricos fazem parte do conteúdo de Física no ensino médio, no entanto, como mostrou a revisão sistemática realizada nas principais revistas de Ensino de Física do Brasil, no banco de dissertações de Mestrado Profissional em Ensino de Física das universidades consolidadas nesta área têm demonstrado que há carência em estudos que contemplem conteúdos de instalações elétricas residenciais diretamente relacionados a circuitos elétricos. Nesse trabalho, realizado no âmbito do Mestrado Nacional Profissional em Ensino de Física (MNPEF), no polo da Universidade Federal Rural do Semi-Árido (UFERSA), da cidade de Mossoró, situada no Rio Grande do Norte, apresenta-se uma sequência didática, abordando os seguintes conteúdos: corrente elétrica; Leis de Ohm; Associação de resistores; Potência elétrica em circuitos; medidas de grandezas elétricas como: tensão elétrica (diferença de potencial) e intensidade de corrente. Foram adotados como referencial teórico textos de Galperin (2009); Vygotsky (1998); Vygotsky; Luria; Leontiev (2018); Nuñez; Pacheco (1998); Nuñez; Ramalho (2018); e orientações dos Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio - PCNEM (Brasil, 2002). Sua implementação ocorreu no laboratório de Física do Colégio Estadual Liceu de Caucaia, em Caucaia, no Ceará, com duas turmas do terceiro ano noturno, através da realização de cinco encontros, com duas aulas cada, perfazendo um total de dez aulas. A sequência didática foi projetada através de aulas motivadoras, dinâmicas, participativas e interativas, mediadas pela intervenção do professor, com o objetivo de propiciar aos alunos uma aprendizagem significativa, valorizando, sobretudo, os seus conhecimentos prévios. Os resultados das atividades desenvolvidas indicam para o cumprimento dos objetivos e estratégias elaboradas para a sequência didática, comparando os resultados dos pré-testes e pós-testes realizados pelos alunos The electrical circuits are part of the content of Physics in high school, however, as shown by the systematic review carried out in the main magazines of Physics Education in Brazil, in the bank of Professional Master's theses in Physics Teaching of the consolidated universities in this area have demonstrated that there is a lack of studies that contemplate contents of residential electrical installations directly related to electrical circuits. This work, carried out within the scope of the National Professional Master's Degree in Physics Teaching (MNPEF), at the center of the Federal Rural University of the Semi-Arid (UFERSA), in the city of Mossoró, located in Rio Grande do Norte, presents a didactic sequence , addressing the following contents: electric current; Ohm's laws; Resistors association; Electrical power in circuits, measurements of electrical quantities such as: electrical voltage (potential difference) and current intensity. Galperin's (2009) texts were adopted as a theoretical framework; Vygotsky (1998); Vygotsky; Luria; Leontiev (2018); Nuñez; Pacheco (1998); Nuñez; Ramalho (2018); and guidelines of the National Curriculum Parameters for Secondary Education - PCNEM (Brasil, 2002). Its implementation took place in the Physics laboratory of the Colégio Estadual Liceu de Caucaia, in Caucaia, Ceará, with two classes of the third night year, through the realization of five meetings, with two classes each, making a total of ten classes. The didactic sequence was designed through motivating, dynamic, participatory and interactive classes, mediated by the teacher's intervention, in order to provide students with meaningful learning, valuing, above all, their previous knowledge. Understanding the scientific concepts of physical quantities, such as electric current, power, resistance, energy, among others, is of paramount importance for students, whether in the professional field, or in their daily practices. It was observed in the results of the activities developed that the objectives and strategies developed for the didactic sequence were successful, comparing the results of the pre-tests and post-tests performed by the students

O presente trabalho tem como objetivo o estudo e desenvolvimento de novas topologias baseadas no conversor boost intercalado operando no modo de condução descontínuo. Inicialmente são propostos dois novos retificadores não isolados sendo um com entrada monofásica e outro com entrada trifásica. O principal diferencial das duas novas topologias são a configuração de três níveis, reduzindo os esforços de tensão nos semicondutores. Ainda como características destaca-se a baixa ondulação da corrente de entrada e o alto fator da potência sem a necessidade de malhas de controle de corrente, uma vez que operam no modo de condução descontínuo. A forma da corrente de entrada opera como seguidora da tensão de entrada. Estes retificadores são soluções interessantes para baixas potências, frente a sua facilidade de implementação e custo reduzido. Os dois novos retificadores ainda podem ser integrados as principais células multiníveis como NPC, capacitor flutuante e associação série de conversores. Dentro da literatura, apenas trabalhos que realizaram a integração de retificadores intercalados com a célula NPC foram encontradas, assim doze novas topologias são propostas através da integração dos retificadores propostos com as células multiníveis baseadas na associação série de conversores em meia ponte, ponte completa e forward. Para as topologias em ponte completa e forward, por possuírem dois braços de comutação destaca-se a possibilidade da utilização de retificadores duplo na entrada, dividindo, além dos esforços de tensão pela configuração de três níveis, a divisão de corrente e redução dos esforços de condução. Dentro do trabalho realizou-se a análise dos retificadores não isolados, onde os principais resultados de simulação são apresentados. Um protótipo foi desenvolvido para a obtenção dos resultados experimentais. Para os retificadores integrados, em função da quantidade de topologias propostas, apenas as estruturas baseadas na associação série dos conversores meia ponte e ponte completa foram desenvolvidas, totalizando seis topologias. Entre as seis topologias integradas, a fim de não tornar o texto extenso, apenas os resultados experimentais de três são apresentados. Outro ponto de contribuição do trabalho, são as possibilidades de operação dos conversores com três diferentes modulações, sendo elas modulação PWM multifase convencional, modulação PWM assimétrica e modulação em frequência. Para a modulação PWM assimétrica podem ocorrer assimetrias de tensão nos capacitores, onde são propostas duas técnicas de equilíbrio para tal modulação. This work presents the study and development of new topologies based on interleaved boost operating in discontinuous conduction mode. Firstly, are proposed two new rectifiers, one single-phase and another three-phase, where the main differential is the three-level configuration, reducing the voltage stress across the semiconductors. Other characteristics are the low input current ripple and high-power factor without current control loop due to the discontinuous conduction mode, where the input current follows the input voltage. These rectifiers are an interesting solution for low power applications with low cost and simple implementation. The proposed rectifiers can be integrated with multilevel cells as Neutral Point Clamped (NPC), flying capacitor and series connections of converters. In literature review several works present the integration of interleaved boost with NPC cell only, thus twelve new integrated topologies are proposed in the paper based on the integration of proposed rectifiers with flying capacitor, series connection of half-bridge, series connection of full-bridge and series connection of forward converters. For the fullbridge and forward converters a double input rectifier can be used, dividing the current levels. In the paper the analysis of non-isolated converters is presented. The operation is verified by simulation and a laboratory prototype. For the integrated converters, based on half-bridge and full-bridge series connection are discussed, and experimental results are presented. The proposed converters can operate with three different modulations: classical multi-phase PWM, asymmetrical PWM and frequency modulation. For asymmetrical modulation the voltage in output capacitors are unbalanced, thus are proposed two techniques to solve this problem.

Master's dissertation submitted to the Federal University of Alagoas Graduate Program in the Professional Master's Degree in Physics Education (MNPEF), as part of the necessary requirements to obtain the title of Master in Physics Education. It is recurrent in the literature the fact that many students say they do not like Physics. In addition, many students also say that they can’t understand it, others see it only as other type of mathematics. This kid of things make very difficult the task of making students understand what Physics really is, and not only that, but also getting excited when studying it, what is a great challenge for physics teachers. Because of this, and of the fact that more and more teachers are trying to find more efficient ways of transmitting knowledge to students during classes, many teachers have tried to use several didactic tools in their physics classes. In addition, in general, students find it difficult to learn the name of the basic components of a electric circuit, as well as how to connect the instruments to perform electrical measurements. It was thinking about these issues, that we decided to develop a board game, to be used in classes to teaching about electrical circuits, which was both an interesting didactic tool to be used in the classroom to make the class more dynamic, as well as helping students in learning the contents related to electrical circuits. From the application of the game that we did in three high school classes, at two public schools in Sergipe, we saw that the game had a great acceptance by students. The vast majority of them said that the game helped them to better understand the content about electrical circuits, and helped them to understand when a circuit is in series or in parallel, as well as, to identify the correct position of the instruments measures. The students also said that the rules of the game were easy, and that the game has a good design. Finally, it is worth noting that it is a relatively fast game, which can be played in a 50-minute class, and is inexpensive, since the teacher can print the board, cards and even the dice that are used in the game. Thus, we believe that it will be a very useful teaching tool, both to be applied in private and public schools. We also hope that, in classes where this game will be used, it can increase students' taste for Physics. CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior É recorrente na literatura o fato de que muitos alunos afirmam não gostarem de Física. Aliado a isto, muitos afirmam também não conseguirem compreendê-la, outros a veem apenas como uma matemática em outra roupagem. O que torna então a tarefa de fazer os alunos entenderem o que é de fato a Física, e não somente isto, mas, também se empolgarem ao estudá-la, um grande desafio para os professores de Física. Devido a isto, e ao fato de se buscar cada vez mais formas eficientes de se transmitir o conhecimento aos alunos durante as aulas, muitos professores têm buscado usar em suas aulas de física diversas ferramentas didáticas. Além disto, em geral, os alunos sentem dificuldades em aprender o nome nos componentes básicos de um circuito, bem como, como conectar o amperímetro e o voltímetro para realizar medidas elétricas. Foi pensando nestas questões que resolvemos desenvolver aqui um jogo de tabuleiro, para ser usado em aulas sobre circuitos elétricos, que tanto fosse uma interessante ferramenta didática para ser utilizada em sala de aula para deixar a aula mais dinâmica, como também, ajudasse os alunos no aprendizado dos conteúdos relacionados aos circuitos elétricos. A partir da aplicação do jogo que fizemos em três turmas do ensino médio, de dois colégios estaduais de Sergipe, vimos que o jogo teve uma ótima aceitação pelos alunos. A grande maioria deles afirmaram que o jogo os ajudou a entender melhor o conteúdo sobre circuitos elétricos, vimos pelas respostas dadas que o jogo os ajudou a entender quando um circuito está em série ou em paralelo, bem como, a identificar a posição correta dos instrumentos de medidas. Os alunos também disseram que as regras do jogo eram fáceis, e que o jogo tinha um bom design. Por fim, vale destacar que ele é um jogo relativamente rápido, que pode ser jogado numa aula de 50 minutos, e é barato, pois basta que o professor imprima o tabuleiro, as cartas e até mesmo os dados que são utilizados no jogo. Assim, acreditamos que ele será uma ferramenta didática muito útil, tanto para ser aplicado nas escolas particulares como nas estaduais. Esperamos também que, nas turmas onde este jogo venha a ser utilizado, ele possa aumentar o gosto dos alunos pela Física.

Acompanha: Atividades experimentais de eletrodinâmica para deficientes visuais Esta dissertação teve como objetivo elaborar, aplicar e avaliar um material destinado ao ensino de eletrodinâmica para deficientes visuais. Para tanto, utilizamos como referencial teórico, a teoria da Aprendizagem Significativa, Atividades Experimentais Investigativas, Sequência Didática e o Ensino de Física, dando ênfase à Eletrodinâmica. Além disso, realizamos, também, uma pesquisa qualitativa, aplicada a um aluno deficiente visual e a dois alunos videntes, considerando o material viável para os demais alunos sem deficiência visual, a fim de desenvolver um trabalho significativo a todos. Após a elaboração da sequência didática e da sua aplicação, coletamos os dados por meio do registro com gravação de áudio, observações e questionários relacionados aos resultados e à usabilidade do material selecionado. Por conseguinte, com a análise dos questionários e por meio de um comparativo do antes e depois, percebemos que houve um avanço em relação ao conceito de Eletrodinâmica e que os alunos conseguiram avançar, significativamente, em todas as atividades, constituindo uma linguagem científica. Assim, diante dos resultados e da troca de experiência, utilizando os pressupostos da Aprendizagem Significativa, concluímos que os objetivos foram alcançados. Desse modo, esperamos com este trabalho, contribuir com a divulgação e o debate da inclusão dos deficientes visuais no Ensino de Física, a fim de assegurar, dessa forma, oportunidades iguais a todos This dissertation had as objective to elaborate, to apply and to evaluate a material destined to the teaching of electrodynamics for visually impaired. We used as a theoretical reference the theory of Significant Learning, Investigative Experimental Activities, Didactic Sequence and Physics Teaching with emphasis on Electrodynamics. We conducted a qualitative research, applied to a visually impaired student and two visionary students, considering the material feasible for the other students without visual impairment, seeking to develop meaningful work for all. After the elaboration of the didactic sequence and its application, we sought to collect the data through the recording with audio recording, observations and questionnaires related to the results and usability of the material used. With the analysis of the questionnaires and making a comparison of before and after, we realized that there was an advance in relation to the concept of Electrodynamics and that in all activities the students managed to advance significantly, constituting a scientific language. In view of the results and the exchange of experience using the assumptions of Meaningful Learning, we conclude that the objectives have been achieved. With this work we hope to contribute to the dissemination and discussion of the inclusion of the visually impaired in Physics Education, guaranteeing equal opportunities for all.

Orientador: Maurício Urban Kleinke Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin Resumo: A investigação das concepções alternativas (CA) é uma das frentes de pesquisa em ensino de ciências que mais evoluiu nas últimas décadas, havendo uma grande quantidade de trabalhos estudando-as e mapeando-as. Entretanto, também é bastante presente na literatura a forte resistência à mudança das CA nos processos escolares de aprendizagem. Sendo o Exame Nacional do Ensino Médio (ENEM) a maior avaliação de larga escala brasileira a respeito da aprendizagem dos alunos concluintes do Ensino Médio, investigamos se, após quase meio século de discussões sobre as concepções alternativas, tais alunos ainda assinalam alternativas de resposta induzidas por CA nos itens sobre circuitos elétricos do ENEM presentes nas provas aplicadas entre 2009 e 2018? Além disso, também procuramos compreender como o uso de tais concepções e a natureza desses itens atuam na seleção dos candidatos a terem acesso ao Ensino Superior e na avaliação das di?culdades sobre circuitos dos concluintes do Ensino Médio. Para isso, realizamos uma pesquisa de natureza qualiquantitativa, na qual utilizamos índices estatísticos da Teoria Clássica de Testes, elaborados a partir dos microdados das aplicações do ENEM disponibilizados pelo Instituto Nacional de Estudos e Pesquisas Educacionais Anísio Teixeira (INEP), e nos apoiamos em referenciais de concepções alternativas sobre circuitos elétricos (CACE). Os dados foram analisados tomando por referência três grupos de candidatos de?nidos em função da escolaridade de ambos os pais. Os resultados sugerem que concepções alternativas estão presentes nas respostas de alunos de todos os estratos sociais, denunciando uma de?ciência no ensino e na aprendizagem de circuitos elétricos na educação básica como um todo. Entretanto, concluintes cujos pais cursaram apenas até o Ensino Fundamental ou Médio demostraram uma di?culdade muito maior em conceitos básicos sobre o funcionamento dos circuitos se comparados aos alunos cujos pais cursaram Ensino Superior. No que tange à natureza dos itens, as questões de resolução conceitual demonstram muito potencial para avaliar as CACE dos estudantes. Já as de resolução algébrica, se bem construídas, revelaram-se úteis na identi?cação de uma série de CACE quando envolvem diagramas de circuitos; entretanto, os itens puramente algébricos, voltados à avaliação de habilidades com aplicação e manipulação de equações, mostraram-se reforçar a manutenção da desigualdade social na seleção dos candidatos, enquanto propiciam poucas informações a respeito do domínio dos alunos sobre o conteúdo de circuitos. Se admitirmos uma preferência do ENEM em elaborar as provas com itens de di?culdade elevada (mesmo que na contramão do recomendado por psicometristas), então itens de resolução conceitual com distratores pautados em fortes concepções alternativas podem atuar no sentido de selecionar os candidatos com maior domínio sobre o conteúdo, ao mesmo tempo que podem melhor avaliar o entendimento dos concluintes do Ensino Médio a respeito de circuitos elétricos Abstract: The investigation about alternative frameworks (AF) is one of the most developed research areas on science education in recent decades, with a large amount of studies investigating and mapping them. However, the strong resistance to change AF in school learning processes is also very known in literature. Being the Exame Nacional do Ensino Médio (ENEM) the largest Brazilian standardized test being used to investigate high school graduates learning, we want to study whether, after nearly half of a century of discussions about alternative frameworks, do such students still answer ENEM’s questions about electrical circuits, applied between 2009 and 2018, induced by AF? Futhermore, we additionally investigated how the use of such conceptions and the nature of these items act selecting candidates to access higher education and getting information about high school graduates di?culties in circuits. For that, we conducted a qualitative and quantitative research, using statistical indexes of the Classical Test Theory, elaborated from ENEM’s applications microdata, provided by Instituto Nacional de Estudos e Pesquisas Educacionais Anísio Teixeira (INEP), and basing on the literature that discuss alternative frameworks about electrical circuits (AFEC). We investigated three groups of candidates de?ned according to the education level of both parents. The results suggest that alternative frameworks are present in students’ answer from all social strata, denouncing a de?ciency in teaching and learning of electrical circuits in Brazilian basic education as a whole. However, students whose parents only attended elementary or high school showed a much greater di?culty in circuit’s basic concepts compared to those whose parents attended university. Regarding the nature of the items, conceptual resolution questions demonstrate a high potential for assessing students’ AFEC. Algebraic resolution questions, if well constructed, proved useful in identifying some AFEC when involving circuit diagrams; however, purely algebraic items, aimed at assessing skills about the application and manipulation of equations, have been shown to reinforce the maintenance of social inequality in candidates’ selection, while providing little information about students’ understanding of electric circuits. If we admit a preference of ENEM to elaborate the tests with high di?culty questions (even if psychometrists recommend otherwise), then questions with conceptual resolution whose distractors are based on strong alternative frameworks can act in order to select the candidates with greater dominance over content while, at the same time, can better assess high school graduates’ understanding of electrical circuits Mestrado Ensino de Ciências e Matemática Mestra em Ensino de Ciências e Matemática CAPES 88882.435442/2019-01

Resumo A geometria fractal fascina pela capacidade de descrever formas geométricas complexas e que usualmente estão presentes no mundo real . A dimensão fractal ou de Hausdorff d é utilizada para descrever leis de invariância de escala, em que as funções autossimilares seguem uma lei da forma f ( s x ) = s d f ( x ), sendo s o fator de escala. Intimamente relacionado ao problema da invariância de escala está o problema da determinação dos pontos fixos de um sistema, que matematicamente correspondem aos pontos que mapeiam o domínio de uma função para ele mesmo. Em sistemas dinâmicos correspondem ao valor para o qual a resposta do sistema usualmente converge e permanece estável. Na presente contribuição são apresentados os conceitos gerais associados à invariância de escala e ponto fixo, para prontamente empregá-los no problema de associação de impedâncias complexas em série e em topologia de escada. São discutidos em detalhes o problema da função de transferência de linhas de transmissão e o estudo de alguns gráficos de fluxo (flow graphs) de convergência das equações de recursividade. Abstract Fractal geometry is fascinating due to its ability to describe the complex geometries naturally occurring in real world. The fractal or Hausdorff dimension d is used to describe the laws of scale invariance, which are exemplified by functions satisfying a mathematical law of the form f ( s x ) = s d f ( x ), being s the scale factor. Closely related is the problem of determining the fixed point of physical systems. Mathematically, the fixed point corresponds to a point in the domain of a function which is mapped to itself. In dynamical systems, it typically corresponds to the value to which the response of the system converge and stabilize. The present contribution aims to present the general concepts of scale invariance and fixed or critical points, employing such aspects to the problem of complex impedance association, both in series and in ladder configuration. The complex impedance, and transfer function of transmission lines and flow graphs related to the convergence the iterative equations to a fixed points are discussed in more details.

Orientador: Yuzo Iano Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação Resumo: O presente estudo descreve a modelagem e simulação de um sensor indutivo de corrente, denominado Transformador de Corrente de Alta Frequência (TCAF), para sinais de descargas parciais simulados (PD) sob condições ruidosas, a fim de replicar medições não convencionais. Por meio deste estudo é realizada a investigação da variação de parâmetros construtivos e elétricos e da resposta dos modelos de sensores de corrente indutivo a fim de se avaliar a deterioração ou melhoria a resposta ao sinal ruidoso, i.e. aumento ou diminuição o erro médio quadrático e degradação ou elevação da correlação cruzada entre o sinal de resposta e o sinal aplicado), para melhor compreensão da forma de como aqueles parâmetros afetam a Função de Transferência do sensor. Para tanto esta dissertação abrange: 1. Geração de sinal e Adição de Ruído: investigação teórica de interferência eletromagnética (EMI) na medição de descargas parciais em campo e caracterização como AWGN (Additive White Gaussian Noise), além da criação de vários sinais (PD1 a PD10) com diferentes níveis de Relação Sinal-Ruído (SNR) e simulação de descarga parcial usando a curva de descarga de circuito R-C derivativo; 2. Modelagem de sensor e Análise de Resposta de Modelo de Referência: modelagem da Função de Transferência (TF) baseada na Transformada de Laplace (domínio s), Leis do Eletromagnetismo e através da obtenção de circuito equivalente de parâmetros agrupados e parâmetros construtivos e elétricos do sensor. Além disso, criou-se o Grupo de Controle (referência de análise), composto pelo modelo PAD, e realizou-se a validação deste modelo de acordo com a resposta no domínio do tempo e da frequência e pelo Método do Lugar das Raízes; 3. Avaliação de Desempenho de Modelos Experimentais e Validação de Hipótese: criação de Grupo Experimental, formado pelos modelos N30, RL250, mur2300 e RLNmur, através de variação de parâmetros construtivos e elétricos do modelo PAD e avaliação desempenho de resposta aos sinais aplicados (PD1 a PD10), por meio de correlação cruzada e erro médio quadrático. Como conclusão, constatou-se que é possível realizar um pré-processamento de sinal por hardware, através da variação de parâmetros elétricos ou construtivos, resultando em diminuição de erro e elevação de similaridade entre o sinal de resposta e o sinal puro de descargas parciais aplicado mesmo sob condições de baixa SNR Abstract: The present study describes the modeling and simulation of an inductive current sensor, called High Frequency Current Transformer (HFCT), for simulated partial discharges (PD) under noisy conditions, in order to replicate unconventional partial discharge measurements. By means of this study the investigation of the variation of constructive and electrical parameters and the response of the inductive current sensor models were carried out in order to evaluate the deterioration or improvement of the response to the noisy signal, ie increase or decrease the mean square error and degradation or increased cross-correlation between the response signal and the applied signal) to better understand how those parameters affect the sensor's Transfer Function. Therefore this dissertation includes: 1. Generation and Noise Addition: theoretical investigation of electromagnetic interference (EMI) in the measurement of partial discharges in the field and characterization as AWGN (Additive White Gaussian Noise), besides the creation of several signals (PD1 to PD10) with different levels of Signal-to-Noise Ratio (SNR) and partial discharge simulation using the discharge curve of the RC derivative circuit; 2. Sensor Modeling and Reference Model Response Analysis: transfer function modeling (TF) based on the Laplace Transform (s-domain), Electromagnetism Laws and by obtaining equivalent circuit of grouped parameters and constructive and electrical parameters of the sensor. In addition, the Control Group (analysis reference) was created, composed of the PAD model, and the validation of this model was carried out according to the time and frequency response and by the Roots Place Method; 3. Evaluation of Performance of Experimental Models and Validation of Hypothesis: creation of Experimental Group, formed by the N30, RL250, mur2300 and RLNmur models, through variation of the PAD model's constructive and electrical parameters and evaluation of the response to the applied signals (PD1 to PD10), through cross-correlation and mean squared error. In conclusion, it was possible to perform a hardware signal preprocessing through the variation of electrical or constructional parameters, resulting in a decrease of error and similarity increase between the response signal and the pure partial discharge signal applied even under conditions of low SNR Mestrado Telecomunicações e Telemática Mestre em Engenharia Elétrica CNPQ 134114/2018-3

A partir da década de 1990, pesquisas sobre a modelagem de bobinas espirais planas (PSC) foram impulsionadas, principalmente, seguindo uma tendência de mercado que, paulatinamente, exigia a fabricação de dispositivos passivos cada vez mais compactos para aplicações em tecnologias de comunicação sem fio. No entanto, em geral, esses estudos se limitam à modelagem de PSCs monofilares e transformadores planos fabricados em substrato de silício, com até uma dezena de espiras e operando na faixa de GHz. A modelagem de PSCs bifilares com dezenas de espiras, confeccionadas em FR-4 e atuando na faixa de MHz ainda é pouco pesquisada na atualidade. A operação da PSC bifilar em frequências mais baixas (MHz) constitui uma vantagem, por exemplo, em aplicações biomédicas onde o sinal recebido remotamente de um sensor implantado em um tecido biológico tende a ser menos atenuado com a redução da frequência. Neste sentido, foi conduzida uma pesquisa sobre a modelagem de PSCs bifilares a fim de estudar o seu comportamento elétrico até o entorno do primeiro pico de ressonância. Um modelo elétrico para a PSC bifilar quadrada de layout simétrico em aberto foi desenvolvido, seus parâmetros elétricos (resistências, condutâncias, indutâncias e capacitâncias), expressões para as primeiras frequências de autorressonância (vale e pico) bem como a impedância de entrada da PSC bifilar foram determinados. Destacam-se ainda as novas abordagens apresentadas para a determinação das capacitâncias parasitas que se formam entre as trilhas metálicas da PSC bifilar e das condutâncias associadas aos seus materiais dielétricos. Foi confeccionado um lote de PSCs bifilares, em FR-4, no formato quadrado, cujos parâmetros elétricos e impedâncias de entrada foram medidos num analisador de impedância, sendo também o layout de cada PSC bifilar submetido a simulações eletromagnéticas. Por fim, os resultados da pesquisa foram apresentados através de tabelas e gráficos com o objetivo de comparar os resultados teóricos do modelo proposto com aqueles obtidos por simulações eletromagnéticas e por valores medidos, concluindo-se que o modelo elétrico e as expressões desenvolvidas se mostram viáveis e promissores para a modelagem de PSCs bifilares abertas, quando a análise se restringe ao estudo do comportamento elétrico até o entorno do primeiro pico de ressonância. Since the 1990s, researches on modeling of planar spiral coils (PSC) were primarily driven by a market trend that gradually required the manufacture of as more and more compact passive devices for wireless technologies design. However, in general, these studies are limited to modeling of monofilar PSCs and planar transformers manufactured on silicon substrate, with up to a dozen turns and operating at the GHz range. Currently, the modeling of bifilar PSCs with dozens of turns, manufactured on FR-4 substrate and operating at MHz is still little researched. The bifilar PSC operation at lower frequencies (MHz) is an advantage, for example, in biomedical applications where the remotely received signal of a sensor implanted in a biological tissue tends to be less attenuated with decreasing frequency. Therefore, a research was developed on modeling of bifilar PSCs in order to study their electrical behavior up to around the first resonance peak. An electrical model of square bifilar PSC on symmetrical shape in open-circuit configuration was developed, their electrical parameters (resistances, conductances, inductances, and capacitances), expressions for the first self-resonance frequencies (valley and peak) as well as the input impedance of the bifilar PSC were determined. Also noteworthy are the new approaches presented for the determination of the stray capacitances that arise between the metal tracks of bifilar PSC and the conductances associated with its dielectric materials. A set of square bifilar PSCs of FR-4 substrate was manufactured, which electrical parameters and input impedances were measured by an impedance analyzer, as well as the layout of each bifilar PSC was submitted to electromagnetic simulations. Finally, the results of the research were presented in tables and graphs, with the aim of comparing the theoretical results of the proposed model with those obtained by electromagnetic simulations and measured values. It was concluded that the electric model and developed expressions prove feasible and promising for the modeling of square bifilar PSCs in open-circuit configuration, when the analysis is restricted to the study of the electrical behavior up to surrounding the first resonance peak.

Resumo Descreve-se neste trabalho resultados recentes, obtidos com 32 alunos do Ensino Médio a respeito de concepções alternativas sobre corrente elétrica em circuitos simples. Utilizou-se um teste de 14 itens elaborado no IF-UFRGS e validado após aplicação a alunos de engenharia da mesma universidade, em 1989. No presente experimento, 7 alunos foram selecionados para entrevistas clínicas, a partir do padrão de respostas no teste escrito. Os resultados do teste escrito foram comparados àqueles obtidos na UFRGS e analisados no contexto da literatura internacional pertinente ao tema. Confirmou-se a recorrência de concepções alternativas já amplamente relatada por autores de diversos países em diferentes continentes. As entrevistas clínicas permitiram uma investigação mais detalhada deste fenômeno e sinalizaram a necessidade de novas abordagens didáticas no ensino de circuitos elétricos. Abstract This paper describes recent results obtained with 32 students from the Middle School regarding alternative conceptions about electric current in simple circuits. A 14-item test developed at IF-UFRGS was used and validated after application to engineering students from the same university in 1989. In the present experiment, 7 students were selected for clinical interviews, from the standard of answers in the written test. The results of the written test were compared to those obtained at UFRGS and analyzed in the context of the international literature relevant to the topic. The recurrence of alternative conceptions, as observed in the present investigation, has already been widely reported by authors from different countries on different continents. The clinical interviews allowed a more detailed investigation of this phenomenon and signaled the need for new didactic approaches in the teaching of electrical circuits.

Resumo A extensão natural do cálculo diferencial, proposta inicialmente em uma troca de correspondências entre l'Hôpital e Leibniz, levou ao conceito de derivada de ordem fracionária. A aplicação da derivada fracionária permite uma melhor descrição da dinâmica de muitos sistemas reais, indo desde biossistemas até mercados financeiros, que apresentam efeitos de memória, dissipação e dimensionalidade fractal. No presente trabalho, os objetivos principais são a apresentação conceitual da derivada fracionária, algumas de suas definições tanto na forma de diferenças finitas de Grünwald-Letnikov quanto nas formas integrais de Riemann-Liouville, para posteriormente aplicá-las a problemas usuais da teoria de circuitos elétricos em circuitos do tipo RC e RL de ordem fracionária. Abstract A natural extension of differential calculus, initially proposed by l'Hôpital in a letter to Leibniz, leaded to the concept of fractional order derivatives. The application of fractional derivatives allows one to correctly describe the dynamics of many real systems, from biosystems to financial markets, where memory effects, dissipation and fractal dimensionality are present. This paper aims to present an overview of fractional derivatives and its representations, both in the form of Grünwald-Letnikov finite differences as well as in the form of Riemann-Liouville integrals, and to apply it in describing RC and RL electrical circuits of fractional order.

FUMDES/UNIEDU; FITEJ; Este trabalho apresenta a concepção de estruturas eletrônicas que podem ser utilizadas para a leitura de tensão e de corrente em conversores estáticos de energia, chaveados ou não, que trabalham em frequências superiores a 100 kHz, em especial as frequências eletrocirúrgicas (300 kHz..5 MHz). Além das estruturas de leitura, também a potência instantânea e a potência ativa são determinadas de forma analógica, possibilitando o futuro desenvolvimento de um sistema de controle da potência ativa de saída de um equipamento eletrocirúrgico. O objetivo é apresentar uma estrutura cuja reatância seja desprezível na faixa de frequências considerada, ou cujo efeito possa ser compensado, possibilitando a criação de circuitos amostradores de sinais complexos, de alta frequência, com um baixo custo de implementação, e usar estas amostras para determinar a potência ativa entregue. Um breve estudo das características reais dos resistores axiais de sinal (resistores com corpo cilíndrico, revestido por um filme de carbono ou filme metálico e com fixação por terminais através de furos na placa de circuito impresso, do inglês Pin Through Hole - PTH), de superfície (Surface Mounted Device - SMD) e resistores de potência de fio também é apresentado. Em seguida, dois modelos simplificados, porém realísticos, são apresentados, sendo um para resistências inferiores a 100 Ohms (Ω) e outro para resistências superiores a 100 Ω. Na sequência, um sistema analógico que realiza a amostragem dos sinais de tensão e de corrente de saída é proposto, bem como um sistema que determina a potência ativa em tempo real. Cada sistema é desenvolvido e testado individualmente, sendo que os resultados validados de um estágio são utilizados para aferir a eficácia do estágio subsequente. Ao final, o conjunto é testado, por meio de uma sequência de ensaios, cujos resultados são analisados e as considerações acerca do sistema como um todo são apresentadas, enfatizando que o erro máximo no cálculo da potência ativa ficou abaixo de 20%, como exige a norma NBR IEC 60601-2-2, assim como o baixo custo de implementação foi alcançado. Por fim, estes resultados mostram uma maneira viável de implementar um sistema de medição de potência ativa para saídas de equipamentos eletrocirúrgicos. This work presents the design of electronic structures that can be used for voltage and current probing in static power converters, switched or not, which work at frequencies above 100 kHz, in particular electrosurgical frequencies (300 kHz..5 MHz). In addition, also the instantaneous power and the active power are determined analogically, allowing the development of a control system that stabilizes active output power of an electrosurgical unit. The purpose of this work is to find a structure with neglectable reactance in the frequency band considered, or compensate them, creating low cost sampler circuits for complex high frequency signals. A brief study of Pin Through Holes (PTH) signal resistors, Surface Mounted Devices (SMD) signal resistor, and power wire resistors above 100 Ω characteristics is presented. Two realistic simplified models are proposed. One for signal resistances lower than 100 Ω and power wire resistors lower than 100 Ω. Another one for signal resistance greater than 100 Ω. Further, an analog system for reading the output voltage and current are proposed as well as one for real time active power determination. Each system is individually designed and tested. Validated results of one stage are used to assess the effectiveness of the subsequent stage. In the end, the full circuit is tested, and the results are analyzed demonstrating that a lower than 20% error is achieved as well as the low implementation cost. Finally, these results show a way to implement an active power measurement system for electrosurgical units that is unprecedented up to now.

Submitted by CLAUDINER MENDES DE SEIXAS null (claudiner2010@gmail.com) on 2017-10-21T02:06:24Z No. of bitstreams: 1 Tese_Claudiner_seixas_ac_dr_ilha.pdf: 3441885 bytes, checksum: 9e1f3e2ff82a0a8220457c535d4cea55 (MD5) Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-10-26T14:27:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 seixas_cm_dr_ilha.pdf: 3441885 bytes, checksum: 9e1f3e2ff82a0a8220457c535d4cea55 (MD5) Made available in DSpace on 2017-10-26T14:27:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 seixas_cm_dr_ilha.pdf: 3441885 bytes, checksum: 9e1f3e2ff82a0a8220457c535d4cea55 (MD5) Previous issue date: 2017-08-25 Este trabalho apresenta uma proposta de representação de sistemas de aterramento elétrico diretamente no domínio do tempo, tendo como vantagem os benefícios da modelagem realizada no domínio da frequência, com os resultados fornecidos diretamente no domínio do tempo, sem passar por transformadas inversas (Laplace ou Fourier). Os modelos no domínio do tempo são facilmente inseridos nos softwares convencionais de análise transitória, onde as tensões e correntes são melhor compreendidas. A maior contribuição deste trabalho está no desenvolvimento de uma técnica capaz de representar o aterramento com elementos discretos e positivos de circuitos (resistores-R, capacitores-C e indutores-L). Assim, o circuito equivalente representativo do aterramento será sempre um circuito possível de ser implementado fisicamente. Nesta proposta o aterramento é inicialmente modelado no domínio da frequência, sua impedância harmônica é obtida e representada por meio de elementos discretos de circuitos (RLC) associados em série e/ou paralelo. Aterramentos constituídos por um eletrodo horizontal ou uma haste vertical foram representados por meio de aproximação usando o método dos mínimos quadrados (vector fitting), que permite obter a função racional equivalente à admitância do aterramento, a partir da qual são extraídos os ramos de circuitos e consequentemente o circuito equivalente. Apesar de ser possível representar uma infinidade de aterramentos, dependendo do comprimento e diâmetro do eletrodo/haste combinado com determinadas resistividade e permissividade elétricas do solo, esse método pode não garantir que todos os elementos RLC sejam positivos. Por isso foi desenvolvido uma nova técnica e testada em aplicações com configurações de aterramento mais complexas (malhas). Essa técnica fornece resultados precisos e garante que todos os elementos RLC serão positivos. Sua validação foi realizada comparando os resultados propostos com os resultados obtidos pelo modelo de linha de transmissão (no caso de eletrodo/haste) e pelo modelo eletromagnético híbrido HEM (no caso das malhas). Essa técnica permite o uso de qualquer modelo capaz de fornecer a impedância harmônica, podendo ser aplicada a configurações genéricas de aterramento, o que a torna muito versátil e atrativa. This work presents a proposal to represent of electrical grounding systems directly in time domain, taking into account the benefits in frequency domain modelling, without employing inverse Laplace or Fourier transforms. The time domain models are easily inserted in conventional electromagnetic transient software, where voltages and currents are better understood. The main contribution of this work is the development of a technique that can represent grounding by discrete and positive circuits elements (R-resistors, C-capacitors and L-inductors). The representation of the grounding is an electric circuit, possible to be implemented physically. Grounding systems is initially modelled in the frequency domain, where its harmonic impedance is obtained and then represented by elements of circuit (RLC) made in series and/or parallel association. Grounding systems constituted by a horizontal electrode or a vertical rod were represented by means of an approximation using the method of the least squares (vector fitting). It reproduces the rational function equivalent to the admittance of the grounding, which branches of circuits are extracted, forming an equivalent circuit. Although it is possible to represent an infinity of groundings, depending on the length and diameter of the electrode / rod combined with certain electrical resistivity and permittivity of the soil, this technique may not guarantee that all RLC elements are positive. However, a new technique was developed and tested in more complex grounding systems (grids). This technique provides accurate results and ensures that all RLC elements will be positive. Its validation was performed comparing the proposed results with the results obtained by the TLM (Transmission Line Model) employed for the horizontal electrodes and vertical rods and by the HEM (Hybrid Electromagnetic Model) employed for grounding grids. This technique allows the use of any model capable of providing harmonic impedance, and can be applied to generic ground configurations, making it very attractive to electromagnetics transient analyses.

O presente trabalho tem como premissa que a atividade prática/experimental se constitui no elo entre o mundo abstrato dos pensamentos e ideias e o mundo concreto das realidades físicas. Essas atividades têm vital importância no processo de ensino/aprendizagem, pois são as mesmas que conectam a teoria e a prática, a ciência e o cotidiano do aluno. Acreditamos que não basta apenas elaborar uma nova proposta de atividade de ensino, é necessário que tal proposta seja viável para a grande maioria dos professores de física do país. É necessário fornecer suporte aos professores através de um material de apoio, para que possam maximizar e incrementar suas práticas pedagógicas relacionadas à experimentação. Neste contexto surge a ideia de desenvolver circuitos elétricos didáticos utilizando materiais que possam ser encontrados facilmente pela maioria dos professores de física do país e que sejam de baixo custo. A ideia é que o próprio professor e os alunos montem os seus kits, sem gastar muito dinheiro e tempo. Assim, tanto professores quanto alunos terão a oportunidade de entender melhor a física do seu dia a dia e terão a oportunidade de vivenciar fenômenos físicos, até então deixados de lado ou não estudados com a devida atenção e importância. O objetivo deste trabalho é desenvolver um kit para o ensino de circuitos simples, que seja funcional, de baixo custo e de grande acessibilidade. Além disso, vamos desenvolver um material de apoio para os professores, para que possam utilizar os kits de maneira apropriada, promovendo satisfatoriamente o processo de ensino-aprendizagem. Pretende-se mostrar como complementar as atividades didáticas no ensino de eletricidade, tanto em nível de ensino médio como de graduação, sem a necessidade de grandes investimentos financeiros e sem alterar o conteúdo programático de física. This work’s premise is that the practical and experimental activity constitutes the link between the abstract world of thoughts and ideas and the concrete world of physical realities. These activities are of vital importance in the process of teaching and learning, they connect theory and practice, science and everyday life for the student. We believe that beyond preparing a new proposal for educational activity, it is necessary that such a proposal be feasible for the vast majority of the physics teachers. It must provide support for the teachers through additional material, so that they can maximize and enhance their teaching practices related to experimentation. In this context we had the idea of developing educational kits of electric circuits using materials that can be easily found by the majority of the physics teachers of the country at a low cost. The idea is that teachers themselves and the students assemble their kits without spending much money and time. Thus, both teachers and students will have the opportunity to better understand everyday physics and will have the opportunity to experience physical phenomena that until now were left out or were not studied with due attention and importance. The objective of this work is to develop a kit for the teaching of simple circuits that is functional, low-cost and of high accessibility. We also developed a supporting material for teachers, so that they can use the kits properly, promoting successfully the teaching-learning process. The goal of this work is to show that it is possible to increase the educational activities in the teaching of electricity, both in high school and undergraduate levels without the need for large financial investment and without changing the physics syllabus.

Neste trabalho são discutidos os resultados de uma sequência didática baseada no método Peer Instruction para o ensino de circuitos elétricos, aplicada em sete turmas de ensino médio integrado a cursos técnicos. Os dados obtidos, em dois testes iguais, antes e depois da aplicação do método, foram analisados a partir do ganho normalizado ou ganho de Hake, e comparados a trabalhos na literatura nacional e internacional. Os resultados revelam que seis delas apresentaram ganhos compatíveis com aqueles esperados para turmas submetidas a estratégias de aprendizagem ativa, de acordo com a literatura nacional. Por outro lado, somente os resultados apresentados por três turmas permitiriam classificá-las como turmas em que ocorreu aprendizagem ativa, considerando valores estabelecidos na literatura internacional. Nossos resultados corroboram a ideia de que a sequência didática pode ser utilizada como mediadora da relação ensino-aprendizagem para a discussão de circuitos elétricos.

Acompanha: Unidade didática: entre o mais e o menos Este trabalho analisa a aprendizagem significativa dos conceitos elétricos de corrente, resistência, tensão e potência elétrica a partir da Abordagem POE - Predizer, Observar e Explicar (Tao e Gustone, 1999; Oliveira, 2003), Aprendizagem Significativa (Ausubel, 2003; Moreira, 1999) e a Teoria de Multimodos e Múltiplas Representações (Prain; Waldrip, 2006; Laburú et al, 2011). Assim, o objetivo foi a utilização destes fundamentos teóricos como inspiração para a criação e aplicação da sequência didática durante as aulas da Disciplina de Princípios de Eletricidade e Magnetismo. Sendo a sequência didática o produto desta pesquisa, buscou-se formular aquela a fim de propor aos alunos diversas formas de representação de um mesmo conceito, inclusive com o uso de simulador. Para tanto, empregou-se o aplicativo de simulação Kit de Circuito DC, desenvolvido pelo projeto Tecnologia no Ensino de Física (PhET), da Universidade do Colorado. O corpus desta pesquisa restringiu-se a 14 dos 28 alunos, das turmas do 3º e 4º semestre de Engenharia de Produção e 4º semestre de Engenharia Mecânica, de uma instituição de ensino particular. Para a viabilização desta pesquisa optou-se pelo tipo de pesquisa exploratória. Os dados coletados foram avaliados segundo as metodologias quantitativa e qualitativa. Como resultados, os alunos demonstraram curiosidade no uso do painel elétrico e durante o uso do simulador. Observou-se que os alunos obtiveram um ganho conceitual superior ao ensino tradicional e equivalente ao ensino interativo, tanto para a aprendizagem demonstrada pelo questionário de conhecimentos básicos e pelo teste de concepções científicas sobre corrente elétrica (Silveira et al, 1989). No entanto, no discurso teórico sobre os conceitos básicos, mesmos após as orientações, muitos alunos mantiveram em sua estrutura cognitiva a interpretação do circuito relacionada às concepções alternativas. This work analyzes the significant learning of electrical concepts of current, resistance, voltage and electric power from the POE Approach - Predicting, Observing and Explaining (Tao and Gustone, 1999; Oliveira, 2003), Significant Learning (Ausubel, 1999) and Multimode Theory and Multiple Representations Theory (Prain, Waldrip, 2006, Laburú et al, 2011). Thus, the objective was to use these theoretical foundations as inspiration for the creation and application of the didactic sequence during the classes of the Discipline of Principles of Electricity and Magnetism. Being the didactic sequence the product of this research, we tried to formulate that one in order to propose to the students several forms of representation of the same concept, even with the use of simulator. In order to do so, the DC Circuit Kit simulation application was developed, developed by the Technology in Teaching of Physics (PhET), University of Colorado. The corpus of this research was restricted to 14 of the 28 students, from the classes of the 3rd and 4th semester of Production Engineering and the 4th semester of Mechanical Engineering, from a private educational institution. In order to make this research viable, we opted for the type of exploratory research. The data collected were evaluated according to the quantitative and qualitative methodologies. As a result, students were curious about the use of the electrical panel and during the use of the simulator. It was observed that the students obtained a conceptual gain superior to the traditional teaching and equivalent to the interactive teaching, both for the learning demonstrated by the basic knowledge questionnaire and the test of scientific conceptions about electric current (Silveira et al, 1989). However, in the theoretical discourse on the basic concepts, same after the orientations, many students maintained in their cognitive structure the interpretation of the circuit related to the alternative conceptions.

Neste trabalho são discutidos os resultados de uma sequência didática baseada no método Peer Instruction para o ensino de circuitos elétricos, aplicada em sete turmas de ensino médio integrado a cursos técnicos. Os dados obtidos, em dois testes iguais, antes e depois da aplicação do método, foram analisados a partir do ganho normalizado ou ganho de Hake, e comparados a trabalhos na literatura nacional e internacional. Os resultados revelam que seis delas apresentaram ganhos compatíveis com aqueles esperados para turmas submetidas a estratégias de aprendizagem ativa, de acordo com a literatura nacional. Por outro lado, somente os resultados apresentados por três turmas permitiriam classificá-las como turmas em que ocorreu aprendizagem ativa, considerando valores estabelecidos na literatura internacional. Nossos resultados corroboram a ideia de que a sequência didática pode ser utilizada como mediadora da relação ensino-aprendizagem para a discussão de circuitos elétricos. In this paper the results of a didactic sequence based on the Peer Instruction method for the teaching of electrical circuits are discussed. The didactic sequence was applied in seven classes of integrated technical courses at high school level. The data obtained in two equal tests before and after the application of the method were analyzed from the normalized gain or gain of Hake, and compared with Brazilian and international literature. The results show that six of them had consistent normalized gains with those expected for classes under active learning strategies, according to the Brazilian literature. On the other hand, only the results reported by three groups allow classifying them as classes where there was active learning, considering values established in the international literature. Our results strength the idea that the teaching sequence can be used as a mediator of the teaching-learning for the discussion of electrical circuits.

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-06-12T20:28:48Z No. of bitstreams: 1 SegundoCabanillas.pdf: 2228720 bytes, checksum: a6e02304416e03c2afc432c9a11f24f2 (MD5) Made available in DSpace on 2017-06-12T20:28:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SegundoCabanillas.pdf: 2228720 bytes, checksum: a6e02304416e03c2afc432c9a11f24f2 (MD5) Previous issue date: 2016-10-10 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) This dissertation was prepared in order to provide subsidies to mathematics teachers to improve the performance of high scholl students of Y Bacanga college of the State of Maranhãao, specifically the students of three years in math discipline, subject refers to the study of complex numbers. The main idea is to use the Geogebra software and using the various features that the software offers facilitate student learning, and motivate their participation in the classroom, making reference to the theory of complex numbers is used in the study and analysis of electrical circuits. Thus, it presents a brief history of advancing the theory of complex numbers and how the structure was completed, using the Geogebra we study their different forms of representation and its operations are carried out, it shows how subject of complex numbers are used in the study of electrical circuits with emphasis on alternating current AC, solving practical exercises and finally it present a basic concept regarding the way to estimate the power electric consumption in a residence. Este trabalho de dissertação foi elaborado com o objetivo de fornecer subsídios aos professores de matemática, para melhorar o rendimento dos alunos do Ensino Médio do colégio Y Bacanga do Governo do Estado do Maranhão, especificamente dos alunos do 3o ano, na disciplina de matemática, no assunto que se refere ao estudo dos números complexos. A ideia principal é utilizar o software Geogebra e utilizando os diversos recursos que o software oferece facilitar o aprendizado dos alunos, assim como motivar a sua participação na sala de aula, fazendo referência de como a teoria dos números complexos é utilizada no estudo e análise dos circuitos elétricos. Assim, apresenta-se uma breve história do avanço da teoria dos números complexos e a forma como a sua estrutura foi concretizada, utilizando o Geogebra estudam-se as suas diferentes formas de representação e como são efetuadas as suas operações, mostra-se como o assunto dos números complexos é utilizado no estudo dos circuitos elétricos, com ênfase na corrente alternada CA, resolvem-se alguns exercícios de aplicação e por último apresenta-se uma noção básica em relação é forma de estimar o consumo de energia elétrica em uma residência.

Este trabalho apresenta uma nova topologia de conversor CA-CC trifásico de estágio único com elevado fator de potência baseado no conversor SEPIC MCD, contendo interruptores bidirecionais. Este se comporta como um seguidor da tensão mesmo em malha aberta (característica dos conversores SEPIC MCD), ou seja, emula uma resistência do ponto de vista da rede elétrica. Sendo assim, o esforço de controle é reduzido a apenas uma malha de controle, sendo esta para controlar a tensão de saída, como em um conversor CC-CC. Este conversor de estágio único tem elevada confiabilidade, uma vez que emprega quatro interruptores ativos, com o mesmo sinal de comando, e seis diodos de alta frequência para a conversão de corrente alternada para corrente contínua (CA-CC) com alto fator de potência e isolação em alta frequência. Como desvantagens, tem-se a restrição na escolha da relação de transformação, a qual implica em elevados valores de corrente no secundário para baixas tensões de saída. São apresentadas as etapas de operação, as formas de onda ideais, as equações que regem o funcionamento do conversor, os resultados de simulação numérica contrastados com os valores teóricos e resultados experimentais. As especificações aplicadas ao conversor são 127 V na tensão de entrada, 200 V na tensão de saída, 50 kHz da frequência de comutação e 1500 W de potência para a carga. O protótipo gerado a partir dessas especificações apresenta 0,9981 de fator de potência, 4,234% de taxa de distorção harmônica e um rendimento de 85,522% para condições nominais. Devido as suas características, considera-se uma boa opção para sistemas trifásicos de baixa potência, onde não se justifica um elevado custo. This work presents a new three-phase high power factor single-stage AC-DC converter based on the DCM SEPIC topology, using bidirectional switches. This converter operates as a voltage follower even in open loop (SEPIC DCM converter characteristic), in other words, it emulates a resistance from the electric grid point of view. Therefore, the control effort is reduced to a single control loop to control the DC output voltage, like an output voltage control of a DC-DC converter. This single-stage converter has high reliability, since it employs four active switches with the same command signal and six high frequency diodes for AC-DC conversion with high power factor and high frequency isolation. A system disadvantage is related to the constraint in the choice of transformer turns, which leads to high current values in the secondary-side for lower output voltage specifications. Hereon are presented the operation modes, the ideal waveforms, the main equations of the converter, the numerical simulation results contrasting with the theoretical values and experimental results. Design specifications are 127 V input voltage, 200 V output voltage, 50 kHz switching frequency and 1500 W output power. The prototype is obtained by following the specifications and it shows 0.9981 of power factor, 4.234% of total harmonic distortion and 85.522% of efficiency for rated condition. This converter is considered a choice for low power three-phase systems with low cost realization.

Made available in DSpace on 2016-03-07T19:21:00Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-11-05. Added 1 bitstream(s) on 2016-03-07T19:24:55Z : No. of bitstreams: 1 000858966.pdf: 2028080 bytes, checksum: dac7a5c9d241c31e2066c270e8e6f473 (MD5) O presente trabalho aborda o assunto da atribuição de responsabilidades em circuitos elétricos monofásicos com características de baixa tensão (baixo nível de curto circuito). Nesse cenário, o avanço das cargas eletrônicas e das fontes chaveadas propiciou um ambiente na qual tensão e corrente carregam alto conteúdo harmônico desfavorecendo, de certa forma, a Qualidade da Energia Elétrica (QEE). Nesse contexto, o objetivo do trabalho é estudar o comportamento de cargas lineares e não lineares e traçar conclusões a respeito de atribuição de responsabilidades. Para tanto, utilizouse a Teoria da Potência Conservativa (CPT) (do inglês, Conservation Power Theory) que é um modelo matemático para análise de circuitos elétricos sob condições senoidais e não seniodais. Além disso, a CPT permite expandir a análise do problema proposto através de uma Metodologia de Atribuição de Responsabilidades que leva em consideração um circuito equivalente com as informações da impedância de linha (equivalente Thévenin da rede visto pelo PAC) e dos parâmetros equivalentes da carga, mostrando um diferencial frente às metodologias estudadas. Para tanto, um circuito elétrico composto por diferentes cargas lineares e não lineares foi proposto e se pode estudar e discutir o compartilhamento de responsabilidades, buscando respostas acerca das quais parcelas de potência devem ser apontadas às cargas geradoras dos distúrbios harmônicos. A caracterização de cargas e estimação de impedância de linha apresentam resultados bastante satisfatórios. Assim, a metodologia de atribuição de responsabilidades sugere que a potência ativa fundamental deveria ser de responsabilidade das cargas, uma vez que ela representa de fato o fluxo de potência da fonte de alimentação para a carga. Além disso, o trabalho mostrou a fragilidade da PRODIST frente à norma IEEE em relação aos níveis de distorção harmônica de tensão no PAC... This work, aims to the study of the accountability problem focused on single-phase circuits with low voltage characteristics (low level of short circuit). In this scenario, the advancement of electronic loads and switchin devices have promoted and environment in which voltages and currents present high harmonic content, reducing the electrical power quality. In this context, the objective of this work is to study the behavior of linear and nonlinear loads and draw conclusions on accountability in electrical grids, i.e., responsibility in the harmonic content generation. For this purpose, it was applied the Conservative Power Theory (CPT) which is a mathematical tool for electrical circuits analysis on both sinusoidal and nonsinusoidal conditions. Furthermore, the CPT allows the application of a Accontability Methodology that takes into account information of the line impedance (equivalent Thévenin viewed by point of common coupling) and the equivalent parameters of the load. These two considerations represent a differential in relation to the studied methodologies. So, an electrical circuit containing linear and non-linear loads was proposed, and the Accountability Methodology was studied and discussed, seeking answers about the power portions that should be accontable to the harmonic loads. The load characterization and the impedance estimation presented satisfactory results. Then, the Accontability Methodology proposes that the fundamental active power should be accontable to the loads, since it represents the power portion that really flows the power source to the load. In addition, the work showed the fragility of PRODIST in relation to the IEEE standard concerning the harmonic voltage distortion established limits at the point of common coupling

CAPES Esta dissertação apresenta o desenvolvimento de um conversor elevador de tensão, com possibilidade de maior ganho que o conversor boost convencional, para aplicações em condições similares e de maior potência. Apresentam-se os principais conceitos envolvendo o conversor boost e duas de suas variações: o conversor boost de três níveis e o conversor boost intercalado com duas células conversoras. São detalhadas as formas construtivas, as etapas de funcionamento, o equacionamento e os principais pontos positivos de cada conversor, de modo a se verificar os possíveis empregos na construção de um protótipo que une as suas principais vantagens. Na apresentação deste conversor são abordadas as etapas de funcionamento, o equacionamento que rege o seu projeto, as simulações obtidas através de software (PSIM), um comparativo entre os modelos de conversor boost estudados e os resultados experimentais obtidos. This paper presents the development of a boost converter with the possibility of higher gain than the conventional boost converter for applications under similar conditions and increased power. Presents the main concepts involving the boost converter and two variations: the boost converter of three levels and the boost converter interspersed with two converter cells. The breakdown mounting positions, the operating steps, the addressing and the main strengths of each converter in order to check for possible uses in the construction of a prototype joining their main advantages. In the presentation of this converter addresses the operating steps, the equation governing its design, the simulations obtained through software (PSIM), a comparison between the boost converter models studied and the experimental results.

Este trabalho apresenta a análise de uma fonte de alimentação monofásica, de estágio único, baseada no conversor SEPIC isolado com interruptores no lado CA. O conversor SEPIC com interruptores no lado CA traz algumas vantagens em relação à topologia convencional, por haver um número menor de semicondutores no caminho da corrente em um período de comutação. Logo, espera-se um acréscimo no rendimento geral. A corrente de entrada é aproximadamente senoidal sem o uso de uma malha de controle de corrente, pelo fato de este conversor operar no Modo de condução descontínuo. Como desvantagens, destaca-se uma restrição na escolha da relação de transformação, a qual implica em valores máximos de corrente no secundário elevados quando o conversor opera como abaixador de tensão. A análise teórica, a metodologia de projeto e os resultados experimentais são apresentados para um conversor de 300W. O conversor foi projetado para uma tensão de entrada de 127V, uma tensão de saída de 200V e a frequência de comutação de 50kHz. This work presents the analysis of a single-phase single-stage switched-mode power supply based on a SEPIC converter with AC-side switches. The SEPIC converter with AC-side switches has the benefit of having fewer semiconductors in conduction during a switching period when compared with the traditional topology. Thus, the overall efficiency is expected to increase. The input current is nearly sinusoidal without the use of a current loop control since the converter is operating in discontinuous conduction mode. A system disadvantage is related to the constraint in the choice of transformer turns, which leads to high current values in the secondary-side for lower output voltage specifications. The theoretical analysis, a design methodology and experimental results from a 300 W converter are presented. The converter was designed for a 127 V of input voltage, 200 V output voltage and switching frequency 50 kHz.

O presente artigo apresenta uma Maplet, programada via Maple, idealizada para obter a solução numérica, via Método das Características, de uma Equação Diferencial Parcial conhecida como Equação do Telégrafo. Este trabalho aborda, de início, algumas noções de Equações Diferenciais Parciais, segue com a apresentação do modelo de um Circuito Elétrico expresso matematicamente por meio destas equa- ções, trabalha com os conceitos necessários para entendimento desse fenômeno físico, descrevendo, passo a passo, os procedimentos que foram implementados para obter a solução numérica por meio do Método das Características; por fim, o funcionamento da Maplet desenvolvida sobre o raciocínio teórico é exposto e a solução numérica de um exemplo particular da Equação do Telégrafo é apresentada, com o auxílio da interface gráfica disponível no pacote Maple. This paper presents a Maplet, programmed via Maple, designed for the numerical solution of a Partial Differential Equation known as the Telegraph Equation by the Method of Characteristics. This work initially addresses basic notions of Partial Differential Equations and proceeds with the presentation of the model of an Electrical Circuit expressed mathematically by means of these equations, working with the concepts needed to understand this physical phenomenon, describing step by step procedures that were implemented to obtain the solution through Method of Characteristics. Finally, the functionality of the Maplet developed on theoretical reasoning is exposed and the numerical solution of a particular example of the Telegraph Equation is presented with the aid of the Maple graphical interface.

Este trabalho descreve a modelagem de geradores síncronos utilizando o método de reconstrução do campo. Os conceitos do método são apresentados e a metodologia de modelagem é desenvolvida em conformidade com o tipo da máquina síncrona: rotor saliente ou rotor não-saliente. Os modelos obtidos são então utilizados como ferramenta de análise destas máquinas. Especificadamente, a distribuição da densidade de fluxo eletromagnético é determinada para condições arbitrárias de operação e a teoria do tensor de Maxwell aplicada para calcular as forças/torque. Além disso, o conceito do método de reconstrução do campo é utilizado para desenvolver uma formulação de reconstrução do fluxo, na qual o fluxo passando diretamente pelos dentes do estator é utilizado para estimar o fluxo concatenado pelas fases e, por conseguinte, a tensão gerada a vazio. A vantagem em se utilizar a modelagem proposta se deve à rápida e precisa estimação da distribuição do fluxo magnético no entreferro da máquina. Essa informação da assinatura do fluxo pode então ser utilizada em aplicações como análise de desempenho, otimização na distribuição do fluxo ou monitoramento desta distribuição para fins de diagnóstico. Os resultados de simulação utilizando os modelos obtidos foram comparados com a resposta do método dos elementos finitos dada pelo software MagNet e demonstram que o modelo de reconstrução de campo proporciona uma solução bastante precisa, com a vantagem de ser muito mais eficiente em termos computacionais. This work describes the synchronous generators modeling using the field reconstruction method. The method concepts are presented and the modeling strategy is developed specifically according each machine type: salient or non-salient poles. The models are then used as a tool of machine analysis. Specifically, the overall air gap flux density distribution was determined for an arbitrary condition and further the Maxwell Stress Tensor was used to perform the forces/torque. Moreover, the concept of field reconstruction method (FRM) was used to develop a flux reconstruction formulation, in which the stator tooth flux was used to estimate the flux linkage and then the voltages under no-load condition. The advantage of the proposed model is due its fast and accurate response for machine air gap flux estimation. Simulation results using the developed models were compared to finite element (FE) solutions given by MagNet software and show that the field reconstruction method provides a very accurate solution with the advantage of high computational efficiency.

Neste artigo analisamos diferentes concepções e raciocínios dos alunos sobre conceitos básicos envolvidos em circuitos elétricos simples, que se tornam obstáculos para a aprendizagem, e apresentamos um produto de um trabalho de pesquisa, que consiste em um conjunto de atividades de simulação e modelagem computacionais, desenvolvidas com o software Modellus, levando em conta tais dificuldades, com o objetivo de auxiliar o aluno a superá-las. In this paper we analyze different student's conceptions and reasonings regarding basic concepts involved in simple electric circuits, that become obstacles for the learning, and present a product of a research work, that consists in a set of computational modeling and simulation activities, developed with the software Modellus, taking into account such difficulties to help students to surpass them.