Trabalho realizado por:Marta Ferreira, nº20

Sistemas Eléctricos e Electrónicos

Índice

- Geradores e Receptores- Bons e Maus Condutores Eléctricos- Corrente Eléctrica- Amperímetro e Voltímetro nos Circuitos Eléctricos- Resistência Eléctrica- Lei de Ohm- Factores de que Depende a Resistência Eléctrica de um Condutor- Potência Eléctrica- Ímanes e Agulhas Magnéticas- Indução Electromagnética- Produção, Transporte e distribuição de Electricidade- Componentes Electrónicos- Reóstatos- Efeitos da Corrente Eléctrica- Efeito Fisiológico do Corpo Humano- Efeito Químico- Efeito Magnético- Efeito Luminoso- Efeito Térmico

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Geradores e Receptores

Os geradores ou fontes de energia criam uma corrente eléctrica num circuito eléctrico. Os receptores, por sua vez, recebem energia do gerador e transferem-na para a vizinhança, na forma de luz, calor, som ou movimento. Para que haja corrente eléctrica num circuito tem de existir, obrigatoriamente, um percurso fechado. É por isso que todos os componentes de um circuito têm dois terminais para estabelecer as ligações (Fig. 1 e 2).

Fig. 1 – Pilha – Lâmpada

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Fig. 2 – Pilha – Resistência

Bons e Maus Condutores Eléctricos

Todos os materiais através dos quais a corrente eléctrica consegue passar são bons condutores eléctricos. Da mesma forma, os materiais através dos quais a corrente eléctrica não consegue passar são maus condutores eléctricos, ou isoladores.

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Corrente Eléctrica

No nosso dia-a-dia falamos muitas vezes de corrente eléctrica. Diz-se, de uma forme geral, que a corrente eléctrica é um movimento orientado de partículas com carga eléctrica – electrões ou iões – através de um meio (Fig. 3 e 4).

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Fig. 3 – Corrente Eléctrica Fig. 4 – Corrente Eléctrica

Alessandro Volta (1745 -1827), professor de Física da Universidade de Pavia, inventou a pilha (Fig. 5 e 6). Luigi Galvani (1737 – 1798) observou que as coxas das rãs, ao tocarem em metais contraíam-se: estavam a ser atravessadas por corrente eléctrica (Fig. 7).

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Fig. 5 – Alessandro Volta e a sua pilha Fig. 7 – Luigi Galvani e a sua observação

Fig. 6 – Pilha de Volta

Sentido real e convencional da corrente (Fig. 8):

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Fig. 8 – Sentido real e convencional da corrente

Amperímetros e Voltímetros nos Circuitos Eléctricos

Para medir a intensidade da corrente eléctrica é essencial instalar correctamente um amperímetro num circuito eléctrico. De igual modo, para medir a tensão ou diferença de potencial, é essencial instalar correctamente um voltímetro num circuito eléctrico (Fig. 9, 10 e 11).

Fig. 9 – Intensidade de Corrente

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Fig. 10 – André-Marie Ampère

Fig. 11 – Amperímetros no Circuitos

A tensão ou diferença de potencial relaciona-se com a energia que um gerador pode fornecer ao circuito por cada unidade de carga que o atravessa (Fig. 12 e 13).

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Fig. 12 – Alessandro Volta Fig. 13 – Voltímetros no Circuito

Resistência Eléctrica

Circuitos alimentados pela mesma tensão podem ter correntes eléctricas com intensidades muito diferentes. Isto deve-se às diferentes resistências dos condutores À passagem de corrente eléctrica. A resistência eléctrica de um condutor traduz a maior ou menor oposição que esse condutor oferece à passagem de corrente eléctrica (Fig. 14 e 15).

Fig. 14 – Resistência Eléctrica

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Fig. 15 – Georg Simon Ohm

Pode-se medir a resistência eléctrica através de dois processos, directo ou indirecto (Fig. 16). Medição directa de uma resistência: multímetro digital a funcionar como ohmímetro (Fig. 17). Medição indirecta de uma resistência: a partir da intensidade de corrente e da tensão (Fig. 18).

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Fig. 17 – Processo Directo Fig. 18 – Processo Indirecto

Fig. 16 – Medição da Resistência

Lei de Ohm

A diferença de potencial nos terminais que qualquer condutor metálico filiforme e homogéneo, a temperatura constante, é directamente proporcional à intensidade da corrente que o percorre. Condutores óhmicos, a resistência não depende da tensão aplicada, ou seja, é constante (Fig. 19). Condutores não - óhmicos, a resistência depende da tensão aplicada, ou seja, não é constante (Fig. 20).

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Fig. 19 – Condutores Óhmicos Fig. 20 – Condutores Não - Óhmicos

Factores de que Depende a Resistência Eléctrica de um Condutor

A resistência eléctrica de um condutor, uma grandeza física cujo símbolo é R, traduz a maior ou menor oposição que o condutor oferece ao movimento das respectivas partículas com carga eléctrica, responsável pela corrente eléctrica.

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Potência Eléctrica

Sempre que um receptor de energia está em funcionamento, existe uma diferença de potencial entre os seus terminais e é percorrido por corrente eléctrica com uma certa intensidade. O produto da diferença de potencial nos terminais de um receptor pela intensidade de corrente que o percorre é igual ao valor da potência desse receptor.

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Ímanes e Agulhas Magnéticas

Uma agulha magnética pode rodar facilmente em torno de um eixo. Quando a agulha é colocada próximo de um íman, pólo norte da agulha é atraído pelo pólo sul do íman e o pólo sul da agulha é atraído pelo pólo norte do íman. Na região à volta do íman há um campo magnético que se manifesta pelas forças magnéticas ou magnetizáveis que actuam sobre os materiais.

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Indução Electromagnética

Produz-se uma corrente induzida quando um íman se aproxima ou se afasta de uma bobina fixa, ou, então, uma bobina se aproxima ou se afasta de um íman fixo. O sentido da corrente depende do sentido do movimento do íman (ou da bobina). Se o movimento for feito ora num sentido ora noutro, a corrente muda periodicamente de sentido – gerar-se-á corrente alternada.

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Produção, Transporte e Distribuição de Electricidade

A corrente eléctrica tem de percorrer grandes distâncias desde as centrais eléctricas até às nossas casa e instalações industriais, havendo perdas de energia por efeito Joule. Para as evitar é necessário diminuir a intensidade de corrente (Fig. 21 e 22).

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Fig. 21 – Central Hidroeléctrica Fig. 22 – Central Termoeléctrica

A electricidade transporta-se (Fig. 23):

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Fig. 23 – Transporte da Electricidade

Componentes Electrónicos

Os componentes electrónicos são dispositivos muito pequenos que funcionam normalmente com corrente contínua de baixa intensidade e baixa diferença de potencial. Convém conhecer estes componentes, qual a sua função e como se instalam correctamente nos circuitos.

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Reóstatos

A resistência de um condutor relaciona-se com a tensão nos seus terminais e com a intensidade de corrente que o atravessa. Os reóstatos são dispositivos cujo funcionamento se baseia na variação da resistência dos condutores com o seu comprimento.

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Efeitos da Corrente Eléctrica

É fundamental conhecer os diferentes efeitos provocados pela passagem de corrente eléctrica em meios condutores, uma vez que estes efeitos têm aplicações importantes no nosso dia-a-dia.

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Efeito Fisiológico no Corpo Humano

O efeito da corrente eléctrica no corpo humano depende (Fig. 24): - da duração do choque; - do percurso da corrente; - do tipo de corrente; - da frequência da corrente alternada. Uma corrente eléctrica que atravessa o corpo humano pode (Fig. 25): - danificar tecidos; - provocar coágulos sanguíneos; - paralisar a respiração e os músculos.

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Fig. 24 – Efeito Fig. 25 – Efeito

Efeito Químico

A corrente eléctrica pode provocar reacções químicas. Electrólise: decomposição de uma substância composta nas respectivas substâncias simples por acção da corrente eléctrica (Fig. 26).

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Fig. 26 – Efeito Químico

Efeito Magnético

Efeito magnético da corrente eléctrica: cria-se um campo magnético à volta de um fio percorrido por corrente eléctrica. O efeito magnético, evidenciado pelo desvio da agulha magnética, está na base do funcionamento da vários aparelhos eléctricos (Fig. 27).

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Fig. 27 – Efeito Magnético

Efeito Luminoso

O efeito luminoso da corrente eléctrica manifesta-se na iluminação (Fig. 28).

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Fig. 28 – Efeito Luminoso

Efeito Térmico

Efeito Joule – um material condutor eléctrico aquece quando é percorrido por corrente eléctrica (Fig. 29).

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Fig. 29 – Efeito Térmico