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Eletricidade Básica

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O que é Eletricidade Básica?

A Eletricidade Básica baseia-se no estudos de cargas elétricas originadas de duas maneiras, Eletrostática e Eletrodinâmica.

A primeira estuda a energia em repouso e a segunda estuda a energia em movimento. Exemplos:

  • Eletrostática – Geração de energia elétrica por atrito (Eletrização)
  • Eletrodinâmica – Geração de energia elétrica originado pelo movimento de elétrons em uma pilha.

Diferença de Potencial (DDP)

pilhas-e-baterias

Quando se compara o trabalho realizado por dois corpos eletrizados, automaticamente está se comparando os seus potenciais elétricos. A diferença entre os trabalhos expressa diretamente a diferença de potencial elétrico entre esses dois corpos.

A diferença de potencial também recebe o nome de tensão elétrica.

Obs: Na eletroeletrônica a eletricidade utiliza-se da palavra tensão para representar ddp (diferença de potencial) ou tensão elétrica.

Unidade de medida da tensão elétrica

A tensão (ou ddp) entre dois pontos pode ser medida por meio do instrumento de medição “multímetro”. A unidade de medida de tensão é o volt, que é representado pelo símbolo V. Como qualquer outra unidade de medida a tensão elétrica possui múltiplos e submúltiplos, Veja na tabela a seguir os principais:

Geração de Energia Elétrica

geração de energia elétrica

A existência da tensão é condição fundamental para o funcionamento de todos os aparelhos elétricos. As fontes geradoras são os meios pelos quais se pode fornecer a tensão necessária ao funcionamento desses consumidores.

Essas fontes geram energia elétrica de vários modos:

  • Por ação térmica
  • Por ação da luz
  • Por ação mecânica
  • Por ação química
  • Por ação magnética

Geração de Energia Elétrica por ação magnética

geração de energia magnetismo

O método mais comum de produção de energia elétrica em larga escala é por ação magnética.

A eletricidade gerada por ação magnética é produzida quando um condutor é movimentado dentro do raio de ação de um campo magnético. Isso cria uma ddp que aumenta ou diminui com o aumento ou a diminuição da velocidade do condutor ou da intensidade do campo magnético.

A tensão gerada por este método é chamada de tensão alternada, pois suas polaridades são variáveis, ou seja, se alternam.

Os alternadores e dínamos são exemplos de fontes geradoras que produzem energia elétrica segundo o princípio que acaba de ser descrito.

Corrente Elétrica

Corrente Elétrica

Basicamente a Corrente Elétrica denomina-se por ser:

“O movimento ordenados dos elétrons em um circuito fechado”

Logo, pode-se afirmar que existindo uma fonte geradora (ddp) e uma carga ligada a esta fonte teremos uma determinada corrente elétrica fluindo neste circuito.

Obs.: A corrente elétrica é a forma com a qual os corpos eletrizados procuram restabelecer o equilíbrio elétrico.

Unidade de medida da Corrente Elétrica

A Corrente Elétrica é uma grandeza elétrica e como qualquer outra pode ser mensurada através de instrumentos de medição. A unidade de medida da intensidade da corrente elétrica é o Ampere representada pelo símbolo “A”.

Como qualquer outra unidade de medida, a unidade da corrente elétrica tem múltiplos e submúltiplos adequados a cada situação. Veja tabela a seguir:

<TABELA>

Corrente Contínua

A corrente elétrica é o movimento de cargas elétricas. Nos materiais sólidos, as cargas que se movimentam são os elétrons; nos líquidos e gases o movimento pode ser de elétrons ou íons positivos.
Quando o movimento de cargas elétricas formadas por íons ou elétrons ocorre sempre em um sentido, a corrente elétrica é chamada de Corrente Contínua e é representada pela sigla CC.

Um exemplo prático de corrente contínua é a pilha elétrica que esta presente em diversas aplicações em nosso dia a dia. Como por exemplo em controles remotos, brinquedos, calculadoras entre outros.

Circuitos Elétricos

O circuito elétrico é o caminho fechado por onde circula a corrente elétrica. Dependendo do efeito desejado, o circuito elétrico pode fazer a eletricidade assumir as mais diversas formas: luz, som, calor, movimento.

O circuito elétrico mais simples que se pode montar constitui-se de três componentes:

  • Fonte geradora
  • Carga
  • Condutores

Todo o circuito elétrico necessita de uma fonte geradora. A fonte geradora fornece a tensão necessária à existência de corrente elétrica. A bateria, a pilha e o alternador são exemplos de fontes geradoras.

A carga é também chamada de consumidor ou receptor de energia elétrica. É o componente do circuito elétrico que transforma a energia elétrica fornecida pela fonte geradora em outro tipo de energia. Essa energia pode ser mecânica, luminosa, térmica, sonora, etc…

Exemplos de cargas são:

  • Lâmpadas que transformam energia elétrica em energia luminosa;
  • Motor que transforma energia elétrica em energia mecânica;
  • Rádio que transforma energia elétrica em sonora.

Os condutores são o elo de ligação entre a fonte geradora e a carga. Servem de meio de transporte da corrente elétrica.

*Uma lâmpada, ligada por condutores a uma pilha, é um exemplo típico de circuito elétrico simples.

Tipos de Circuitos Elétricos

Os tipos de circuitos elétricos são determinados pela maneira como seus componentes são ligados. Assim, existem três tipos de circuitos a serem considerados:

  • Série
  • Paralelo
  • Misto

Circuito Série

Caracterizado por ser um circuito “Dependente” recebe esse nome por possuir as cargas ligadas umas após a outra, sendo assim a corrente elétrica possui somente um caminho para circular.

O funcionamento de uma carga implica diretamente no funcionamento de todas as outras, ou seja, se uma delas parar de funcionar todas as outras também não funcionarão.

Sabendo que a corrente elétrica se dá através da circulação de elétrons em um circuito fechado, podemos afirmar que no circuito série, por existir somente um caminho para a circulação da corrente, esta terá a mesma intensidade ao longo de todo o circuito.

Circuito Paralelo

Neste circuito as cargas estão interligadas diretamente à fonte de alimentação através de seus terminais.

Uma característica deste circuito é possuir nas conexões entre as cargas um ponto de junção que recebe o nome de “nó”. É possível observar também que a corrente possui diversos caminhos para circular e por isso podem existir diversas intensidades de corrente em um circuito paralelo.

Um fato interessante é que, em função das cargas estarem diretamente ligadas a fonte de alimentação podemos dizer que todas as cargas recebem o mesmo nível de tensão elétrica fornecida pela fonte geradora.

Circuito Misto

O circuito misto caracteriza-se por apresentar em um único circuito, as características elétricas de um circuito série e também do circuito paralelo.

Como podemos observar, no circuito misto, a distribuição da corrente se dá de acordo com a sequência das cargas e seus respectivos valores de resistências, levando em consideração as características de distribuição de corrente dos circuitos série e paralelo.

Resistência Elétrica

resistência elétrica ômega

Como sabemos, para que exista a circulação de corrente elétrica se faz necessário a existência da tensão elétrica e um circuito fechado. Logo, podemos afirmar que existe tensão sem corrente mas não existe corrente sem tensão.

A resistência, basicamente é a oposição que o material apresenta ao fluxo de corrente elétrica. Todo e qualquer equipamento/componente elétrico apresenta uma resistência elétrica.

A estrutura atômica do material determina a resistência que este apresentará a passagem da corrente elétrica, ou seja, o valor da resistência elétrica depende da facilidade ou da dificuldade com que este material libera cargas elétricas (elétrons) para a circulação.

Unidade de medida da Resistência Elétrica

Toda e qualquer grandeza possui suas respectivas unidades de medidas e isto não é diferente para a resistência elétrica. A unidade de medida da resistência elétrica é o Ohm, representada pela letra grega Ω (ômega).

Abaixo a tabela com respectivos múltiplos e submúltiplos mais comuns desta grandeza:

<TABELA>

Segunda LEI de OHM

George Simon Ohm foi um cientista que estudou a resistência elétrica do ponto de vista dos elementos que têm influência sobre ela. Por esse estudo, ele concluiu que a resistência elétrica de um condutor depende fundamentalmente de quatro fatores a saber:

  • Comprimento do condutor
  • Área de sua seção transversal
  • Material do qual o condutor é feito
  • Temperatura no condutor

1. COMPRIMENTO
Com isso, verificou-se que a resistência elétrica aumentava ou diminuía na mesma proporção em que aumentava Isso significa que: ou diminuía o comprimento do condutor.

“A resistência elétrica é diretamente proporcional ao comprimento do condutor”

Área de Secção Transversal

Para verificar a influência da seção transversal, foram mantidos constantes o comprimento do condutor, o tipo de material e sua temperatura, variando-se apenas sua seção transversal.

Desse modo, foi possível verificar que a resistência elétrica diminuía à medida que se aumentava a seção transversal do condutor. Inversamente, a resistência elétrica aumentava, quando se diminuía a seção transversal do condutor. Isso levou à conclusão de que:

“A resistência elétrica de um condutor é inversamente proporcional à sua área de seção transversal”

Resistividade Elétrica

Para verificar a influência da seção transversal, foram mantidos constantes o comprimento do condutor, o tipo de material e sua temperatura, variando-se apenas sua seção transversal.

Resistividade elétrica é a resistência elétrica específica de um certo condutor com 1 metro de comprimento, 1 mm2 de área de seção transversal, medida em temperatura ambiente constante de 20ºC.

A unidade de medida de resistividade é o Ω mm2/m, representada pela letra grega ρ (lê-se “rô”).

Diante desses experimentos, George Simon OHM estabeleceu a sua segunda lei que diz que:

“A resistência elétrica de um condutor é diretamente proporcional ao produto da resistividade específica pelo seu comprimento, e inversamente proporcional à sua área de seção transversal.”

Veja na tabela a seguir os respectivos valores de resistividade elétrica dos principais condutores de eletricidade:

Tabela de Resistividade Elétrica

Sendo assim, podemos representar a segunda Lei de Ohm através da seguinte expressão matemática:

Associação de Resistência

As resistências entram na constituição da maioria dos circuitos eletrônicos formando associações de resistências. É importante, pois, conhecer os tipos e características elétricas destas associações, que são a base de qualquer atividade ligada à eletroeletrônica.

Em aplicações industriais é possível encontrar resistências aplicadas a partida de motores, aquecimento de fornos entre outros.

Tipos de Associação de Resistores:

  • Associação em série
  • Associação em paralelo
  • Associação mista

Cada um desses tipos de associação apresenta características específicas de comportamento da corrente e tensão elétrica como veremos a seguir.

<IMAGEM>

Apesar do número de associações diferentes que se pode obter interligando resistências em um circuito elétrico, todas essas associações classificam-se a partir de três designações básicas:

Associação em Série

Nesse tipo de associação, as resistências são interligadas de forma que exista apenas um caminho para a circulação da corrente elétrica entre os terminais.

Em uma associação série a mesma corrente elétrica flui através de todos os resistores, um após o outro. Ao longo de todo o circuito, a resistência total é a soma das resistências parciais.  Matematicamente, a resistência total ou equivalente da associação série é dada por:

Associação em Paralelo

Trata-se de uma associação em que os terminais das resistências estão interligados de forma que exista mais de um caminho para a circulação da corrente elétrica entre os terminais.

Como conclusão tem-se:

O valor da resistência equivalente de uma associação de resistores em paralelo é sempre menor que o resistor de menor valor.

Matematicamente, a resistência total ou equivalente da associação paralela é dada por:

Identificação de Resistores Através de Código de Cores

Os resistores são componentes normalmente utilizados em circuitos eletrônicos que possuem diversas funções, como por exemplo, limitar a passagem da corrente ou até mesmo realizar a divisão de uma determinada tensão.

Na maioria dos casos podemos identificar a resistência de um resistor simplesmente observando-o, através de suas faixa que representam, a partir de suas cores, seus respectivos valores.

Existem basicamente quatro tipos de resistores identificáveis por cores:

  • Três faixas (tolerância de 20%)
  • Quatro faixas
  • Cinco faixas
  • Seis faixas

Baseado na tabela de cores, que representa o valor simbolizado por cada uma das cores presente no resistor, podemos identificar o valor da resistência em ohms, sendo que a primeira cor expressa o primeiro dígito significativo do valor da resistência, no exemplo ao lado a cor marrom expressa então o dígito 1 e será assim para a segunda cor, ou seja, neste mesmo exemplo temos através da cor vermelha o segundo dígito que compõe o valor da resistência elétrica que por sua vez será o número 2, por sua vez, a terceira cor representará o dígito multiplicador, ou seja, a quantidade de zeros expressa após o segundo dígito, teremos então:

Cores do resistor:

 1  (número 1)
 2  (número 2)
 0  (nenhum zero após o 2)

Obs.: Marrom – Vermelho – Preto

 

O valor da resistência será de = 12 Ω

Este valor de resistência possui uma margem de erro a ser considerada. Todo resistor de três faixas possui uma margem de erro de 20%, logo, para nosso resistor de 12Ω podemos encontrar, ao realizar a medição de sua resistência, valores entre ±20%, isto representa para nós que um resistor de três faixas de valor 12Ω pode estar compreendido com valor de resistência de 9,6 a 14,4Ω.

Resistor de Quatro Faixas

Quando o resistor a ser analisado é o resistor de quatro cores, trataremos a leitura da mesma forma que fizemos para o resistor de três cores, no entanto, neste modelo, a quarta cor representará a tolerância que seu valor poderá ser sujeito dada em porcentagem (%). veja na tabela a seguir quais cores representam os níveis de tolerância que poderemos encontrar nos resistores de quatro faixas:

No exemplo acima temos um resistor com as seguintes cores:

Marrom – Vermelho – Preto

Marrom = 1 (número 1)

Vermelho = 2 (número 2)

Preto = 0 (nenhum zero após o 2)

Ouro = 5%

O valor da resistência será de 12 Ω ± 5%, ou seja, o valor desta resistência poderá ser considerado entre os valores 11,4 Ω e 12,6Ω.

Resistor de Cinco Faixas

Resistor de Seis Faixas