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Eletricidade Básica


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O QUE É A ELETRICIDADE?

Baseia-se no estudos de cargas elétricas  originadas de duas maneiras, Eletrostática e Eletrodinâmica, onde 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)

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

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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

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.

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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

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

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.


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.
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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:Todo o circuito elétrico necessita

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de uma fonte geradora. A fonte geradorafornece a tensão necessária à existência de corrente elétrica. A bateria, a pilha e o alternador são exemplos de fontes geradoras.

  • Fonte geradora;
  •  Carga;
  •  Condutores.

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

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.

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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.

 

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:

    1. Comprimento do condutor;
    2. Área de sua seção transversal;
    3. Material do qual o condutor é feito;
    4. Temperatura no condutor.
1. COMPRIMENTO
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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

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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:

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

ASSOCIAÇÃO DE RESISTÊNCIA

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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 resistências

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;
  •  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.

 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.

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

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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:

  1. Três faixas
  2. Quatro faixas
  3. Cinco faixas
  4. Seis faixas

Três Faixas (tolerância de 20%)

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:

MarromVermelhoPreto

Marrom = 1 (número 1)

Vermelho = 2 (número 2)

Preto = 0 (nenhum zero após o 2)

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

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