CURSO DE ELETRICIDADE BÁSICA - AULA01

Conceitos Básicos Gerador de Tensão Circuito Elétrico Grandezas elétricas Submúltiplo/Múltiplo

Primeira lei deOHM Exercícios 1ª Lei de

OHMResistores Código de Cores Exercícios Propostos

Conceitos Básicos

Observe as duas figuras a seguir.Nelas podemos identificar alguns elementos conhecidos, mesmo para pessoas que não tenham conhecimentos de eletricidade. A Fig01a mostra uma bateria , uma lâmpada e um interruptorA lâmpada está apagada. A Fig01b mostra a mesma bateria e a mesma lâmpada , agora acesa.Por que a lâmpada está apagada ? Por que a lâmpada está acesa ? As respostas você obterá quando alguns conceitos de eletricidade forem colocados a seguir.

Fig01: Exemplos de circuito elétrico - Fig01a circuito desligado - Fig01b circuito ligado

Conceitos Básicos

Todas as substâncias são constituídas de átomos e moléculas .Por exemplo a substância chamada de água, cuja fórmula química é H2O, é constituída de dois átomos de hidrogênio (H) e um átomo de oxigênio(O) os quais tem características totalmente diferentes da água. Os átomos por sua vez são constituídos de minúsculas partículas : os prótons, os elétrons e os nêutrons.Os prótons estão localizados na parte central do átomo chamada de núcleo, enquanto os elétrons giram ao seu redor em órbitas bem definidas, de forma parecida com os planetas girando ao redor do sol.

Nas duas figuras ao lado temos os desenhosdo modelo mais simples que representa um átomo: O núcleo central no qual estão os prótons e os nêutrons, e ao redor deste, girando, os elétrons . Existem varias órbitas , com diferentes números de elétrons girando em cada uma. A última camada, chamada de camada valência é a que tem maior interesse, pois a diferença entre os principais materiais usados na eletrônica tem o seu comportamento determinado pela

CURSO DE ELETRICIDADE BÁSICA - AULA02Potência - Energia - Efeito Joule

Conceito de Potência e Energia Joule Watt Efeito Joule Bipolo Receptor e Gerador

Conceito de Potência e Energia

Trabalho e energia em física são sinônimos. Toda vez que um trabalho é realizado uma certa quantidade de energia é transformada e uma força estará atuando em algum corpo( mesmo que você não veja!! ). E não se esqueça :

" A ENERGIA NÃO PODE SER DESTRUÍDA NEM TAMPOUCO CONSTRUÍDA ", a energia está sempre sendo transformada.O gênio humano está sempre empenhado em construir dispositivos que possam converter algum tipo de energia em outro tipo de energia que nos seja útil. Por exemplo: Aquele banho quentinho que você toma no inverno só é possível, porque alguém a muito tempo descobriu como converter algum tipo de energia em energia elétrica, e depois outra descobriu como converter energia elétrica em calor. Como potência e energia(trabalho) são grandezas físicas, necessitamos de unidades para especifica-las adequadamente. Unidades de trabalho

Joule(J) é a unidade oficial , mas existem outras como a caloria (cal) e o KW.h. É claro que existe uma relação entre elas. 1Cal = 4,18J e 1KWh = 3,6.106 JUnidades de Potência

Watt(W) é a unidade oficial, mas existem outras como o H.P, sendo que 1HP =746W

Potência é definida como sendo o trabalho realizado por unidade de tempo ( energia trocada por unidade de tempo ), ou matematicamente:

P = τ / t onde τ (€ tau ) é a quantidade de energia que estará sendo trocada que é igual ao trabalho realizado. Istoé :

1W = 1J/s ( inicio )

Confuso ? Então vamos a um exemplo: Imagine você deslocando um saco de açúcar de 5Kg de uma altura de 1m em 1s.Sem dúvida nenhuma que :

a) Você gastou uma certa quantidade de energia, portanto realizou um TRABALHO

b) Esse trabalho foi realizado porque você tem potência. Calculemos todos os valores de potência e de energia envolvidos.

De acordo com a física se um corpo de massa M, se desloca contra a força da gravidade a energia potencial desse corpo sofrerá uma alteração ( aumentará ) que será dada por:

∆ E = M.g.∆ H onde ∆ E será a variação da energia = trabalho realizado( em J) e ∆ H foi a variação de altura(em m), g é uma constante chamada de aceleração da gravidade, sendo que o seu valor depende do ponto em relação ao centro da terra, valendo aproximadamente 9,8m/s2 na superfície. Qual o foi mesmo o trabalho que você realizou ?

Como M = 5Kg e ∆ H =1m então ∆ E = 5.9,8.1 = 49J = τ = trabalho realizado como o tempo para realizar esse trabalho foi de 1s , então a potência desenvolvida por você foi de:

P = 49J/1s = 49J/s = 49W !! ( inicio ) ( Uma lâmpada média tem potência de 60W)

Qual seria a potência desenvolvida , se o tempo para realizar o mesmo trabalho , fosse 0,5s ?

CURSO DE ELETRICIDADE BÁSICA - AULA03Associação Série - Associação Paralela - Associação Mista

Série Resistência Equivalente Série Paralela

Associação Série de Resistores

Resistores estão ligados em série quando a corrente que passa por um for a mesma que passa pelos outros. A Fig01 mostra um exemplo de ligação série e o resistor equivalente(RE). Chamamos de resistor equivalente a um único resistor que pode substituir a associação e mesmo assim a corrente fornecida pelo gerador será a mesma .

Fig01: Associação série de resistores - Circuito total e circuito equivalente

Em uma associação série o equivalente é dado por : RE = R1 + R2 +R3

Na Fig01 observe que o instrumento indica 2mA tanto no circuito original como no equivalente (RE=6K).Outra característica de uma ligação série é que a soma das tensões nos resistores é igual à tensão total, no caso da Fig01 , 12V. A Fig02 mostra a tensão em cada resistor . Esta é uma característica genérica de toda malha ( caminho fechado ) enunciada pela

2ª Lei de Kirchhoff da seguinte forma: " A soma das tensões orientadas no sentido horário é igual à soma das tensões orientadas no sentido anti horário ".

Obs: a) No caso de resistores iguais em série , o equivalente será dado por : RE = n.R , onde n é o número de resistores de valor R em sérieb) O equivalente de uma associação série será sempre maior que o maior dos resistores da associação .

Fig02: Associação série - Verificação da 2ª Lei de Kirchhoff

Na Fig02 : U4 = U1+U2+U3 que é a equação da malha do circuito .( inicio )

Exercicio1: Qual a indicação dos instrumentos no circuito a seguir ?

R: Primeiro devemos calculara a resistência equivalente RE = R1+R2+R3+R4 = 200 + 500+1000+1300 = 3000Ω= =3K

Em seguida devemos calcular a corrente no resistor equivalente , a qual será igual à corrente no circuito original: I = 12V/3K = 4mA.Como a corrente no equivalente é igual à corrente nos resistores da associação, então podemos calcular a tensão em cada um :

U1=200Ω. 4mA = 0,2K.4mA = 0,8V = 800mV

U2= 500Ω .4mA =0,5K.4mA =

2V

U3=1K.4mA = 4V

U4 = 1,3K.4mA = 5,2V

Observe que : U1+U2+U3+U4 = 12V

Clique para fazer o Download do arquivo que contem o circuito acima usando EWB5: Ex1Aula3CC

Exercicio2: Qual a potência dissipada em cada resistor no exercício 1 ? Qual a potência elétrica do gerador ?R: Como já visto a potência dissipada em um resistor é dada por: P =R.I2 ou P=U2 /R ou P=U.I

então : P1 = 0,8V.4mA = 3,2mW P2 =2V.4mA = 8mW P3 = 4V.4mA = 16mW e P4 = 5,2V.4mA = 20,8mW

a potência que o gerador está fornecendo ao circuito deve ser igual à soma das potências dissipadas em cada resistor ou

P = U.I = 12V.4mA = 48mW

( inicio )

Associação Paralelo de Resistores

Resistores estão ligados em paralelo quando a tensão aplicada em um for a mesma aplicada nos outros. A Fig03 mostra um exemplo de ligação paralelo e o resistor equivalente(RE). No caso de uma associação paralelo o resistor equivalente é calculado por:

1/RE = 1/R1 +1/R2 +1/R3 ou em termos de condutância ( G = 1/R) GE = G1 + G2 +G3

Obs: a) Para dois resistores em paralelo a expressão acima se reduz para: RE =(R1.R2)/(R1+R2)b) No caso de resistores iguais em paralelo : RE =R/n , onde n é o numero de resistores de valor R em paralelo.c) O equivalente de uma associação paralelo será sempre menor que o menor dos resistores da associação

Fig03: associação paralelo - Circuito e resistor equivalente

Clique para fazer o Download do arquivo que contem o circuito acima usando EWB5: Ex2Aula3CC

Na Fig03 observe que o instrumento indica 4mA tanto no circuito original como no equivalente (RE=3K).Outra característica de uma ligação paralelo é que a soma das correntes nos resistores é igual à corrente total que entra na associação, que é basicamente a 1ª Lei de Kirchhoff que tem o seguinte enunciado: " A soma das correntes que chegam em um nó ( 4mA ) é igual à soma das correntes que dele saem ( 1,2mA +0,8mA +2mA ) ". ( inicio )

Exercício 3: Na Fig03 calcule a potência dissipada em cada resistor da associação e a potência elétrica do gerador.

R: Novamente , para calcular a potência de um bipolo basta fazer o produto U.I, então:

P1= 12V.1,2mA = 14,4mW P2 =12V.0,8mA =9,6mW P3 =12V.2mA=24mW

Pgerador = 12V.4mA = 48mW

Novamente observe que a soma das potências dissipadas deve ser igual à potência elétrica do gerador ( isso se chama de conservação de energia ).

As seguir aplicações práticas de circuitos paralelos:

Uma das principais aplicações de circuitos paralelos é uma instalação elétrica residencial, a qual consiste de lâmpadas , tomadas ligadas em paralelo. A Fig04 mostra duas lâmpadas ligadas em paralelo e acionadas por interruptores.

Fig04: Lâmpadas ligadas em paralelo - 1 lâmpada ligada

Observe na Fig04 que, estando ligada apenas uma lâmpada a corrente no fusível será igual a 481mA. O que acontece se a outra lâmpada também for ligada? Se as duas lâmpadas forem iguais o consumo de corrente dobrará !!

Como sugestão de exercício proposto monte o circuito da Fig04 usando o simulador Crocodile Clip

Fig05: Lâmpadas ligadas em paralelo - 2 lâmpada ligadas

Como você pode verificar a corrente dobra de valor . Quanto mais lâmpadas ( ou outro dispositivo , tal como TV, chuveiro , etc ) estiverem ligados maior a corrente , e maior o consumo !!

Como sugestão de exercício proposto monte o circuito da Fig05 usando o simulador Crocodile Clip

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ELETRICIDADE BÁSICA C.C - Testes

Para cada teste assinale uma alternativa

1. Em um condutor metálico os portadores de carga são:

a) Íons b) Elétrons livres c) Prótons d) Nêutrons

2. A intensidade da corrente elétrica em um condutor é de 0,5A, o que corresponde a :

a) 0,5 elétrons por segundo b) 0,5.10 -19 Coulombs por segundo c) 0,5.10 18 eletrons por segundo

d) 0,5 Coulombs por segundo.

3. Assinale falso (F) ou verdadeiro (V) para cada afirmação

Condutores são substâncias que permite que cargas elétricas se movimente pelo seu interior

C F

Se um condutor tem uma resistência de 10Ω , uma tensão de 5V aplicada resultará em uma corrente de 2A.

C F

A condutância de um resistor de 10Ω é de 0,1mho C F

Um resistor tem as faixas: 1ª: preta 2ª: Marrom 3ª: preta logo R =10Ω C F

4. A tensão em um condutor é 2,4V e a intensidade da corrente é de 0,8A. Podemos afirmar que a resistência do condutor é de :

a) 2,4 Ω b) 3 Ω c) 1,25 Ω d) 0,33 Ω

5. Um fio tem comprimento de 10m e área de secção de 0,1mm2. Se o comprimento do fio passar para 20m, podemos afirmar que a resistência do fio:

a) Diminui pela metade b) Dobra de valor c) Não se altera d) Não dispomos da resistividade para responder corretamente.

6) No circuito , com a chave como indicado, a corrente que o instrumento indica é 10mA. Se a chave mudar de posição a corrente :

a) Passa a valer 5mA b) passa a valer 10mA c) Passa a valer 0 d) Passa valer 2,5mA