Eletricidade Básica CORRETA
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FIEMT
FEDERAÇÃO DAS INDÚSTRIAS NO ESTADO DE MATO
GROSSO
SENAI
SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL
DEPARTAMENTO REGIONAL DE MATO GROSSO
ELETRICIDADE BÁSICA
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Federação das Indústrias no Estado de Mato Grosso – FIEMT
JANDIR JOSÉ MILAN
Presidente em exercício
SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL – SENAI
Departamento Regional de Mato Grosso
JANDIR JOSÉ MILAN
Presidente do Conselho Regional do SENAI/MT em exercício
GILBERTO GOMES DE FIGUEIREDO
Diretor Regional do SENAI-DR/MT
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ELETRICIDADE BÁSICA
Cuiabá/MT
2010
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© 2010. SENAI – Departamento Regional de Mato Grosso.Qualquer parte desta obra poderá ser reproduzida, desde que citada a fonte.
SENAI-DR/MTGerência de Educação e Tecnologia – GETEC
Unidade de Desenvolvimento em Educação Inicial e Continuada
SENAI-DR/MT
Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial – Departamento Regional de Mato Grosso
Av. Historiador Rubens de Mendonça, 4.301 – Bairro Bosque da Saúde - CEP 78055-500 – Cuiabá/MT
Tel.: (65) 3611-1500 - Fax.: (65) 3611-1557
[email protected] - www.senaimt.com.br
SENAI, Departamento Regional de Mato Grosso.
Eletricidade Básica / SENAI – Departamento Regional de Mato Grosso - Cuiabá, 2010
281 p. : il.
1. Eletricidade Básica.
* Esta apostila contém cópia do SENAI/DN. Capacitação dos Docentes do SENAI para
comunicação com Alunos Surdos. Brasília: SENAI/DN, 2002.
CDU 376.2
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SUMÁRIO
Apresentação 05
1.1.1. Unidade I – Fundamentos de eletricidade
Energia 07
Matéria 14
Fundamentos da eletrostática 23
Geração de energia elétrica 38
Corrente elétrica 44
Resposta dos exercícios 50
1.1.2. Unidade I – Fundamentos de eletricidade
Circuitos elétricos 55
Resistência elétrica 69
Associações de resistências 79
Lei de Ohm 98Potência elétrica em corrente contínua 106
Primeira Lei de Kirchhoff 121
Segunda Lei de Kirchhoff 131
Respostas dos exercícios 150
1.1.3. Unidade III – Introdução à corrente alternada
Magnetismo 159Eletromagnetismo 172
Corrente alternada 178
Aterramento 189
Resposta dos exercícios 200
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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1.1.4. Unidade IV – Análises em corrente alternada
Capacitores 204
Reatância capacitiva 217Indutores 224
Reatância indutiva 234
Impedância 240
Potência em corrente alternada 247
Sistemas de distribuição 255
Respostas do exercícios 261
Referências bibliográficas 267
Referências Bibliográficas 269
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APRESENTAÇÃO
A partir desta unidade, Fundamentos de eletricidade, você dá inicio ao seu estudo
de Eletricidade Básica. Além desta, mais três unidades integram este curso deEletricidade Básica: Análises em corrente contínua, Introdução à corrente
alternada e Análises em corrente alternada.
As informações incluídas em cada uma dessas unidades foram organizadas e
selecionadas de modo que você possa obter um conjunto de conhecimentos
tecnológicos importantes para a sua preparação profissional e sua atuação no
mundo do trabalho.
Com essa preocupação, espera-se que ao final desta primeira unidade, você
consiga:
• Reconhecer os principais tipos de energia, o seu processo de transformação e
efeitos;
• Identificar os principais componentes do átomo e seus estados de equilíbrio e
desequilíbrio;
• Descrever o processo de eletrização e seus efeitos;
• Relacionar desequilíbrio e potencial elétrico;
• Converter valores de tensão, utilizando múltiplos e submúltiplos do volt;
• Caracterizar as principais fontes de geração de energia elétrica;
• Descrever o processo de formação da corrente elétrica;
• Converter valores de intensidade da corrente elétrica, utilizando múltiplos e
submúltiplos do ampére.
Leia tudo com muita atenção. Sempre que possível, procure relacionar os assuntos
com o trabalho que você faz ou observa outras pessoas realizarem. Com isso, seuestudo ficará mais enriquecido e o seu aproveitamento será maior.
Sempre que tiver duvidas, volte ao texto e releia o trecho em que encontrou
dificuldades. Se mesmo assim as duvidas continuarem, entre em contato com o seu
monitor ou orientador de aprendizagem. Boa sorte! Siga em frente!
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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UNIDADE I – FUNDAMENTOS DE ELETRICIDADE
2. ENERGIA
Freqüentemente usamos a palavra energia. Às vezes, ouvimos dizer que
determinado alimento é rico em energia, que recebemos energia do sol ou, então,
que o custo da energia elétrica aumentou. Fala-se também em energia térmica,
química, nuclear...
Como se pode perceber, a energia está presente em quase todas as atividades do
homem moderno. Por isso, é muito importante que o profissional da área
eletroeletrônica conheça os princípios da energia elétrica.
Neste primeiro capítulo, estudaremos algumas formas de energia que se conhece,
sua conservação e unidades de medida.
2.1.Energia e trabalho
A energia está sempre associada à execução de uma ação, isto é um trabalho. Por
isso, dizemos que energia é a capacidade que um corpo têm de realizar umtrabalho. Como exemplo, temos: a mola comprimida ou estendida, e a água,
represada ou corrente.
Assim como há vários modos de realizar um trabalho, também há várias formas de
energia. Em nosso curso, falaremos mais sobre a energia elétrica e seus efeitos,
porém devemos também conhecer outras formas de energia.
Dentre as muitas formas de energia que existem, podemos citar:
• Energia potencial;• Energia cinética;
• Energia mecânica;
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• Energia térmica;
• Energia química;
• Energia elétrica.
A energia é potencial quando se encontra em repouso, ou seja, armazenada em um
determinado corpo. Como exemplo de energia potencial, podemos citar um veiculo
no topo de uma ladeira, a água de uma represa ou flecha ao ser lançada.
A energia cinética é a conseqüência do movimento de um corpo. Como exemplos,
podemos citar um esqueitista em velocidade que aproveita a energia cinética para
subir uma rampa, a abertura das comportas de uma represa que faz girarem asturbinas dos geradores das hidroelétricas ou o bate-estaca que, em movimento,
apresenta energia cinética.
A energia mecânica é a soma da energia potencial com a energia cinética presentes
em um determinado corpo. Ela se manifesta pela produção de um trabalho
mecânico, ou seja, o deslocamento de um corpo. Como exemplo de energia
mecânica podemos citar um torno em movimento ou um operário empurrando umcaixote.
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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A energia térmica se manifesta através da variação da temperatura nos corpos. A
máquina a vapor usa o calor para aquecer a água, transformando-a no vapor que
acionará os pistões. Esse é um exemplo de energia térmica.
A energia química manifesta-se quando certos corpos são postos em contato,
proporcionando reações químicas. O exemplo mais comum é a pilha ou bateria
elétrica.
A energia elétrica manifesta-se por seus efeitos magnéticos, térmicos, luminosos,
químicos e fisiológicos. Como exemplo desses efeitos, podemos citar:
• A rotação de um motor (efeito magnético),
• O aquecimento de uma resistência para esquentar a água do chuveiro (efeitotérmico),
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• A luz de uma lâmpada (efeito luminoso),
• A eletrólise da água (efeito químico),
• A contração muscular de um organismo vivo ao levar um choque elétrico (efeito
fisiológico).
2.2.Conservação de energia
A energia não pode ser criada, nem destruída. Ela nunca desaparece, apenas se
transforma, ou seja, passa de uma forma de energia para outra.
Há vários tipos de transformação de energia e vamos citar os mais comuns:
• Transformação de energia química em energia elétrica – a utilização de baterias
ou acumuladores permite por meio de reação química gerar ou armazenar
energia elétrica;
• Transformação de energia mecânica em energia elétrica – a água de uma
represa, que flui através das comportas, movimenta as turbinas dos geradores da
hidroelétrica;
• Transformação de energia elétrica em mecânica – os motores elétricos recebem
energia elétrica em seu enrolamento e transformam-na em energia mecânica
através da rotação de seu eixo.
2.3.Unidades de medida de energia
Para melhor conhecermos as grandezas físicas, é necessário medi-las. A unidadede medida de energia é chamada joule, representada pela letra J.
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Há grandezas cuja medição é muito simples. Para se medir o comprimento de uma
peça, por exemplo, basta apenas uma régua ou uma trena. Outras grandezas,
porém exigem aparelhos complexos para sua medição.
As unidades de medida das grandezas físicas são agrupadas em sistemas de
unidade onde as medidas foram reunidas e padronizadas no Sistema Internacional
de Unidades, abreviado para sigla SI.
As grandezas formadas com prefixos SI têm múltiplos e submúltiplos. Os principais
são apresentados na tabela a seguir.
Prefixo SI Símbolo Fator multiplicador
Giga G 109 = 1 000 000 000
Mega M 106 = 1 000 000
Quilo K 103 = 1 000
Mili m 10-3 = 1 000
Micro µ 10-6 = 0,000 001
Nano n 10-9 = 0,000 000 001
Pico p 10-12
= 0,000 000 000 001
Durante todo este curso, estaremos utilizando as unidades formadas com os
prefixos SI, por essa razão, é muito importante você ir se familiarizando com elas.
Resolva, agora, os exercícios a seguir para fixar as informações mais importantes
deste capítulo. Se tiver alguma dificuldade, releia o texto. Se, mesmo assim, não
conseguir resolvê-la, entre em contato com o seu monitor ou orientador de
aprendizagem.
Exercícios
01 – Complete corretamente as frases a seguir.
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a) A capacidade de um corpo realizar um trabalho denomina-se
________________________________________________________________.
b) A água em movimento que desce pelas tubulações e chega ao irrigadores de
plantas, acionando-os é um exemplo de transformação da energia ________________________ em energia ___________________________.
c) A iluminação de ruas e residências constitui um exemplo de energia
_______________________________.
02 – A coluna da esquerda indica alguns tipos de energia e a da direita os nomes
desses tipos de energia. Complete a coluna da direita, escrevendo a letra
correspondente dentro dos parênteses. Atenção! Uma das alternativas não tem
correspondente.
a) Rotação de um motor ( ) energia mecânica
b) Pilhas e baterias elétricas ( ) energia elétrica
c) Esqueitista em movimento ( ) energia química
d) Moinho acionado por uma roda d’água ( ) energia nuclear
( ) energia cinética
Assinale com um (x) a alternativa correta das questões 3 a 5.
03 – Pilhas e baterias elétricas são exemplos de transformação de:
a) ( ) reações químicas
b) ( ) energia potencial em energia nuclear
c) ( ) energia elétrica em reações químicas
d) ( ) energia térmica em energia elétrica
e) ( ) reações químicas em energia elétrica
04 – A unidade de medida da energia é o:
a) ( ) ampére (A)
b) ( ) ohm (Ω)
d) ( ) volt (V)
e) ( ) joule (J)
05 – Ao encostar-se em um aparelho, uma pessoa leva um “choque”. Trata-se de
um exemplo do:
a) ( ) efeito magnético da energia elétricab) ( ) efeito fisiológico da energia elétrica
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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c) ( ) efeito luminoso da energia elétrica
d) ( ) efeito químico da energia elétrica
e) ( ) efeito térmico da energia elétrica
Confira as respostas no final desta unidade.
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3. MATÉRIA
O estudo da matéria e sua composição é fundamental para a compreensão da teoria
eletrônica, que você começará a estudar, neste capítulo. Com essa preocupação,
iniciaremos esse estudo conhecendo o arranjo físico das partículas que compõem o
átomo e a maneira como essas partículas se comportam.
Leia tudo com muita atenção, pois a compreensão desses assuntos facilitará muito o
entendimento dos fenômenos que produzem a eletricidade.
3.1.Composição da matéria
Matéria é tudo aquilo que nos cerca e que ocupa um lugar no espaço. Ela se
apresenta em porções limitadas que recebem o nome de corpos. Estes podem ser
simples ou compostos.
Observação
Existem determinados fenômenos com os quais temos contato na vida diária, que
não ocupam lugar no espaço não sendo, portanto, considerados matéria. Exemplosdesses fenômenos são o som, o calor e a eletricidade.
Corpos simples são aqueles formados por um único átomo. São também chamados
de elementos. Alguns exemplos são: o ouro, o cobre e o hidrogênio.
Corpos compostos são aqueles formados por uma combinação de dois ou mais
elementos. São exemplos de corpos compostos o cloreto de sódio (ou sal de
cozinha) que é formado pela combinação de cloro e sódio; e a água, formada pelacombinação de oxigênio e hidrogênio.
A matéria e, conseqüentemente, os corpos compõem-se de moléculas e átomos. O
que vem a ser moléculas? O que vem a ser átomos? Veja a seguir.
Molécula
Molécula é menor partícula em que se pode dividir uma substância de modo que ela
mantenha as mesmas características da substancia que a originou.
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Tomemos como exemplo uma gota de água: se ela for dividida continuamente,
tornar-se-á cada vez menor, até chegarmos à menor partícula que conserva as
características da água, ou seja, a molécula de água. Veja, na ilustração a seguir, a
representação de uma molécula de água.
As moléculas se formam porque, na natureza, todos os elementos que compõem amatéria tendem a procurar um equilíbrio elétrico.
Átomo
Os animais, as plantas, as rochas, as águas dos rios, lagos e oceanos e tudo que
nos cerca é constituído de átomos.
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O átomo é a menor partícula em que se pode dividir um elemento e que, ainda
assim, conserva as propriedades físicas e químicas desse elemento.
Você sabe o que diz a lenda sobre a descoberta do átomo/
Se não sabe, “mate” a sua curiosidade:
Conta a lenda que, há 500 anos antes de Cristo, um filosofo grego, passeando com
um de seus alunos na praia, disse:
- Embora a areia seja formada de grãos muito pequenos, quando a olho de longe,
parece compacta. Já, a água do mar, de perto ou de longe, me parece contínua.
Será que a água é formada de partículas tão pequeninas que, mesmo bempróximas, não podemos vê-las?
Refletindo sobre as palavras do mestre, um aluno começou a observar com mais
cuidado os elementos que o cercavam. Com o tempo, passou a acreditar que todos
os materiais, sem exceção, eram formados por partículas minúsculas, a que chamou
de átomos. Surge, assim, na Grécia, a primeira teoria sobre a estrutura da matéria.
Os átomos são constituídos de numerosas partículas infinitamente pequenas e
invisíveis. Neste curso, estudaremos somente aquelas que mais interessam à teoria
eletrônica.
Observação
De tão pequenos que são, se forem colocados 100 milhões de átomos um ao lado
do outro, formarão uma reta de apenas 10mm de comprimento.
3.2.Constituição do átomo
O átomo apresenta uma parte central chamada núcleo e uma parte periférica
denominada eletrosfera, sendo ambas constituídas de partículas subatômicas, isto
é, de partículas muito pequenas.
A eletrosfera é formada pelos elétrons, que apresentam carga elétrica negativa. Já
o núcleo é constituído de dois tipos de partículas:
• Os prótons, com carga elétrica positiva
• Os nêutrons, que são eletricamente neutros.
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Juntos, os prótons e os nêutrons formam a parte mais pesada do átomo.
Veja a representação esquemática de um átomo na ilustração a seguir.
CuriosidadeVocê sabia que o hidrogênio normal é o único átomo conhecido que não têm
nêutrons em seu núcleo?
• O sol é o centro do sistema solar e, ao seu redor, giram os planetas, distribuídos
em diversas órbitas.
• No átomo, temos o núcleo e, ao seu redor, na eletrosfera, giram os eletrosfera,
giram os elétrons, descrevendo várias órbitas.
É possível fazer uma comparação entre o átomo e o sistema solar. Veja como:
Os átomos podem ter uma ou várias órbitas, dependendo do seu número de
elétrons. Cada órbita contêm um número especifico de elétrons.
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Na eletrosfera os elétrons estão distribuídos em camadas ou níveis energéticos. De
acordo com o número de elétrons, a eletrosfera pode apresentar de 1 a 7 níveis
energéticos, denominados K, L, M, N, O, P e Q.
A distribuição dos elétrons nas diversas camadas obedece a regras definidas. A
regra mais importante para a área eletroeletrônica refere-se ao nível energético mais
distante do núcleo, ou seja, a camada externa: o número máximo de elétrons nessa
camada é de oito elétrons.
Os elétrons da órbita externa são chamados elétrons de valência. Por estarem
mais distantes do núcleo, alguns desses elétrons têm certa facilidade de se
desprenderem de seus átomos. (elétrons livres).
Em geral, a movimentação dos elétrons livres é provocada por um agente externo,
como é o caso de uma pilha elétrica, bateria ou gerador elétrico. Todas as reações
químicas e elétricas acontecem nessa órbita ou camada externa chamada de nível
ou camada de valência.
A teoria eletrônica estuda o átomo só no aspecto da sua eletrosfera, ou seja, sua
região periférica ou orbital.
3.3.Íons
No seu estado natural, o átomo possui o número de prótons igual ao número de
elétrons. Nessa condição, dizemos que o átomo está em equilíbrio ou
eletricamente neutro.
O átomo está em desequilíbrio quando têm o número de elétrons maior ou menor
que o número de prótons. Esse desequilíbrio é causado sempre por forças externas
que podem ser magnéticas, térmicas ou químicas.
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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O átomo em desequilíbrio é chamado de íon. Os íons podem ser:
• Negativo
• Positivo
Os íons negativos, também chamados de ânions, são átomos que receberam
elétrons.
Íons positivos, ou cátions, são átomos que perderam elétrons.
A transformação de um átomo em íon ocorre devido a forças externas ao próprio
átomo. Cessada a causa externa que originou o íon, a tendência natural do átomo é
atingir o equilíbrio elétrico.
Para atingir o equilíbrio elétrico, o átomo cede os elétrons que estão em excesso ou
recupera os elétrons em falta.
Resolva, agora, os exercícios a seguir para fixar as informações mais importantes
deste capítulo. Se tiver dificuldade, releia o texto. Se, mesmo assim, não conseguir
resolvê-la, entre em contato com o seu monitor ou orientador de aprendizagem.
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Exercícios
01 – Assinale com um (x) todas as alternativas que indicam exemplos de matéria.
a) ( ) madeira
b) ( ) borracha
c) ( ) eletricidade
d) ( ) som
e) ( ) ferro
f) ( ) plástico
g) ( ) plástico
h) ( ) águai) ( ) calor
j) ( ) ouro
Assinale com um (x) a alternativa correta das questões 2 e 3.
02 – A menor partícula em que uma substancia pode ser dividida, mantendo as
mesmas características da substancia que lhe deu origem denomina-se:
a) ( ) átomo
b) ( ) molécula
c) ( ) núcleo
d) ( ) camada
e) ( ) matéria
03 – No átomo, a ultima camada da eletrosfera onde ocorrem as reações químicas e
elétricas denomina-se:
a) ( ) molécula
b) ( ) núcleo
c) ( ) energia
d) ( ) eletrosfera
e) ( ) camada de valência
04 – Complete corretamente a frase a seguir.
As partículas subatômicas que constituem o átomo são:
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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a) Núcleo onde estão localizados os _________________________________
b) ___________________________onde estão localizados os elétrons.
05 – Complete corretamente as frases a seguir.
Em relação à carga elétrica dizemos que:
a) ____________________________ apresentam carga elétrica positiva.
b) ____________________________ apresentam carga elétrica negativa.
c) ____________________________ não têm carga elétrica, pois são
eletricamente ________________________________.
06 – A coluna da esquerda indica alguns elementos relacionados ao átomo e a da
direita os nomes desses elementos. Complete a coluna da direita, escrevendo a letra
correspondente dentro dos parênteses. Atenção! Uma das alternativas não têm
correspondente.
a) região central formada por prótons e nêutrons ( ) camada de valência
b) espaço onde os elétrons se movimentam ( ) níveis energéticos
c) distribuição dos elétrons na eletrosfera ( ) núcleo
d) camada externa da eletrosfera onde ( ) eletrosfera
ocorre reações químicas e elétricas ( ) prótons
07 – Assinale com um (x) a alternativa correta.
Para um átomo estar em equilíbrio elétrico é necessário que:
a) ( ) o número de prótons seja maior que o número de elétrons
b) ( ) o número de nêutrons seja igual ao número de elétrons
c) ( ) o número de prótons seja menor que o número de elétrons
d) ( ) o número de elétrons seja maior que o número de prótons
e) ( ) o número de prótons seja igual ao número de elétrons
08 – Complete corretamente as frases a seguir.
a) Átomos que perderam elétrons são chamados de _____________ ou
__________
b) Átomos que recebem elétrons são chamados de ______________ ou __________
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c) Denomina-se _____________________ o espaço onde se localizados os
elétrons livres.
d) Anions são átomos que ganharam __________________ e, cátions, os que
perderam.
Confira as respostas no final desta unidade.
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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4. FUNDAMENTOS DA ELETROSTÁTICA
Quando ligamos um aparelho de televisão, radio ou máquina de calcular, estamos
utilizando eletricidade e, como vimos no capítulo anterior, a eletricidade é uma forma
de energia que está presente em tudo o que existe na natureza.
Para compreender o que são os fenômenos elétricos e suas aplicações você vai
aprender neste capítulo o que é eletricidade estática; o que é tensão, suas unidades
de medida e as fontes geradoras de tensão.
Para estudar este capítulo com mais facilidade, você já deve ter alguns
conhecimentos sobre o comportamento do átomo e suas partículas.
4.1.Tipos de eletricidade
A eletricidade é uma fonte de energia que faz parte da constituição da matéria.
Existe, portanto, em todos os corpos.
O estudo da eletricidade é organizado em dois campos: a eletrostática e a
eletrodinâmica.
4.1.1. Eletrostática
Eletrostática é a parte da eletricidade que estuda a eletricidade estática. Dá-se o
nome de eletricidade estática à eletricidade produzida por cargas elétricas em
repouso em um corpo.
Na eletricidade estática, estudaremos as propriedades e a ação mutua das cargas
elétricas em repouso nos corpos eletrizados.
Mas, o que são cargas elétricas em repouso?
Para responder a essa pergunta, vejamos antes quando um corpo se eletriza.
Um corpo se eletriza quando ganha ou perde elétrons. Dizemos que o corpo se
eletriza:
• Negativamente (-) quando ganha elétrons.
• Positivamente (+) quando perde elétrons.
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Não havendo transferência de elétrons de um corpo para outro, as cargas elétricas
tendem a manter-se em repouso.
Um bom exemplo de cargas elétricas em repouso é o do estalido (ruído) que, em
geral, ouvimos ao tirar uma roupa de náilon. Pois bem, esse ruído é provocado pelas
cargas elétricas em repouso.
4.1.2. Atração e repulsão
Entre corpos eletrizados, podemos verificar os efeitos da atração e da repulsão.
Dizemos que há atração quando as cargas elétricas têm sinais contrários. Assim,
sempre haverá atração entre um próton (+) e um elétron (-) e vice-versa.
Já o efeito da repulsão acontece quando as cargas elétricas dos corpos eletrizados
têm sinais iguais. Nesse caso, sempre ocorrerá repulsão entre dois elétrons ou
entre dois prótons.
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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No estado natural, qualquer porção de matéria é eletricamente neutra. Isso significa
que, se nenhum agente externo atuar sobre uma determinada porção da matéria, o
número total de prótons e o de elétrons de seus átomos será igual.
Essa condição de equilíbrio natural da matéria é chamada de equilíbrio estático ou
equilíbrio elétrico. Esse equilíbrio pode ser desfeito, de forma que um corpo deixe
de ser neutro e fique carregado eletricamente.
O processo pelo qual se faz com que um corpo eletricamente neutro fique carregado
é chamado eletrização.
Você sabia que a eletrização já era conhecida dos gregos há dois mil anos atrás? Senão sabia, veja o que diz a lenda.
Um pastor grego, ao atritar um bastão de âmbar (tipo de resina) na lã de uma ovelha
percebeu que o bastão atraia penas, folhas e pedaços de madeira. Concluiu, então,
que alguns materiais, quando atritados, adquirem a propriedade de atrair outros
materiais diferentes dele.
Assim, desde muito cedo, o homem percebeu que atritando dois corpos diferentes,
poderia obter a eletrização.
A maneira mais comum, portanto, de se provocar eletrização é por meio de atrito.
Quando se usa um pente de plástico, por exemplo, o atrito entre o plástico e os fios
de cabelos provoca uma eletrização negativa do pente, Isto é, o pente ganha
elétrons.
Ao aproximarmos o pente eletrizado negativo de pequenos pedaços de papel, estes
são atraídos momentaneamente pelo pente, comprovando a existência da
eletrização.
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Resumindo:
• A eletrização ocorre quando há transferência de elétrons de um corpo para outro.
• Os átomos de um corpo, devido a essa transferência, tornam-se negativamente
eletrizados, isto é, deixam de ser eletricamente neutros, passando do estado deequilíbrio estático para o estado de desequilíbrio estático.
A eletrização pode ainda ser obtida por outros processos como, por exemplo, por
contato ou por indução. Em qualquer processo, contudo, obtêm-se corpos
carregados eletricamente.
4.1.3. Descargas elétricas
Sempre que dois corpos com cargas elétricas contrárias são colocados próximos
um do outro, em condições favoráveis, o excesso de elétrons de um deles é
atraído na direção daquele que está com falta de elétrons, sob a forma de uma
descarga elétrica. Essa descarga pode se dar por contato ou por arco.
Quando dois materiais possuem grande diferença de cargas elétricas, uma grande
quantidade de carga elétrica negativa pode passar de um material para outro pelo
ar.
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7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Essa é a descarga elétrica por arco. O raio, em uma tempestade, é um bom exemplo
de descarga por arco.
4.2.Relação entre desequilíbrio e potencial elétrico
Por meio dos processos de eletrização, é possível fazer com que os corpos fiquem
intensamente ou fracamente eletrizados. Um pente fortemente atritado fica
intensamente eletrizado. Se ele for fracamente atritado, sua eletrização será fraca.
O pente intensamente atritado têm maior capacidade de realizar trabalho, porque é
capaz de atrair maior quantidade de partículas de papel.
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Com a maior capacidade de realizar significa maior potencial, conclui-se que o
pente intensamente eletrizado em maior potencial elétrico.
O potencial elétrico de um corpo depende diretamente do desequilíbrio elétrico
existente nesse corpo. Assim, um corpo que tenha um desequilíbrio elétrico duasvezes maior que outro, têm um potencial elétrico duas vezes maior. Ou seja, o
potencial elétrico depende diretamente do desequilíbrio elétrico existente no corpo.
4.3.Carga elétrica
Como certos átomos são forçados a ceder elétrons e outros a receber elétrons, é
possível produzir uma transferência de elétrons de um corpo para outro.
Quando isso ocorre, a distribuição igual das cargas positivas e negativas em cada
átomo deixa de existir. Um corpo com mais elétrons que prótons apresenta carga
com polaridade negativa (-). Já, com mais prótons que elétrons, o corpo apresenta
carga com polaridade positiva (+).
Quando um par de corpos contém a mesma carga, isto é, ambas positivas (+) ou
ambas negativas (-), diz-se que eles apresentam cargas desiguais ou opostas.
A quantidade de carga elétrica que um corpo possui, é determinada pela diferença
entre o número de prótons e o número de elétrons que o corpo contém.
O símbolo que representa a quantidade de carga elétrica de um corpo é a letra Q e
sua unidade de medida é o Coulomb (C).
Atenção: 1 Coulomb = 6,25 x 1018 elétrons.
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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4.4.Diferença de potencial
Quando se compara o trabalho realizado por dois corpos eletrizados,
automaticamente está se comparando os seus potenciais elétricos. A diferença entreos trabalhos expressa diretamente a diferença de potencial elétrico entre esses dois
corpos. A diferença de potencial (abreviada para ddp) existe entre corpos
eletrizados com cargas tipos diferentes ou com o mesmo tipo de carga desde que
seus potenciais elétricos não sejam iguais.
A diferença de potencial elétrico entre dois corpos eletrizados também é
denominada de tensão elétrica, importantíssima nos estudos relacionados à
eletricidade e à eletrônica.
Observação
No campo da eletrônica e da eletricidade, utiliza-se exclusivamente a palavra tensão
para indicar tensão elétrica ou ddp.
4.5.Unidade de medida de tensão elétrica
A tensão (ou ddp) entre dois pontos pode ser medida por meio de instrumentos. A
unidade de medida de tensão é o volt, que é representado pelo símbolo V.
Como qualquer outra unidade de medida, a unidade de medida de tensão (volt)
também têm múltiplos e submúltiplos adequados a cada situação.
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Veja tabela a seguir:
Denominação Símbolo Valor com relação ao
volt
Múltiplos Megavolt MV 106 V ou 1000000VQuilovolt KV 103 V ou 1000V
Unidade Volt V -
SubmúltiplosMilivolt mV 10-3V ou 0,001V
Microvolt µV 10-6 V ou 0,000001V
Observação
Em eletricidade empregam-se mais freqüentemente o volt e o quilovolt como
unidades de medida, ao passo que em eletrônica as unidades de medida maisusadas são o volt, o milivolt e o microvolt.
A conversão de valores é feita de forma semelhante a outras unidade de medida.
KV V MV µV
Exemplos de conversão:
a)
b)
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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c)
d)
e)
Pilha ou bateria elétrica
A existência de tensão é imprescindível para o funcionamento dos aparelhos
elétricos. Para que eles funcionem, foram desenvolvidos dispositivos capazes decriar um desequilíbrio elétrico entre dois pontos, dando origem a uma tensão
elétrica. Genericamente esses dispositivos são chamados fontes geradoras de
tensão.
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Você sabia que a pilha elétrica é considerada a primeira fonte geradora de tensão de
que se têm noticia? Se não sabe, veja.
Em torno de 1800, o físico italiano Alessandro Volta inventou a pilha elétrica, ao
realizar a experiência resumida a seguir.
Empilhou uma série alternada de discos de cobre e de zinco (daí o nome pilha),
separados por pedaços de feltros embebidos em uma solução de acido sulfúrico,
constatando que:
• Em contato com o acido sulfúrico, os elétrons “livres” do zinco passavam para o
cobre, onde ficavam armazenados;
• Ao perder os elétrons, o zinco tornava-se positivamente carregado e o cobre,
com maior carga de elétrons, tornava-se negativamente carregado;
• As extremidades da pilha apresentavam uma diferença de potencial ou tensão,
isto é, uma extremidade com falta de elétrons e outra com excesso de elétrons.
• Ligando um fio metálico à base da pilha ocorria uma faísca sempre que
encostava a outra extremidade do fio no alto da pilha e que esse fio, por sua vez,
também se aquecia.
Daí, o cientista concluiu que a pilha se constituía numa fonte geradora de
eletricidade, pois suas extremidades apresentavam uma diferença de potencial,
quando ligadas a um fio condutor, o que permitia o deslocamento ordenado dos
elétrons “livres” e, em conseqüência, a geração de eletricidade.
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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As pilhas são, portanto, fontes geradoras de tensão constituídas por dois tipos de
metais mergulhado em um preparado químico. Esse preparado químico reage com
os metais, retirando elétrons de um e levando para o outro. Um dos metais fica com
potencial elétrico positivo e o outro fica com potencial elétrico negativo. Entre os dois
metais existe portanto uma ddp ou uma tensão elétrica.
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A ilustração a seguir representa esquematicamente as polaridades de uma pilha em
relação aos elétrons.
Pela própria característica do funcionamento das pilhas, um dos metais torna-se
positivo e outro negativo. Cada um dos metais é chamado pólo. Portanto, as pilhas
dispõem de um pólo positivo e um pólo negativo. Esses pólos nunca se alteram, o
que faz com que a polaridade da pilha seja invariável.
Daí a tensão fornecida chamar-se tensão continua ou tensão CC, que é a tensão
elétrica entre dois pontos de polaridade invariáveis.
A tensão fornecida por uma pilha comum não depende de seu tamanho pequeno,
médio ou grande nem de sua utilização nesse ou naquele aparelho. É sempre uma
tensão contínua de aproximadamente 1,5V.
Além das pilhas, as baterias ou acumuladores e os geradores são exemplos de
fontes geradoras de eletricidade.
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7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Resolva agora,os exercícios a seguir para fixar as informações mais importantes
deste capítulo. Se tiver alguma dificuldade, releia o texto. Se, mesmo assim, não
conseguir resolvê-la, entre em contato com o seu monitor ou orientador de
aprendizagem.
Exercícios
01 – Assinale com um (x) a alternativa correta.
Um corpo eletricamente neutro torna-se eletricamente carregado pelo processo de:
a) ( ) eletricidade estáticab) ( ) energização
c) ( ) conservação das gases elétricas
d) ( ) equilíbrio elétrico
e) ( ) eletrização
02 – A coluna da esquerda indica alguns processos relacionados à eletrização e a
da direita os nomes desses processos.Complete a coluna da direita, escrevendo a letra correspondente dentro dos
parênteses. Atenção! Uma das alternativas não tem correspondente.
a) Processo que retira elétrons de um material neutro. ( ) eletrização
b) Processo através do qual um corpo neutro fica ( ) eletrização positiva
Eletricamente carregado. ( ) eletrização negativa
c) Processo que acrescenta elétrons a um material ( ) neutralizaçãoneutro.
03 – Assinale com um (x) a alternativa correta.
A eletricidade de um corpo obtida por eletrização denomina-se:
a) ( ) eletricidade estática
b) ( ) eletricidade dinâmica
c) ( ) descarga elétrica
d) ( ) atração
e) ( ) repulsão
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04 – Assinale V (verdadeiro) ou F (falso) em cada uma das afirmativas:
a) ( ) Dois corpos eletrizados negativamente se repelem, quando se aproximam.
b) ( ) Dois corpos eletrizados, sendo um positivamente e outro negativamente, se
atraem, quando são aproximados um do outro.
c) ( ) Dois corpos eletrizados positivamente se atraem, quando aproximados um do
outro.
05 – Complete corretamente as frases a seguir.
a) Um corpo eletrizado pode apresentar potencial elétrico
_______________________________________________ e potencial elétrico _________________________________.
b) O tipo de potencial elétrico cujo corpo apresenta excesso de elétrons denomina-
se: potêncial elétrico _________________________ .
c) Quanto maior a intensidade da eletrização de um corpo,
____________________ o seu potencial elétrico.
d) A diferença de potencial elétrico entre dois corpos eletrizados denomina-se:
__________________________________.e) Pode existir ddp entre dois corpos eletrizados negativamente desde que seus
potenciais elétricos sejam __________________________________.
Assinale com um (x) a alternativa correta das questões 6 e 7.
06 – O Coulomb (C) é a unidade de medida que indica:
a) ( ) intensidade da tensão
b) ( ) tensão elétrica
c) ( ) corrente elétrica
d) ( ) energia elétrica
e) ( ) carga elétrica
07 – A unidade de medida da tensão elétrica é:
a) ( ) ampére (A)
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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b) ( ) ohm (Ω)
c) ( ) volt (V)
d) ( ) hertz (Hz)
e) ( ) watt (W)
08 – Escreva nos espaços pontilhados os símbolos correspondentes às seguintes
unidades de medidas:
a) Quilovolt _____________________.
b) Megavolt _____________________.
c) Milivolt ______________________.
d) Microvolt ____________________.
09 – Complete corretamente as frases utilizando as palavras múltiplos e
submúltiplos.
a) O quilovolt e o megavolt são ________________________ da unidade de
medida da tensão elétrica.b) Já o milivolt e o microvolt são __________________________ da unidade de
medida da tensão elétrica.
10 – Faça as conversões:
a) 0,7V = _______________ mV
b) 150µV = _____________ Vc) 150mV = ____________ V
d) 1,65V = _____________ mV
11 – Assinale com um (x) a alternativa correta.
Pilhas elétricas, baterias e geradores são fontes geradoras de:
a) ( ) magnetizaçãob) ( ) refrigeração
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7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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c) ( ) climatização
d) ( ) eletricidade
e) ( ) descarga elétrica
12 – Complete corretamente as frases a seguir.
a) A pilha apresenta dois pólos: um ______________________________ e outro
__________________________.
b) A polaridade de uma fonte de CC nunca se altera porque é
__________________.
c) As pilhas fornecem tensão ___________________ porque as suas polaridadessão ______________________.
13 – Assinale com um (x) a alternativa correta.
O valor de tensão entre os pólos de uma pilha comum é de aproximadamente:
a) ( ) 01,15V
b) ( ) 15Vc) ( ) 5,1V
d) ( ) 0,15V
e) ( ) 1,5V
Confira as respostas no final desta unidade.
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7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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5. GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
Como já vimos, a Eletrostática é a parte da eletricidade que estuda a eletricidade
estática. Esta, por sua vez, refere-se às cargas armazenadas em um corpo, ou seja,
a sua energia potencial.
Já a Eletrodinâmica estuda a eletricidade dinâmica que se refere ao movimento dos
elétrons livres de um átomo para outro.
Mas, como se dá esse movimento dos elétrons?
Para haver movimento dos elétrons livres em um corpo, é necessário aplicar nesse
corpo uma tensão elétrica. Essa tensão é fornecida por uma fonte geradora de
eletricidade e resulta na formação de dois pólos, sendo um com excesso de
elétrons, denominado pólo negativo e outro com falta de elétrons, denominado pólo
positivo.
Fontes geradoras de energia elétrica As fontes geradoras de energia elétrica são meios utilizados para o fornecimento de
tensão necessária ao funcionamento dos aparelhos elétricos. Portanto, existência de
uma tensão é condição fundamental para o funcionamento de todos os aparelhos
elétricos, que são os consumidores da tensão fornecida.
Temos diversos tipos de fontes geradoras de energia elétrica:
• Por ação térmica;
• Por ação da luz;
• Por ação mecânica;
• Por ação química;
• Por ação magnética;
Geração de energia elétrica por ação térmica
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7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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A geração de energia elétrica por ação térmica se dá por meio do aquecimento
direto da junção de dois metais diferentes.
Por exemplo, se um fio de cobre e outro de constatan (liga de cobre e níquel) forem
unidos por uma das suas extremidades e se esses fios forem aquecidos nessa
junção, aparecerá uma tensão elétrica nas outras extremidades. Isso acontece
porque o aumento da temperatura acelera a movimentação dos elétrons livres e faz
com que eles passem de um material para outro, causando uma diferença de
potencial.
À medida que aumentamos a temperatura na junção, o valor da tensão elétrica
também aumenta nas outras extremidades.
A geração de energia elétrica por ação térmica é utilizada num dispositivo chamado
par termoelétrico. Esse dispositivo é usado como elemento sensor nos pirômetros
que são aparelhos usados para medir temperatura de fornos industriais.
Geração de energia elétrica por ação de luz
Pela ação da luz ou do efeito fotoelétrico, pode-se gerar energia elétrica. Quando as
irradiações luminosas atingem um fotoelemento, ou seja, um material que contem
fotocélulas, isto é elementos sensíveis à luz, verifica-se a produção de cargas
elétricas.
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7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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São exemplos de equipamentos que empregam fotocélulas para carregar a bateria:
as calculadoras do tipo “solar”, os acumuladores e os satélites empregados para
retransmissão de ondas de rádio, de televisão e de telefone.
Geração de energia elétrica por cão mecânica
Alguns cristais, como o quartzo, a turmalina e os sais de Rochelle, quando
submetidos a ações mecânicas como compressão e torção, desenvolvem uma
diferença de potencial.
Se um cristal de um desses materiais for colocado entre duas placas metálicas e
sobre elas for aplicada uma variação de pressão, obteremos uma ddp produzida por
essa variação. O valor da diferença do potencial dependerá da pressão exercida
sobre o conjunto.
Os cristais como fonte de energia elétrica são largamente usados em equipamentos
de pequena potência como toca-discos, por exemplo. Outros exemplos são os
isqueiros chamados de “eletrônicos” e os acendedores do tipo Magiclick.
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7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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Geração de energia elétrica por ação química
Outro modo de se obter eletricidade é por meio da ação química. Isso acontece da
seguinte forma: dois metais diferentes como cobre e zinco são colocados dentro de
uma solução química (ou eletrólito) composta de sal (H 2O + NaCL) ou acido sulfúrico
(H2O + H2SO4), constituindo-se de uma célula primária.
A reação química entre o eletrólito e os metais vai retirando os elétrons do zinco.
Estes passam pelo eletrólito e vão se depositando no cobre. Dessa forma, obtém-se
uma diferença de potencial, ou tensão, entre os terminais (bornes) ligados no zinco
(negativo) e no cobre (positivo).
A pilha da lanterna funciona segundo o principio da célula primária que acabamos de
descrever.
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7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Ela é constituída basicamente por dois tipos de materiais em contato com um
preparado químico.
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 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 alternavam.
Os alternadores e dínamos são exemplos de fontes geradoras que produzem
energia elétrica segundo o princípio que acaba de ser descrito.
Resolva, agora, os exercícios a seguir para fixar as informações mais importantes
deste capítulo. Se tiver alguma dificuldade, releia o texto. Se, mesmo assim, não
conseguir resolvê-la, entre em contato com o seu monitor ou orientador deaprendizagem.
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7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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Exercícios
01 – Assinale com um (x) a alternativa correta.
O estudo do movimento dos elétrons livres de um átomo para outro denomina-se:
a) ( ) eletromagnetismo
b) ( ) eletrostática
c) ( ) geração de energia
d) ( ) eletrodinâmica
e) ( ) tensão elétrica
02 – Assinale V (verdadeiro) ou F (falso) em cada uma das alternativas:
a) ( ) A existência de tensão é condição para o funcionamento de todos os
aparelhos elétricos e eletrônicos.
b) ( ) O pólo com excesso de elétrons denomina-se pólo positivo.
c) ( ) O pólo com falta de elétrons denomina-se pólo negativo.d) ( ) A tensão é fornecida por uma fonte geradora de eletricidade.
e) ( ) Alguns cristais, como o quartzo e a turmalina, quando submetidos a ações
mecânicas desenvolvem uma diferença de potencial.
03 – A coluna da esquerda indica alguns processos de geração de energia elétrica e
a da direita exemplos de utilização desses processos.
Complete a coluna da direita, escrevendo a letra correspondente dentro dos
parênteses. Atenção! Uma das alternativas não têm correspondente.
a) Por ação química ( ) tensão alternada
b) Por ação térmica. ( ) bateria solar
c) Por ação magnética. ( ) pilha elétrica
( ) elemento sensor dos pirômetros
04 – Complete corretamente as frases a seguir.
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7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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a) A geração de energia elétrica mais comum e, por isso, utilizada em largas escala
é a obtida por ação ___________________________.
b) Isqueiros, conhecidos por “eletrônicos”, acendedores do tipo Magiclick são
exemplos de geração de energia elétrica por ação
_________________________.
05 – Assinale com um (x) a alternativa correta.
O aquecimento no ponto de junção de dois fios metálicos diferentes, como é o casodo cobre e do constatan (liga de cobre e de níquel) é um exemplo de geração de
energia elétrica por:
a) ( ) ação magnética
b) ( ) ação da luz
c) ( ) ação térmica
d) ( ) ação mecânica
Confira as respostas no final desta unidade.
46
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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6. CORRENTE ELÉTRICA
A eletricidade está presente diariamente em nossa vida, seja na forma de um
relâmpago seja no simples ato de ligar uma lâmpada. À nossa volta fluem cargas
elétricas que produzem luz, som, calor... Para entender como são obtidos tais efeitos
é preciso, em primeiro lugar, compreender o movimento das cargas elétricas e suas
particularidades.
Este capítulo vai tratar do conceito de fluxo das cargas elétricas. Vai tratar também
das grandezas que medem essas correntes.
Para desenvolver os conteúdos e atividades aqui apresentadas você deverá ter
conhecimentos anteriores sobre estrutura da matéria, e diferença de potencial entre
dois pontos.
Corrente elétrica
A corrente elétrica consiste em um movimento orientado de cargas, provocado pelo
desequilíbrio elétrico (ddp) entre dois pontos. A corrente elétrica é a forma pela qualos corpos eletrizados procuram restabelecer o equilíbrio elétrico.
Para que haja corrente elétrica, é necessário que haja ddp e que o circuito esteja
fechado. Logo, pode-se afirmar que existe tensão sem corrente, mas nunca existirá
corrente sem tensão. Isso acontece porque a tensão orienta as cargas elétricas.
O símbolo para representar a intensidade da corrente elétrica é a letra I.
Descargas elétricas
Como já foi estudado, as descargas elétricas são fenômenos comuns na natureza. O
relâmpago, por exemplo, é um exemplo típico de descarga elétrica.
Veja quando ocorre o relâmpago.
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7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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• As nuvens em atrito contra o ar tornam-se altamente eletrizadas, adquirindo, por
essa razão, um potencial elétrico elevado.
• Quando duas nuvens com potencial elétrico diferente se aproximam, ocorre uma
descarga elétrica, ou seja, um relâmpago.
• O relâmpago é provocado pela transparência orientada de cargas elétricas de
uma nuvem para outra.
Durante a descarga, numerosas cargas elétricas são transferidas, numa única
direção, para diminuir o desequilíbrio elétrico entre dois pontos. Os elétrons em
excesso em uma nuvem deslocam-se para a nuvem que têm poucos elétrons.
Como já foi visto, também, o deslocamento de cargas elétricas entre dois pontos
onde existe ddp é chamado de corrente elétrica. Desse modo, explica-se o
relâmpago como uma corrente elétrica provocada pela tensão elétrica existente
entre duas nuvens.
Durante o curto tempo de duração de um relâmpago, grande quantidade de cargas
elétricas flui de uma nuvem para outra. Dependendo da grandeza do desequilíbrio
elétrico que ocorre entre as duas nuvens, a corrente ou descarga elétrica apresenta
48
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maior ou menor intensidade pois existe uma relação diretamente proporcional entre
essas grandezas (desequilíbrio elétrico e a corrente ou descarga elétrica).
Unidade de medida de corrente
Corrente é uma grandeza elétrica e, como toda a grandeza, pode ter sua intensidade
medida por meio de instrumentos. A unidade de medida da intensidade da corrente
elétrica é o ampére, que é representado pelo símbolo A.
Ampére = A
Como qualquer outra unidade de medida, a unidade da corrente elétrica têmmúltiplos e submúltiplos adequados a cada situação. Veja tabela a seguir.
Denominação SímboloValor com relação ao
ampéreMúltiplo Quiloampére KA 103 A ou 1000 AUnidade Ampére A -
Submúltiplos
Miliampére mA 10-3A ou 0,001 A
Microampére µ A 10-6
A ou 0,000001 ANanoampére nA
10-9 A ou 0,000000001
A
Observação
No campo da eletrônica empregam-se mais os termos ampére (A), miliampére (mA)
e o microampére (µ A). Faz-se a conversão de valores de forma semelhante a outras
unidades de medida.
KA A mA µ A nA
Observe a seguir alguns exemplos de conversão.
49
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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a)
b)
c)
Amperímetro
Para medir a intensidade de corrente, usa-se o amperímetro. Além do amperímetro,usam-se também os instrumentos a seguir:
• Miliamperímetro: para correntes da ordem de miliampéres;
• Microamperímetro: para correntes da ordem de microampéres.
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 podeser 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 contínua e é representada pela sigla CC.
Resolva, agora, os exercícios a seguir para fixar as informações mais importantes
desde capítulo. Se tiver alguma dificuldade, releia o texto. Se, mesmo assim, não
conseguir resolvê-la, entre em contato com o seu monitor ou orientador de
aprendizagem.
Exercícios
01 – Assinale com um (x) a alternativa correta.
O movimento ordenado das cargas elétricas devido à existência de ddp entre dois
pontos denomina-se:
a) ( ) energia elétrica
b) ( ) eletrostática
c) ( ) corrente eletrostáticad) ( ) eletrização
e) ( ) tensão elétrica
02 – Complete corretamente as frases a seguir.
a) Para existir uma corrente elétrica é necessário haver
________________________ entre dois corpos eletrizados.b) As numerosas cargas elétricas transferidas num único sentido durante uma
descarga elétrica têm a função de ____________________________________ o
desequilíbrio elétrico entre dois pontos.
03 – Assinale com um (x) a alternativa correta.
A unidade de medida de intensidade da corrente elétrica denomina-se:
a) ( ) ohm (Ω)
b) ( ) volt (V)
51
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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c) ( ) hertz (Hz)
d) ( ) ampére (A)
e) ( ) watt (W)
04 – Complete corretamente as frases a seguir.
a) O símbolo do miliampére é _______________________________.
b) O símbolo do microampère é _____________________________.
c) Tanto o miliampére quanto ao microampére são os múltiplos do
_______________ mais utilizados no ramo da eletrônica.
05 – Faça as seguintes conversões.
a) 0,5 A = ___________ mA
b) 5,0 µ A = __________ mA
c) 0,03 mA = ________ µ A
06 – Complete corretamente as frases a seguir.
a) Os ________________________ são partículas que se movimentam sólidos,
dando origem à corrente elétrica.
b) Quanto maior a diferença de potencial elétrico entre dois pontos,
_____________________ será a intensidade da corrente elétrica.
c) O movimento dos elétrons num mesmo sentido é condição necessária para a
existência de _______________________ .
Configura as suas respostas no final desta unidade.
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7. RESPOSTAS DOS EXERCÍCIOS
7.1.Energia
01
a) energia
b) cinética – mecânica
c) elétrica
02
(d) energia mecânica
(a) energia elétrica
(b) energia química
( ) energia nuclear
(c) energia cinética
03
a) (x) reações químicas em energia elétrica
04
e) (x) joule (J)
05
b) (x) efeito fisiológico da energia elétrica
7.2.Matéria
01
a) (x) madeira
b) (x) borracha
c) ( ) eletricidade
d) ( ) som
e) (x) ferro
f) (x) plástico
g) (x) água
53
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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h) (x) papel
i) ( ) calor
j) (x) ouro
02
b) (x) molécula
03
e) (x) camada de valência
04a) prótons – nêutrons
b) eletrosfera
05
a) prótons
b) elétrons
c) nêutrons – neutros
06
(d) camada de valência
(c) níveis energéticos
(a) núcleo
(b) eletrosfera
( ) prótons
07
e) (x) o número de prótons seja igual ao número de elétrons.
08
a) íons positivos – cátions
b) íons negativos – ânions
c) camada de valência
d) elétrons
54
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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7.3.Fundamentos da Eletrostática
01
e) (x) eletrização
02
(b) eletrização
(a) eletrização positiva
(c) eletrização negativa
( ) neutralização
03
a (x) eletricidade estática
04
a) (V) dois corpos eletrizados negativamente se repelem quando são aproximados
um do outro.
b) (V) dois corpos eletrizados, sendo um positivamente e outro negativamente, se
atraem quando são aproximados um do outro.
c) (F) dois corpos eletrizados positivamente se atraem quando são aproximados um
do outro.
05
(a) positivo – negativo.
( ) negativo.
(c) maior
(d) tensão elétrica.
(e) diferentes.
06
e) (x) carga elétrica
07
c) (x) volt (V)
55
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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08
a) KV
b) MV
c) mV
d) µV
09
a) mútiplos
b) submútiplos
10
( ) 700 mV
(b) 0,00015V
(c) 0,15 V
(d) 1650 mV
11
d) (x) eletricidade
12
a) positivo - negativo
b) invariável.
c) contínua – invariáveis
13e) (x) 1,5 V
7.4.Geração de energia elétrica
01
d) (x) eletrodinâmica
56
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02
a) (V) A existência de tensão é condição para o funcionamento de todos os
aparelhos elétricos e eletrônicos.
b) (F) O pólo com excesso de elétrons denomina-se pólo positivo.
c) (F) O pólo com falta de elétrons denomina-se negativo.
d) (V) A tensão é fornecida por uma fonte geradora de eletricidade.
e) (V) Alguns cristais, como o quartzo e a turmalina, quando submetidos a ações
mecânicas desenvolve uma diferença de potencial.
03
(c) tensão alternada( ) bateria solar
(a) pilha elétrica
(b) elemento sensor dos pirômetros
(a) magnética
(b) mecânica
05c) (x) ação térmica
7.5.Corrente elétrica
01
c) (x) corrente elétrica
02
a) tensão elétrica ou diferença de potencial elétrico (ddp)
b) diminuir
03
d) (x) ampére (A)
04a) mA
57
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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b) µ A
c) ampére (A)
05
a) 500 mA
b) 0,005 mA
c) 30µ A
06
a) elétrons
b) maior
c) corrente contínua (CC)
58
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UNIDADE I – FUNDAMENTOS DE ELETRICIDADE
8. CIRCUITOS ELÉTRICOS
Para você, não é nenhuma novidade que a eletricidade é empregada das mais
diversas formas. Basta observarmos, por exemplo, o movimento dos motores, as
luzes acesas, o calor do ferro de passar roupas, além de inúmeras outras aplicações
da energia elétrica, que podemos encontrar em nosso dia a dia.
Embora os efeitos provocados pela utilização da energia elétrica sejam os mais
diversos, como a luz, o calor, o som e o movimento, todas as aplicações daeletricidade têm um ponto dm comum: necessitam de um circuito elétrico.
Isso quer dizer que o circuito elétrico é indispensável para que a energia elétrica seja
utilizada. Mas, o que vem a ser um circuito elétrico?
Circuito elétrico é o caminho fechado por onde circula a corrente elétrica.
Neste capítulo, trataremos das características do circuito elétrico e das funções de
seus componentes. Ao estuda-las, você deverá ser capaz de reconhecer um circuito
elétrico, identificar seus componentes e representa-los com símbolos. O domínio
desses conteúdos é importante para o entendimento do que você estudará mais à
frente.
Para que seu estudo seja mais proveitoso, é precioso que você já tenha dominado
os conteúdos tratados anteriormente como: estrutura da matéria: corrente e
resistência elétrica. E sempre que possível, relacione o que estiver estudando com
as situações do dia a dia.
59
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Materiais condutores
Materiais condutores são aqueles que permitem a passagem de corrente elétrica
toda a vez que se aplica uma ddp entre suas extremidades. Os condutores são
empregados em todos os dispositivos e equipamentos elétricos e eletrônicos.
Existem materiais sólidos, líquidos e gasosos que são condutores elétricos.
Entretanto, nas áreas da eletricidade e da eletrônica, os matérias sólidos, como o
cobre, por exemplo, são os mais importantes.
Mas, o que faz um material sólido ser condutor de eletricidade?
Para responder a esta pergunta, vamos retornar algumas noções sobre cargas
elétricas, que você já estudou, neste curso:
• os elétrons livres são cargas elétricas que se movimentam no interior dos
materiais sólidos;
• os elétrons livres que se movimentam ordenadamente formam a corrente
elétrica.
60
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Pois bem, dependendo da intensidade da atração existente entre o núcleo do átomo
e os elétrons livres, temos um material sólido condutor de eletricidade.
Quanto menos for a atração entre o núcleo do átomo e os elétrons livres, maior será
a capacidade do material em deixar fluir a corrente elétrica.
Os metais são considerados excelentes condutores de corrente elétrica porque os
elétrons da ultima camada da eletrosfera (elétrons de valência) estão francamente
ligados ao núcleo do átomo. Por causa disso, desprendem-se com facilidade o que
permite seu movimento ordenado.
Vamos tomar como exemplo a estrutura atômica do cobre. Cada átomo de cobre
têm 29 elétrons; desses, apenas um encontra-se na ultima camada. Esse elétron
desprende-se do núcleo do átomo e se movimenta livremente no interior do material.
A estrutura química do cobre compõe-se, pois, de numerosos núcleos fixados,
rodeados por elétrons livres que se movimentam intensamente de um núcleo para o
outro.
A intensidade ou liberdade de movimentação dos elétrons no interior da estrutura
química do cobre faz dele um material de grande condutividade elétrica. Assim, os
bons condutores são também materiais com baixa resistência elétrica. O quadro a
seguir mostra, em ordem crescente, a resistência elétrica de alguns materiais
condutores.
61
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Por esse quadro, você pode observar que, depois da prata, o cobre é considerado o
melhor condutor elétrico. Em geral, o cobre é o metal mais usado na fabricação de
condutores para instalações elétricas.
Materiais isolantes
Os materiais isolantes apresentam comportamento totalmente oposto ao dos
materiais isolantes, pois apresentam forte oposição à circulação de corrente elétrica
no interior de sua estrutura.
A oposição dos materiais isolantes à passagem da corrente elétrica acontece porque
os elétrons livres dos átomos que compõem a sua estrutura química são fortemente
ligados a seus núcleos e dificilmente são liberados para a circulação.
A estrutura atômica dos materiais isolantes compõe-se de átomos com cinco ou
mais elétrons na ultima camada energética.
A madeira, o plástico, o teflon, o poliéster, a borracha, o vidro, a cerâmica, a lã e o
papel são exemplos de materiais isolantes.
62
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Em condições anormais, um material isolante pode tornar-se condutor. Esse
fenômeno chama-se ruptura dielétrica. Ocorre quando uma grande quantidade de
energia transforma um material normalmente isolante em condutor. Essa carga de
energia aplicada ao material é tão elevada que os elétrons, normalmente presos aos
núcleos dos átomos, são arrancados das órbitas, provocando circulação de corrente.
A formação de faíscas no desligamento de um interruptor elétrico é um exemplo
típico de ruptura dielétrica. A tensão elevada entre os contatos no momento da
abertura fornece uma grande quantidade de energia que provoca a ruptura dielétrica
do ar, gerando a faísca.
Circuito elétrico
Como já foi dito, o circuito elétrico é o caminho fechado por onde circula a corrente
elétrica. E, 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 circuito elétrico necessita de uma fonte geradora. A fonte geradora também
chamada de fonte de alimentação ou simplesmente fonte fornece a tensãonecessária à existência de corrente elétrica. A bateria, a pilha e o alternador são
exemplos bastantes conhecidos de fontes geradoras.
63
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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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.
Exemplos de cargas são as lâmpadas que transformam energia elétrica em energia
luminosa; o motor que transforma energia elétrica em energia mecânica; o radio que
transforma energia elétrica em sonora.
Observação
Um circuito elétrico pode ter uma ou mais cargas associadas.
Os condutores atuam como elo de ligação entre a fonte geradora e a carga.
Servem de meio de transporte da corrente elétrica. Os condutores mais comuns são:
os fios metálicos, cabos e cordões elétricos.
Uma lâmpada, ligada por condutores a uma pilha, é um exemplo típico de circuito
elétrico simples, formado por três componentes.
Veja como se forma o circuito elétrico indicado na figura anterior:
• A lâmpada traz no seu interior uma resistência, chamada de filamento;
• A resistência fica incandescente e gera luz quando é percorrida pela corrente
elétrica;
• A corrente é formada quando o filamento recebe a tensão através dos terminaisde ligação;
64
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• A lâmpada quando é ligada à pilha, por mio de condutores, permite a formação
de um circuito elétrico, pois os elétrons, em excesso no pólo negativo da pilha,
movimentam-se pelo condutor e pelo filamento da lâmpada em direção ao pólo
positivo da pilha.
A figura a seguir ilustra o movimento dos elétrons livres. Esses elétrons saem do
pólo negativo, passam pela lâmpada e dirigem-se ao pólo da pilha.
Atenção: enquanto a pilha for capaz de manter o excesso de elétrons no pólo
negativo e a falta de elétrons no pólo positivo; a lâmpada permanecerá acesa, pois
continuará a existir passagem de corrente elétrica no circuito.
Além da fonte geradora, do consumidor e do condutor, o circuito elétrico possui um
componente adicional chamado de interruptor ou chave. A função desse
componente é comandar o funcionamento dos circuitos elétricos.
Quando aberto ou desligado, o interruptor provoca uma abertura em um dos
condutores. Nesta condição, o circuito elétrico não corresponde a um caminho
fechado, porque um dos pólos da pilha (positivo) está desconectado do circuito, e na
há circulação da corrente elétrica.
65
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Quando o interruptor está ligado, seus contatos estão fechados, tornando-se um
condutor de corrente contínua. Nessa condição, o circuito é novamente um caminho
fechado por onde circula a corrente elétrica.
Sentido da corrente elétrica
Muito tempo antes que se compreendesse de forma cientifica a natureza do fluxo
dos elétrons, a eletricidade já era utilizada para iluminação, em motores e em outras
aplicações.
Ainda, nesse tempo, foi estabelecido por convenção que a corrente elétrica se
constituía de um movimento de cargas elétricas que fluía do pólo positivo para o
pólo negativo da fonte geradora. Este sentido de circulação (do + para o -) foi
denominado de sentido convencional da corrente.
Com o progresso da ciência, foi possível verificar que, nos condutores sólidos, a
corrente elétrica se constitui de elétrons em movimento do pólo negativo para o pólo
positivo. Este sentido de circulação foi denominado de sentido eletrônico da
corrente.
66
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O sentido de corrente que se adota como referência para o estudo dos fenômenos
elétricos (eletrônico ou convencional) não interfere nos resultados obtidos. Por isso,
ainda hoje, temos defensores de cada um dos sentidos.
Observação
Uma vez que toda a simbologia de componentes eletroeletrônicos foi desenvolvida a
partir do sentido convencional da corrente elétrica, ou seja do + para o -, as
informações deste material didático seguirão o modelo convencional: do positivo
para negativo.
Simbologia dos componentes de um circuitoPor facilitar a elaboração de esquemas ou diagramas elétricos, criou-se uma
simbologia para representar graficamente cada componente de um circuito elétrico,
a tabela a seguir mostra alguns símbolos utilizados e os respectivos componentes.
Designação Figura Símbolo
Condutor
Cruzamento sem
conexão
Cruzamento com
conexão
Fonte, gerador ou
bateria.
Lâmpada
Interruptor
67
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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O esquema a seguir representa um circuito elétrico formado por lâmpada,
condutores, interruptor e pilha. Nesse esquema, a corrente elétrica é
representada por uma seta acompanhada pela letra I.
Tipos de circuitos elétricos
Os tipos de circuitos elétricos são determinados pela maneira como seus
componentes são ligados. Assim, existem três tipos de circuitos:
• Série
• Paralelo
• Misto
Circuito série é aquela cujos componentes (cargas) são ligado um após o outro.
Desse modo, existe um único caminho para a corrente elétrica que sai do pólo
positivo da fonte, passa através do primeiro componente (R1), passa pelo seguinte
(R2) e assim por diante até chegar ao pólo negativo da fonte. Veja a representação
esquemática do circuito série no diagrama a seguir.
Num circuito série, o valor da corrente é sempre o mesmo em qualquer ponto do
circuito. Isso acontece porque a corrente elétrica têm apenas um caminho para
percorrer.
68
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Esse circuito também é chamado de dependente porque, se houver falha ou se
qualquer um dos componentes for retirado do circuito, cessa a circulação da
corrente elétrica.
Circuito paralelo é aquele cujos componentes estão ligados em paralelo entre si.
Veja o circuito a seguir.
No circuito paralelo, a corrente é diferente em cada ponto do circuito porque ela
depende da resistência de cada componente à passagem da corrente elétrica e da
tensão aplicada sobre ele. Todos os componentes ligados em paralelo recebem a
mesma tensão.
Circuito misto é o que apresenta os componentes ligados em série e em paralelo.
Veja esquema a seguir.
69
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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No circuito misto, o componente R1 ligado em série, ao ser atravessado por uma
corrente, causa uma queda de tensão porque é uma resistência. Assim, os
resistores R2 e R3 que estão ligados em paralelo, receberão a tensão da rede menos
a queda de tensão provocada por R1.
Responda as questões a seguir para fixar o conteúdo tratado neste capítulo. Sempre
que tiver duvidas, volte o texto. Se, mesmo assim, as duvidas continuarem, entre em
contato o mais breve possível com o seu monitor ou orientador de aprendizagem.
Exercícios
Assinale com um (x) a alternativa correta das questões 01 e 02.
01 – Metais, como o cobre e a prata, são considerados bons condutores porque
apresentam:
a) ( ) grande atração entre o núcleo dos átomos e os elétrons livres.
b) ( ) movimento desordenado dos elétrons de valência.c) ( ) baixa resistência elétrica.
d) ( ) alternância entre os intervalos de alta e de baixa resistência.
e) ( ) alta resistência elétrica.
02 – A alta resistência elétrica é características dos:
a) ( ) materiais condutoresb) ( ) materiais energéticos
c) ( ) materiais protetores
d) ( ) círculos
e) ( ) materiais isolantes
Complete corretamente as frases das questões 03 e 04.
70
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03
a) Os elétrons normalmente presos ao núcleos dos átomos são arrancadas das
órbitas quando uma grande carga de energia é aplicada ao material. Esse
fenômeno é chamado de __________________________________.
b) Assim, quando uma elevada carga de energia é aplicada ao material isolante o
mesmo se transforma em material ___________________________.
04
a) O caminho fechado por onde circula a corrente elétrica denomina-se:
____________________________________.
05 – A coluna da esquerda relaciona os principais componentes de um circuito
elétrico e a da direita as funções desses componentes.
Complete a coluna da direita, escrevendo a letra correspondente dentro dos
parênteses. Atenção! Uma das alternativas não têm correspondente.
a) Condutores ( ) transformar a energia recebida emoutra forma de energia.
b) Fonte geradora ( ) efetuar a ligação que permite ou
interrompe a passagem da corrente elétrica
c) Receptor ( ) servir de meio de transporte da
corrente elétrica
d) Chave ou interruptor ( ) atuar como fonte de alimentação do
Circuito elétrico.( ) Medir a intensidade da corrente elétrica
06 – Complete corretamente as frases a seguir.
a) A resistência existente no interior da lâmpada, quando incandescida e gera luz,
denomina-se:____________________________________.
b) O “sentido convencional” da corrente elétrica considera que o fluxo dos elétrons
se dá do pólo _________________________ para o pólo
______________________.
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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c) Já o sentido eletrônico da corrente admite que o movimento das cargas elétricas
acontece do pólo ______________________ para o pólo
____________________.
07 – Assinale com um (x) a alternativa correta.
Quando a corrente elétrica percorre o mesmo circuito, movimentando-se de um pólo
para outro, passando seqüencialmente por todos os componentes, temos um:
a) ( ) circuito paralelo
b) ( ) circuito misto
c) ( ) circuito séried) ( ) circuito aberto
e) ( ) circuito rápido
Confira as suas respostas no final desta unidade.
72
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9. RESISTÊNCIA ELÉTRICA
Nos capítulos anteriores, você aprendeu que para haver tensão, é necessário que
haja uma diferencial de potencial entre dois pontos. Aprendeu também, que corrente
elétrica é o movimento orientado de cargas provocado pela ddp. Ela é a forma pela
qual os corpos eletrizados procuram restabelecer o equilíbrio elétrico.
Além da ddp, para que haja corrente elétrica, é preciso que o circuito esteja fechado.
Por isso, você viu que existe tensão sem corrente, mas não é possível haver
corrente sem tensão.
Este capítulo vai tratar do conceito de resistência elétrica, é preciso que o circuito
esteja fechado. Por isso, você viu que existe tensão sem corrente, mas não é
possível haver corrente sem tensão.
Este capítulo vai tratar do conceito de resistência elétrica. Vai tratar também das
grandezas da resistência elétrica e seus efeitos sobre a circulação da corrente.
Para desenvolver os conteúdos e atividades aqui apresentadas você já deverá ter
conhecimentos anteriores sobre estrutura da matéria, tensão e corrente.
Resistência elétrica
Resistência elétrica é a oposição que um material apresenta ao fluxo de corrente
elétrica. Todos os dispositivos elétricos e eletrônicos apresentam certa oposição à
passagem da correta elétrica.
A resistência dos materiais à passagem da corrente elétrica têm origem na sua
estrutura atômica.
Para que a aplicação de uma ddp a um material origine uma corrente elétrica, é
necessário que a estrutura desse material permita a existência de elétrons livres
para movimentação.
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Quando os átomos de um material liberam elétrons livres entre si com
facilidade, a corrente elétrica flui facilmente através dele. Nesse caso, a
resistência elétrica desses materiais é pequena.
Por outro lado, nos materiais cujos átomos não liberam elétrons livres entre sicom facilidade, a corrente elétrica flui com dificuldade, porque a resistência
elétrica desses materiais é grande.
Portanto, a resistência elétrica de um material depende da facilidade ou da
dificuldade com que esse material libera cargas para a circulação.
O efeito causado pela resistência elétrica têm muitas aplicações praticas em
eletricidade e eletrônica. Ele pode gerar, por exemplo, o aquecimento dochuveiro, no ferro de passar, no ferro de soldar, no secador de cabelo. Pode
gerar também iluminação por meio das lâmpadas incandescentes.
Unidade de medida de resistência elétrica
A unidade de medida da resistência elétrica é o ohm, representado pela letra
grega Ω (Lê-se ômega). A tabela a seguir mostra os múltiplos do ohm, que são
os valores usados na pratica.
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Denominação Símbolo Valor em relação à unidade
MúltiploMegohm MΩ 106 Ω ou 1000000 Ω
Quilohm kΩ 103 Ω ou 1000 Ω
Unidade Ohm Ω -----
Para fazer a conversão dos valores, emprega-se o mesmo procedimento usado
para outras unidades de medida.
Observe a seguir álbuns exemplos de conversão.
Observação
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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O instrumento de medição da resistência elétrica é o ohmímetro porém,
geralmente, mede-se a resistência elétrica com o multímetro.
Segunda Lei de Ohm
George Simon Ohm foi cientista que estudou a resistência elétrica do ponto de
vista dos elementos que têm influencia sobre ela. Por esse estudo, ele conclui
que a resistência elétrica de um condutor depende fundamentalmente de
quatro fatores a saber:
1. Material do qual o condutor é feito;
2. Comprimento (L) do condutor;
3. Área de sua seção transversal (S);4. Temperatura no condutor.
Para que se pudesse analisar a influencia de cada um desses fatores sobre a
resistência elétrica, foram realizadas várias experiências variando-se apenas
um dos fatores e mantendo constantes os três restantes.
Assim, por exemplo, para analisar a influencia do comprimento do condutor,manteve-se constante o tipo de material, sua temperatura e a área da sessão
transversal e variou-se seu comprimento.
S resistência obtida = R
S resistência obtida = 2R
S resistência obtida = 3R
Com isso, verificou-se que a resistência elétrica aumentava ou diminuía na
mesma proporção em que aumentava ou diminuía o comprimento do condutor.
Isso significa que: “A resistência elétrica é diretamente proporcional ao
comprimento do condutor”.
Para verificar a influencia da seção transversal, foram mantidos constantes o
comprimento do condutor, o tipo de material e sua temperatura, variando-se
apenas sua seção transversal.
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Desse modo, foi possível verificar que a residência 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”.
Mantidas as constantes de comprimento, seção transversal e temperatura,
variou-se o tipo de material:
Utilizando-se materiais diferentes, verificou-se que não havia relação entre
eles. Com o mesmo material, todavia, a resistência elétrica mantinha sempre o
mesmo valor.
A partir dessas experiências, estabeleceu-se uma constante de
proporcionalidade que foi denominada a resistividade elétrica.
Resistividade elétrica
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 20°C.
A unidade de medida de resistividade é o Ω mm2 /m, representada pela regra
grega ρ (lê-se “ro).
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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A tabela a seguir apresenta alguns materiais com seu respectivo valor de
resistividade.
Material ρ (Ω mm2/m) a 20°CAlumínio 0,0278
Cobre 0,0173Estanho 0,1195
Ferro 0,1221Níquel 0,0780Zinco 0,0615
Chumbo 0,21Prata 0,30
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 especifica pelo seu comprimento, e inversamente
proporcional à sua área de seção transversal”.
Matematicamente, essa lei é representada pela seguinte equação:
ρ . LR = -----------
S
Onde:
R é a resistência elétrica expressa em Ω;
L é o comprimento do condutor em metros (m);
S é a área de seção transversal do condutor em milímetros quadrados (mm2) e
ρ é a resistividade elétrica do material em Ω . mm2 /m.
influência da temperatura sobre a resistência
Como já foi visto, a resistência elétrica de um condutor depende do tipo de
material de que ele é constituído e da mobilidade das partículas em seu
interior.
Na maior parte dos materiais, o aumento da temperatura significa maior
resistência elétrica. Isso acontece porque com o aumento da temperatura, há
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um aumento da agitação das partículas que constituem o material,
aumentando as colisões entre as partículas e os elétrons livres no interior do
condutor.
Isso é particularmente verdadeiro no caso dos metais e suas ligas. Neste caso,
é necessário um grande aumento na temperatura para que se possa notar uma
pequena variação na resistência elétrica. É por esse motivo que eles são
usados na fabricação de resistores.
Conclui-se, então, que em um condutor, a variação na resistência elétrica
relacionada ao aumento de temperatura depende diretamente da variação deresistividade elétrica própria do material com o qual o condutor é fabricado.
Assim, uma vez conhecida a resistividade do material do condutor em uma
determinada temperatura, é possível determinar seu novo valor em uma nova
temperatura.
Matematicamente faz-se isso por meio da expressão:
ρf = ρo.(1+αΔθ)
Onde:
ρf é a resistividade do material na temperatura fnal em Ω.mm2 /m;
ρo é a resistividade do material na temperatura inicial (geralmente 20° C) em Ω.
mm2 /m;
α é o coeficiente da temperatura do material (dado de tabela) e
Δθ é a variação de temperatura (temperatura final – temperatura inicial) em
1°C.
Material Coeficiente de temperatura α (°C-1)Cobre 0,0039
Alumínio 0,0032Tungstênio 0,0045
Ferro 0,005Prata 0,004
Platina 0,003
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Nicromo 0,0002Constantan 0,00001
Como exemplo, vamos determinar a resistividade do cobre na temperatura de50°C, sabendo-se que à temperatura de 20°C, sua resistividade corresponde a
0,0173Ω.mm2 /m.
ρo = 0,0173
α(°C-1) = 0,0039 . (50 – 20)
ρf = ?
Como ρf = ρo . (1 + α.Δθ), então:
ρf = 0,0173 . (1+0,0039 . (50 – 20))
ρf = 0,0173 . (1+0,0039 . 30)
ρf = 0,0173 . (1+0,117)
ρf = 0,0173 . 1,117
ρf = 0,0193 Ω.mm2/m
Responda as questões a seguir para fixar o conteúdo tratado neste capítulo.
Sempre que tiver dúvidas, volte ao texto. Se, mesmo assim, as duvidas
continuarem, entre em contato o mais breve possível com o seu monitor ou
orientador de aprendizagem.
Exercícios
Assinale com um (x) a alternativa correta das questões 01 e 02.
01 – A dificuldade que um determinado material apresenta a movimentação
dos “elétrons livres” denomina-se:
a) ( ) tensão elétrica
b) ( ) voltagem
c) ( ) potência
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d) ( ) circuito
e) ( ) resistência elétrica
02 – A unidade de medida da resistência elétrica é indicada em:
a) ( ) volt (v)
b) ( ) ohm (Ω)
c) ( ) ampére (A)
d) ( ) hertz (Hz)
e) ( ) watt (W)
03 – Faça as seguintes convenções:
80Ω=_____________________kΩ 3,3kΩ=
__________________________Ω
1,5mΩ=____________________Ω
180kΩ=_________________________MΩ
2,7KΩ=____________________Ω
0,15Ω=___________________________Ω
3,9KΩ=____________________MΩ 0,0047MΩ=_______________________Ω
Assinale com (x) alternativa corrente das questões 04 e 05.
04 - O instrumento destinado à medição de resistência elétrica denomina-se:
a) ( ) Voltímetro
b) ( ) amperímetro
c) ( ) ohmímetro
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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d) ( ) wattímetro
e) ( ) paquímetro
05 – O aquecimento do ferro de passar roupas e a iluminação através de
lâmpadas incandescentes são efeitos causados através da:
a ( ) conservação de energia
b ( ) energia potencial
c ( ) resistência elétrica
d ( ) energia cinética
e ( ) condutância
Resolva as questões 07,08, e 09 a seguir.
07 – Qual é seção de um fio de alumínio com resistência de 2Ω e comprimento
de 100m?
Resposta___________________________________________________________
___
08 – De que material é constituído um fio cujo comprimento é 150m, a seção é4mm2 e a resistência é de 0,6488Ω?
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Resposta:___________________________________________________________
__
09 – Qual é a resistência elétrica de um condutor de cobre na temperatura de
20ºC, sabendo-se que sua seção é de 1,5 mm2 para os seguintes casos.
(a) L= 50cm
(b) L= 100m
(c) L= 3Km
Resposta: a)= __________________________
b)= ___________________________
c)= ___________________________
Confira as suas respostas no final desta unidade.
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Associação de Resistências
Como você viu capítulo anterior, todos os dispositivos elétricos e eletrônicosapresentam uma certa oposição ou resistência à passagem da corrente
elétrica. As resistências, portanto, entram na constituição da maioria dos
circuitos elétricos e eletrônicos formando verdadeiras associações de
resistências.
Por essa razão, é importante que você conheça os tipos e características
elétricas destas associações, pois são elas a base de qualquer atividade ligada
à eletroeletrônica.
Esse capítulo vai ajuda-lo a identificar os tipos de associação e determinar
suas resistência equivalentes. Para entender uma associação de resistências,
é preciso que você já conheça o que são resistências.
Associação de resistências
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Associação de resistências é a reunião de duas ou mais resistências em um
circuito elétrico. Na associação de resistências, temos que considerar dois
elementos: os terminais e os nós.
Mas, o que vem a ser terminais e nós?
• Terminais são os pontos da associação de resistências conectados à fonte
geradora.
• Nós são os pontos em que ocorre a interligação de três ou mais
resistências.
Tipos de associação de resistências
As resistências podem ser associadas de modo a formar diferentes circuitos
elétricos, conforme mostram as figuras a seguir.
Observação
A porção do circuito que liga dois nós consecutivos é chamada de ramo ou
braço.
Não temos apenas um tipo ou modelo de associação de resistências. Pelo
contrário, dependendo da forma como essas resistência estão interligadas,
podemos obter associações bastante diferentes. Essas associações, por sua
vez, podem ser classificadas em:
• Associação em série;
• Associação em paralelo;
• Associação em paralelo:
• Associação mista.
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Cada um desses tipos de associação apresenta características especificas de
comportamento elétrico. Veja a seguir.
Associação em série
Nesse tipo de associação, as resistências são interligadas de forma que existia
apenas um caminho para a circulação da corrente elétrica ente os terminais.
Um exemplo bastante simples de associação em série é o da iluminação
utilizada nas árvores de natal. Nesse caso, a intensidade da corrente é a
mesma para qualquer ponto do circuito. Se uma das lâmpadas “queimar”, o
circuito imediatamente se interrompe.
Associação em paralelo
Trata-se uma associação em que os terminais das resistências estão
interligados de forma que existia mais de um caminho para a circulação da
corrente elétrica.
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A associação em paralelo é a que existia nas casas em geral. Esse tipo de
associação permite, por exemplo, que uma lâmpada seja apagada enquanto as
demais permanecem acesas. Também permite que um aparelho elétrico seja
desligado ao mesmo tempo em que outros permaneçam ligados.
Associação mista
É a associação que se compõe por grupos de resistências em série e em
paralelo.
Resistência equivalente de uma associação em série
Quando se associam resistências em série, a resistência elétrica entre os
terminais é diferente das resistências individuais. Por essa razão, a resistência
elétrica apresentada nos terminais de uma associação de resistências recebe
uma denominação especifica: resistência total ou resistência equivalente (Req).
Você deve estar pensando, mas por quê resistência total ou equivalente?
A resistência total de uma associação em série corresponde ou equivale à soma
das resistências parciais que compõem o circuito. Isto significa que o conjunto
dessas resistências associadas pode ser substituído por uma única resistência,
daí ser chamada de resistência equivalente (Req).
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Matematicamente, obtém-se a resistência equivalente da associação em série
pela seguinte fórmula:Req= R1 + R2 + R3 + ...+Rn
Convenção
R1, R2, R3,...Rn são os valores ôhmicos das resistências associadas em série.
Observação – Rn representa a última resistência de uma associação.
Exemplo
Numa associação em série, temos uma resistência de 120Ω e outra de 270Ω.
Nesse caso, a resistência equivalente entre os terminais é obtida da seguinte
forma:
Req= R1 + R2
Req= 120Ω + 270Ω
Req= 390Ω
Atenção: O valor da resistência equivalente de uma associação de resistências
em série é sempre maior que a resistência de maior valor da associação.
O resultado encontrado no exemplo anterior comprovado que Req (390Ω) é
maior que a resistência de maior valor (270Ω).
Resistência equilavalente de uma associação em paralelo
Na associação em paralelo há dois ou mais caminhos para a circulação da
corrente elétrica. Por essa razão, a intensidade da corrente divide-se pelos
vários caminhos do circuito elétrico ou eletrônico.
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Já a resistência equivalente de uma associação em paralelo de resistências é
dada pela equação:
1Req = -------------------------------------
1 1 1-------- + -------- + ... + ----------
R1 R2 Rn
Convenção
R1, R2 ..., Rn são os valores ôhmicos das resistências associadas.
Exemplo
Vamos calcular a Req da associação em paralelo a seguir que apresenta:
Para obter a resistência equivalente, basta aplicar a equação mostrada
anteriormente, ou seja:
1 1 1Req = ------------------------ = ----------------------- = ------------ = 5,26
1 1 1 0,1 + 0,04 + 0,05 0,19------- + ------- + -----
10 25 20
Req = 5,26Ω
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Atenção: O valor da resistência equivalente de uma associação de resistências
em paralelo é sempre menor que a resistência de menor valor da associação.
O resultado encontrado no exemplo anterior comprova que a resistência
equivalente da associação em paralelo (5,26Ω) é menor que a resistência de
menor valor (10Ω).
Para associações em paralelo com apenas duas resistências, pode-se usar
uma equação mais simples, deduzida da equação geral.
Assim, tomando-se a equação geral, com apenas duas resistências, temos:
1Req = ----------
1 1---- + ----R1 R2
Invertendo ambos os membros, obtemos:
1 1 1-------- = --------- + --------Req R1 R2
Colocando o denominador comum no segundo membro, temos:
1 R1 + R2
------ = --------------Req R1 x R2
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Invertendo os dois membros, obteremos:
R1 x R2
Req = ----------R1 + R2
Portanto, R1 e R2 são os valores ôhmicos das resistências associadas.
Observe no circuito a seguir um exemplo de associação em pa empregada a
fórmula para duas resistências.
R1 x R2 1200 x 680 816000Req = ----------- + ---------------- = ---------- = 434Ω
R1 + R2 1200 + 680 1800
Rqe = 434Ω
Pode-se também associar em paralelo duas ou mais resistências, todas de
mesmo valor.
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Nesse caso, emprega-se uma terceira equação, especifica para associações
em paralelo na qual todas as resistências têm o mesmo valor. Esta equação
também é deduzida da equação geral.
Vamos tomar a equação geral para “n” resistências. Nesse caso temos:
1
Req = ------------------------1 1 1
------ + ------...+ ------R1 R2 Rn
Como R1, R2, . . . e Rn têm o mesmo valor, podemos também escrever da
seguinte forma:
1 1Req = ---------------------- = -----------
1 1 1 1--- + --- +... + --- n(---)R R R R
Operando o denominador do segundo membro, obtemos:
1Req = ----
n----R
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O segundo membro é uma divisão de frações. De sua resolução resulta:
RReq = ----
n
Convenção
R é o valor de uma resistência (todas têm o mesmo valor).
n é o número de resistências de mesmo valor associadas em paralelo.
Portanto, as três resistências de 120Ω associadas em paralelo têm uma
resistência equivalente a:
R 120Req = ---- = ------- = 40Ω
n 3
Req = 40Ω
Como já foi dito, o valor de Req de uma associação de resistências em
paralelo é sempre menor que a resistência de menor valor da associação.
Resistência equivalente de uma associação mista
Para determinar a resistência equivalente de uma associação mista, procede-
se da seguinte maneira:
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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1. A partir dos nós, divide-se a associação em pequenas partes de forma que
possam ser calculadas como associações em série ou em paralelo.
2. Uma vez identificados os nós, procura-se analisar como estão ligados as
resistências entre cada dois nós do circuito. Nesse caso, as resistências R 2
e R3 estão em paralelo.
3. Desconsidera-se, então, tudo o que está antes e depois desses nós e
examina-se a forma com R2 e R3 estão associadas para verificar se trata de
uma associação em paralelo de duas resistências.
4. Determinas-se então a Req dessas duas resistências associadas em
paralelo, aplicando-se a fórmula a seguir.
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Portanto, as resistências associadas R2 e R3 apresentam 108Ω de resistência à
passagem da corrente no circuito.
Se as resistências R2 e R3 em paralelo forem substituídos por uma resistência
de
108 Ω, identificada por exemplo por RA, o circuito não se altera.
Ao substituir a associação mista original, torna-se uma associação em série
simples, constituída pelas resistências R1, RA e R4.
Determina-se a resistência equivalente de toda a associação pela equação da
associação em série:
Req = R1 + R2 + R3 + ...
Usando os valores do circuito, obtém-se:
Req = R1 + RA + R4
Req = 560 + 108 + 1200 = 1868Ω
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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O resultado significa que toda a associação mista original têm o mesmo efeito
para a corrente elétrica que uma única resistência de 1868Ω.
A seguir, apresentamos um exemplo de circuito misto, com a seqüência de
procedimentos para determinar a resistência equivalente.
Da análise do circuito, deduz-se que as resistências R1 e R2 estão em série e
podem ser substituídas por uma única resistência RA que tenha o mesmo
efeito resultante. Na associação em série emprega-se a fórmula a seguir.
Req = R1 + R2 + ....
Portanto:
RA = R1 + R2
RA = 10000 + 3300 = 13300Ω
Substituindo R1 e R2 pelo seu valor equivalente no circuito original, obtemos o
que mostra a figura a seguir.
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7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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Da análise do circuito formado por RA e R3, deduz-se que essas resistências
estão em paralelo e podem ser substituídas por uma única resistência, com o
mesmo efeito. Para associação em paralelo de duas resistências, emprega-se
a fórmula a seguir.
R1 x R2
Req = ---------------- ou
R1 + R2
RA x R3 13300 x 68000
Req = --------------- = ----------------------------------- = 11124Ω
RA + R3 13300 + 68000
Assim, toda a associação mista pode ser substituída por uma única resistência
de 11.124Ω.
Aplicando-se a associação de resistências ou uma única resistência de
11.124Ω a uma fonte de alimentação, o resultado em termos de corrente é o
mesmo.
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7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Responda as questões a seguir para fixar o conteúdo tratado neste capítulo.
Sempre que tiver duvidas, volte ao texto. Se, mesmo assim, as duvidas
continuarem, entre em contato o mais breve possível com o seu monitor ou
orientador de aprendizagem.
Exercícios
01 – Complete corretamente as frases a seguir.
a) Quando existe apenas um caminho para a circulação da corrente elétrica,
temos uma associação __________________________.
b) Já, na associação ___________________________, temos vários caminhospara a circulação da corrente elétrica.
02 – Identifique os tipos de associação (em série, em paralelo ou mista) nos
circuitos a seguir.
Resposta:
a) _________________________
b) _________________________c) _________________________
a)
b)
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7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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c)
03 – Determine a resistência equivalente das seguintes associações em série:
Resposta:
a) Req = _______________________
b) Req = _______________________
c) Req = _______________________
a)
b)
99
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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c)
04 – Determine a resistência equivalente das associações em paralelo a seguir.
Resposta:
a) _________________________
b) _________________________
c) _________________________
a)
b)
100
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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c)
05 – Indique a equação mais adequada para o cálculo da resistência
equivalente de cada associação.
Resposta:
a) _________________________b) _________________________
c) _________________________
a)
101
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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b)
c)
06 – Determine a resistência equivalente entre os nós indicados em cada uma
das associações de resistências.
Resposta:
a) _________________________
b) _________________________
102
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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a) entre os nós A e B
b) entre os nós B e C
07 – Determine, na seqüência, os valores RA, RB e Req em cada uma das
associações.
a)
b)
Resposta:
103
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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a) RA = _____________________
RB = _____________________
Req = _____________________
b) RA = _____________________
RB = _____________________
Req = _____________________
08 – Determine, na seqüência, as resistências equivalentes totais de cada uma
das associações a seguir.
a)
b)
09 – Tomando como base o conjunto de resistências abaixo, determine o que
se pede.
104
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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a) A resistência equivalente, vista dos pontos A e C (ou seja, considerando os
pontos A e C como terminais do circuito).
ReqAC = ______________________Ω
b) A resistência equivalente, vista dos pontos D e C.
ReqDC = ______________________Ω
c) A resistência equivalente vista dos pontos B e C.
ReqBC = ______________________Ω
d) A resistência equivalente vista dos pontos A e D.
ReqAD = ______________________Ω
Confira as suas respostas no final desta unidade.
105
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Lei de Ohm
Muitos cientistas têm se dedicado ao estudo da eletricidade. Georg Simon
Ohm, por exemplo, estudou a corrente elétrica e definiu uma relação entre
corrente, tensão e resistência elétricas em um circuito. Foi a partir dessas
descobertas que se formulou a Lei de Ohm.
Embora os conhecimentos sobre eletricidade tenham sido ampliados, a Lei de
Ohm, formulada em 1827, continua sendo uma lei básica da eletricidade e
eletrônica, por isso conhece-la é fundamental para os estudo e compreensão
dos circuitos eletroeletrônicos.
106
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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Este capítulo trata da Lei de Ohm e da forma como a corrente elétrica é
medida. Desse modo, você será capaz de determinar matematicamente e medir
os valores das grandezas elétricas em um circuito.
Para desenvolver de modo satisfatório os conteúdos e atividades aqui
apresentados, você já deverá conhecer tensão elétrica, corrente e resistência
elétrica e os respectivos instrumentos de mediação.
Determinação experimental da Primeira Lei de Ohm
A Lei de Ohm estabelece uma relação entre as grandezas elétricas: tensão (V),
corrente (I) e resistência (R) em um circuito.
Verifica-se a Lei de Ohm a partir de medições de tensão, corrente e resistência
realizadas em circuitos elétricos simples, compostos por uma fonte geradora e
um resistor.
Acompanhe no exemplo a seguir a verificação da Lei de Ohm. Montando-se um
circuito elétrico com uma fonte geradora de 9V e um resistor de 100 Ω, o
multímetro, ajustado na escala de miliamperímetro, deverá apresentar uma
corrente circulante de 90mA.
Formulando a questão, temos:V = 9V
107
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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R = 100Ω
I = 90mA
Se o resistor de 100Ω for substituído por outro de 200Ω, a resistência do
circuito
torna-se maior. Com isso, o circuito impõe uma oposição mais intensa à
passagem da corrente faz com que a corrente circulante seja menor.
Formulando a questão, temos:V = 9V
R = 200Ω
I = 45mA
À medida que aumenta o valor do resistor, aumenta também a oposição à
passagem da corrente que decresce na mesma proporção.
108
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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Formulando a questão, temos:
V = 9V
R = 400Ω
I = 22,5mA
Colocando em tabela os valores obtidos nas diversas situações, obtemos:
Situação Tensão (V) Resistência (R) Corrente (I)1 9V 100Ω 90 mA2 9V 200Ω 45 mA3 9V 400Ω 22,5 mA
Analisando-se a tabela de valores, verifica-se que:
• O valor da tensão aplicada ao circuito é sempre o mesmo; portanto, as
variações da corrente são provocadas pela mudança de resistência do
circuito. Ou seja, quando a resistência do circuito aumenta, a corrente do
circuito diminui.
• Dividindo-se o valor de tensão aplicada pelo valor da resistência do
circuito, obtemos o valor da intensidade de corrente:
Tensão aplicada Resistência Corrente9V ÷ 100Ω = 90 mA
9V ÷ 200Ω = 45 mA
9V ÷ 400Ω = 22,5 mA
A partir dessas observações, conclui-se que o valor de corrente que circula em
um circuito pode ser encontrado dividindo-se o valor de tensão aplicada pela
sua resistência. Transformando esta afirmação em equação matemática, têm-
se a Lei de Ohm.
VI = -----------
R
Com base nessa equação, enuncia-se a Lei de Ohm:
109
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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“A intensidade da corrente elétrica em um circuito é diretamente proporcional à
tensão aplicada e inversamente proporcional à sua resistência”.
Aplicação da Lei de Ohm
Utililiza-se a Lei de Ohm para determinar os valores de tensão (V), corrente (I)
ou resistência (R) em um circuito. Portanto, para obter em um circuito o valor
desconhecido, basta conhecer dois dos valores da equação da Lei de Ohm: V
e I, I e R ou V e R.
Para determinar um valor desconhecido, a partir da fórmula básica, usa-se as
operações matemáticas e isola-se o termo procurado.
Fórmula básica:
VI = --------
R
Fórmulas derivadas:
VR = --------
R
V = R . I
Para que as equações decorrentes da Lei de Ohm sejam utilizadas, os valores
das grandezas elétricas devem ser expressos nas unidades fundamentais:
• Volt (V) = tensão
• Ampére (A) = corrente
• Ohm (Ω) = resistência
Observação
Caso os valores de um circuito estejam expressos em múltiplos ou
submúltiplos das unidade, esses valores deve ser convertidos para asunidades fundamentais antes de serem usados nas equações.
110
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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Estude a seguir alguns exemplos de aplicação da Lei de Ohm.
Exemplo 1 – Vamos supor que uma lâmpada utiliza uma alimentação de 6V e
têm 120Ω de resistência. Qual o valor da corrente que circula pela lâmpada
quando ligada?
Formulando a questão temos:
V = 6V
R = 120Ω
I = ?
Como os valores de V e R já estão nas unidades fundamentais volt e ohm,
basta aplicar os valores na equação:
V 6I = ------ = ------ = 0,05A
R 120
O resultado é dado também na unidade fundamental de intensidade de
corrente. Portanto, circulam 0,05 A ou 50 mA quando se liga a lâmpada.
Exemplo 2 – Vamos supor também que o motor de um carrinho de autorama
atinge a rotação máxima ao receber 9V da fonte de alimentação. Nessa
situação a corrente do motor é de 230 mA. Qual é a resistência do motor?
Formulando a questão, temos:
V = 9VI = 230mA (ou 0,23 A)
R = ?
V 9R = ------- = -------- = 39,1Ω
I 0,23
Exemplo 3 – Por fim, vamos supor que um resistor de 22 kΩ foi conectado auma fonte cuja tensão de saída é desconhecida. Um miliamperímetro colocado
111
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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em série no circuito indicou uma corrente de 0,75mA. Qual a tensão na saída
da fonte?
Formulando a questão, temos:
I = 0,75mA (ou 0,00075 A)
R = 22 kΩ (ou 22000Ω)
R = ?
V = R . I
V = 22000 . 0,00075 = 16,5V
Portanto, V = 16,5V
Responda as questões a seguir para fixar o conteúdo tratado neste capítulo.
Sempre que tiver dúvidas, volte ao texto. Se, mesmo assim, as dúvidas
continuarem, entre em contato o mais breve possível com o seu monitor ou
orientador de aprendizagem.
Exercícios
01 – A coluna da esquerda apresenta a equação da Lei de Ohm e suas
equações derivadas. A coluna da direita nomeia todas as equações.
Complete a coluna da direita, escrevendo a letra correspondente dentro dos
parênteses. Atenção! Uma das alternativas não têm correspondente.
a) figura ( ) cálculo da resistência
b) figura ( ) Lei de Ohm
c) Figura ( ) cálculo da potência
( ) cálculo da tensão
02 – Complete corretamente a frase a seguir.
112
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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A lei de Ohm diz que: a intensidade da corrente elétrica é __________________
proporcional a tensão aplicada e ______________________ proporcional a sua
resistência.
03 – Utilizando a Lei de Ohm e baseando-se no circuito a seguir, calcule os
valores abaixo solicitados.
a) V = 5VR = 330Ω
I = __________________
b) I = 15 mA
R = 1,2KΩ
V = __________________
c) V = 30V
I = 0,18 A
R = _________________
d) I = 750µA
R = 0,68MΩ
V = __________________
113
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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e) V = 600 mV
R = 48Ω
I = __________________
f) V = 12 V
I = 1250µA
R = __________________
Resolva as questões 04 e 05 a seguir, aplicando a Lei de Ohm.
04 – Qual é a resistência de um componente eletrônico que absorve uma
corrente de 10 mA, quando a tensão nos seus terminais é 1,7V?
Resposta
___________________________________________________________________
05 – Qual é a intensidade de uma corrente elétrica que circula num alarmeeletrônico anti-roubo para automóveis que funciona com uma tensão de 12V,
sabendo-se que, enquanto o alarme não é disparado, sua resistência é de
400Ω?
RespostaI = _______________________________________________________
114
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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06 – O mesmo alarme da questão anterior (alimentação 12V) quando
disparado, absorve 2V da bateria. Nessas condições, qual é a sua intensidade?
Resposta
R = _______________________________________________
Confira as suas respostas no final desta unidade.
Potência Elétrica em CC
Certos conceitos de física já fazem parte do nosso dia-a-dia. Quando
escolhemos, por exemplo, uma lâmpada de menor potência para gastar menos
energia elétrica, estamos utilizando um conceito de física chamado potência.
115
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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O conceito de potência está diretamente ligado à idéia de:
• Força;
• Produção de som;
• Calor;
• Luz e, até mesmo,
• Gasto de energia.
Neste capítulo, ao estudar Potência elétrica em CC, você terá oportunidade de
aprender com se determina a potência dissipada, isto é consumida, por uma
carga ligada a uma fonte de energia elétrica.
Para que o seu estudo seja mais proveitoso e, ainda, para que você
desenvolva corretamente as atividades aqui apresentadas, é importante que já
conheça Resistências e Lei de Ohm.
Potência elétrica em CC
Ao passar por uma carga instalada em um circuito, a corrente elétrica produz,
entre outros efeitos, calor, luz e movimento. Esses efeitos são denominados
de trabalho.
O trabalho de transformação de energia elétrica em outra forma de energia é
realizado pelo consumidor ou pela carga. Ao transformar a energia elétrica, o
consumidor realiza um trabalho elétrico.
O tipo de trabalho depende da natureza do consumidor de energia. Um
aquecedor, por exemplo, produz calor; uma lâmpada, luz; um ventilador,
movimento.
A capacidade de cada consumidor produzir trabalho, em determinado tempo, a
partir da energia elétrica é chamada de potência elétrica, representada pela
seguinte fórmula:
116
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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τ
P = -----t
Onde P é a potência; τ (lê-se “tal”) é o trabalho e t é o tempo.
Para dimensionar corretamente cada componente em um circuito elétrico é
preciso conhecer a sua potência.
Trabalho elétrico
Os circuitos elétricos são montados visando ao aproveitamento da energia
elétrica.
Nesses circuitos a energia elétrica é convertida em calor, luz e movimento.
Isso significa que o trabalho elétrico pode gerar os seguintes efeitos:
• Efeito calorífico – Nos fogões, chuveiros, aquecedores, a energia elétrica
converte-se em calor.
• Efeito luminoso – Nas lâmpadas, a energia elétrica converte-se em luz (e
também uma parcela em calor).
• Efeito mecânico – Os motores convertem energia elétrica em força motriz, ou
seja, em movimento.
As empresas fornecedoras de energia elétrica cobram o trabalho elétrico que
nos fornecem em um determinado período e que corresponde ao nosso
consumo de energia elétrica nas lâmpadas, nos aparelhos elétricos e
eletrônicos.
Potência elétrica
117
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Analisando um tipo de carga como as lâmpadas, por exemplo, vemos que nem
todas produzem a mesma quantidade de luz. Umas produzem grandes
quantidades de luz e outras, pequenas quantidades.
Da mesma forma, existem aquecedores que fervem um litro de água em 10 min
e outros que o fazem em apenas cinco minutos. Tanto um quanto o outro
aquecedor realizam o mesmo trabalho elétrico: aquecer um litro de água à
temperatura de 100°C. A única diferença entre esses aquecedores é que um
deles é mais rápido, isto é, realiza o trabalho em menor tempo.
A partir da potência projetada ou especificação do fabricante para um aparelhoou equipamento eletroeletrônico, é possível relacionar trabalho elétrico
realizado e tempo necessário para sua realização.
Potência elétrica é, pois, a capacidade de realizar um trabalho numa unidade de
tempo, a partir da energia elétrica.
Assim, pode-se afirmar que são de potencias diferentes:
• As lâmpadas que produzem intensidade luminosa diferente;
• Os aquecedores que levam tempos diferentes para ferver uma mesma
quantidade de água;
• Motores de elevadores (grande potência) e de gravadores (pequena
potência).
Unidade de medida da potência elétrica
A potência elétrica é uma grandeza e, como tal, pode ser medida. A unidade de
medida da potência elétrica é o watt, simbolizado pela letra W.
118
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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Um watt (1W) corresponde à potência desenvolvida no tempo de um segundo
em uma carga, alimentada por uma tensão de 1V, na qual circula uma corrente
de 1 A.
Veja na tabela a seguir os múltiplos e submúltiplos do watt mais utilizados.
Denominação Valor em relação
ao wattMúltiplo Quilowatt KW 103 W ou 1000 WUnidade Watt W 1WSubmúltiplos Miliwatt MW 10-3 W ou 0,001W
Microwatt µW 10-6 ou 0,000001
Na conversão de valores, usamos o mesmo procedimento utilizado em outrasunidades.
KW W MW µW
Observe a seguir alguns exemplos de conversão.
a) 1,3W = ______________ mW
119
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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b) 350 W = _____________KW
c) 640 mW = ______________ W
d) 2,1 KW = _______________ W
Determinação da potência de um consumidor em CC
A potência elétrica (P) de um consumidor depende da tensão aplicada e da
corrente que circula nos seus terminais. Matematicamente, essa relação é
representada pela seguinte fórmula:
P = V . I
Onde:
P = potência dissipada expressa em watts (W)
V = tensão entre os terminais do consumidor expressa em volts (V)
I = corrente circulante no consumidor expressa em ampéres (A)
Exemplo
120
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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Uma lâmpada de lanterna de 6 V solicita uma corrente de 0,5 A de pilhas. Qual
a potência da lâmpada?
Formulando a questão, temos:
V = 6V = Tensão nos terminais de lâmpadas
I = 0,5 A = corrente através da lâmpada
P = ?
Como P = V . I = P = 6 . 0,5 = 3W
Portanto, P = 3W
A partir dessa fórmula inicial, obtém-se facilmente as equações de corrente
para o calculo de qualquer das três grandezas da equação. Desse modo
temos:
• Cálculo da potência quando se dispõe da tensão e da corrente:
P = V . I
• Cálculo da corrente quando se dispõe da potência e da tensão:
PI = ------
V
• Cálculo da tensão quando se dispõe da potência e da corrente.
PV = -----
I
Muitas vezes é preciso calcular a potência de um componente e não se dispõe
da tensão e da corrente. Quando não se dispõe da tensão (V) não é possível
calcular a potenciar pela equação P = V . I. Esta dificuldade pode ser
solucionada com auxilio da Lei de Ohm.
121
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Para facilitar a análise, denominamos:
• A fórmula da Primeira Lei de Ohm (V = R . I) de equação I e
• A fórmula da potência (P = V . I) de equação II.
Em seguida, substituímos V da equação II pela definição de V da equação I.
Veja como:
Assim sendo, podemos dizer que P = R . I . I ou P = R . I2
Esta equação pode ser usada para determinar a potência de um componente. É
conhecida como equação da potência por efeito joule.
ObservaçãoEfeito joule é o efeito térmico produzido pela passagem de corrente elétrica
através de uma resistência.
Pode-se realizar o mesmo tipo de dedução para obter uma equação que
permita determinar a potência a partir da tensão e resistência.
Assim, pela Lei de Ohm, temos:
VI = ---- = equação I
R
P = V . I = equação II
Fazendo a substituição, obtemos:
V
122
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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P = V . -----R
Que pode ser escrita da seguinte maneira:
V2
P = ---------R
A partir das equações básicas, é possível obter outras equações por meio de
operações matemáticas.
A seguir são fornecidos alguns exemplos de como se utilizam as equações
para determinar a potência.
Exemplo 1
Um aquecedor elétrico têm uma resistência de 8Ω e solicita uma corrente de 10
A. Qual é a sua potência?
Formulando a questão, temos:
123
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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I = 10 A
R = 8Ω
P = ?
Aplicando a fórmula P = I2 . R, temos: P = 102 . 8, P = 800W
Exemplo 2
Um isqueiro de automóvel funciona com 12V fornecidos pela bateria. Sabendo
que a resistência do isqueiro é de 3Ω, calcular a potência dissipada.
Formulando a questão, temos:
V = 12V
R = 3Ω
P = ?
Aplicando a fórmula:
V2 122
P = ----- = P = -------- = P = 48WR 3
Potência nominal
Certos aparelhos como chuveiros, lâmpadas e motores têm uma característica
particular: seu funcionamento obedece a uma tensão previamente
estabelecida. Assim, existem chuveiros para 110V ou 220V; lâmpadas para 6V,
12V, 110V, 220V e outras tensões; motores, para 110V, 220V, 380V, 760V e
outras.
124
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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Esta tensão, para a qual estes consumidores são fabricados, chama-se tensão
nominal de funcionamento. Por isso, os consumidores que apresentam tais
características devem sempre ser ligados na tensão correta (nominal),
normalmente especificada no seu corpo.
Quando esses aparelhos são ligados corretamente, a quantidade de calor, luz
ou movimento produzida é exatamente aquela para a qual foram projetados.
Um exemplo é o da lâmpada de 110V/60W que, ligada corretamente (em 110V),
produz 60 W entre luz e calor. A lâmpada, nesse caso, está dissipando a sua
potência nominal.
Portanto: potência nominal é a potência para qual um consumidor foi projetado.
Sempre que uma lâmpada, aquecedor ou motor trabalha dissipando sua
potência nominal, sua condição de funcionamento é considerada ideal.
Limite de dissipação de potênciaHá um grande número de componentes eletrônicos que se caracteriza por não
ter uma tensão de funcionamento especificada. Estes componentes podem
funcionar com os mais diversos valores de tensão. É o caso dos resistores
que não trazem nenhuma referencia quanto à tensão nominal de
funcionamento.
Entretanto, pode-se calcular qualquer potência dissipada por um resistor ligado a uma fonte geradora. Vamos como exemplo o circuito apresentado na
figura a seguir.
125
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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A potência dissipada é:
V2 102 100P = ------- = -------- = --------= 1
R 100 100= P = 1W
Como o resistor não produz luz ou movimento, esta potência é dissipada em
forma de calor que aquece o componente. Por isso é necessário verificar se a
quantidade de calor produzida pelo resistor não é excessiva a ponto de
danifica-lo.
Desse modo podemos estabelecer a seguinte relação:
Maior potência dissipada = maior aquecimento
Menor potência dissipada = menor aquecimento
Portanto, se a dissipação de potência for limitada, a produção de calor também
o será.
126
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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Responda as questões a seguir para fixar o conteúdo tratado neste capítulo.
Sempre que tiver duvidas, volte ao texto. Se, mesmo assim, as duvidas
continuarem, entre em contato o mais breve possível com o seu monitor ou
orientador de aprendizagem.
Exercícios
01 – Comparando-se o trabalho de dois aquecedores e observando-se que um
deles produz maior quantidade de calor que o outro, no mesmo tempo,
podemos concluir que:
a) ( ) as cargas elétricas se atraem
b) ( ) ambos têm resistências de valores iguais
c) ( ) os prótons e os elétrons apresentam valores diferentes
d) ( ) ambos possuem potencias elétricas diferentes
e) ( ) os elétrons da camada de valência fortemente presos ao “núcleo” do
material
02 – As luzes das lâmpadas e a força motriz dos motores são respectivamente
exemplos de efeitos luminoso e mecânico que podem ser obtidos a partir da:
a) ( ) capacitância
b) ( ) eletrização
c) ( ) energia elétrica
d) ( ) eletrostática
e) descarga elétrica
127
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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03 – A capacidade de um consumidor de produzir trabalho, em determinado
tempo, a partir da enrgia elétrica denomina-se:
d) ( ) capacitância
e) ( ) potência elétrica
f) ( ) energia elétrica
g) ( ) transformação
h) ( ) consumo
04 – A unidade de medida da potência elétrica é o:
a) ( ) volt (V)
b) ( ) ohm (Ω)
c) ( ) ampere (A)
d) ( ) hertz (Hz)
e) ( ) watt (W)05 - Faça as conversões:
a) 0,25W=___________________mW
b) 180 mW= ______________________W
c) 200W= ________________________mW
d) 1kW= _________________________W
e) 35W= ________________________KW
f) 0,07=_________________________mW
06 – Complete corretamente as frases a seguir.
(a) A equação utilizada para determinar a potência de um consumidor é:
__________________________________________________________.
(b) A equação conhecida como potência elétrica por efeito Joule é: __________________________________________________________.
128
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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07 - Determine os valores solicitados em cada uma das situações a seguir,
tomando o circuito abaixo como referencia.
a) V=10V
R= 56ΩI= ________________
P= _______________
b) I = 120mA
V = 5V
R = ________________
P = ________________
c) P = 0,3W
V = 12V
I = _______________
R = ________________
Resolva as questões 08, 09 e 10 a seguir.
08 – Qual a potência do motor de partida de uma automóvel de 12V que solicita
uma corrente de 50 A?
Resposta
________________________________________________________________
129
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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09 – Que corrente uma lâmpada de 110V – 100W solicita da rede elétrica,
quando ligada?
Resposta
_____________________________________________________________
10 – Usando a equação para o cálculo da resistência total, e em seguida, o
cálculo da potência por efeito joule, determine a potência de um sistema de
aquecedores que se compõe de dois resistores de 15 Ω ligados em série,
sabendo-se que, quando ligado, a corrente do sistema é de 8 A?
Resposta
___________________________________________________________________
11 – Complete corretamente as frases a seguir.
a) Denomina-se ________________________________________ a potência de
um aparelho elétrico dissipa quando está em funcionamento.
b) É importante conhecer a ____________________________________ defuncionamento de um aparelho antes de conecta-lo à rede elétrica para que
o aparelho dissipe a sua potência nominal.
130
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12 – Qual a tensão nominal de um aquecedor cuja placa de especificação
indica 5 A e 600W?
Resposta
________________________________________________________________
13 – Determine a potência real dissipada nos resistores R1 e R2 dos circuitosabaixo.
a)
PR1 = _________________
b)
PR2 = _________________
131
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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14 – Considerando os resultados da questão anterior, complete a
especificação de cada um dos resistores para que trabalhem frios (P Real = 30%
de Pnominal).
a) R1 = ____________________ 330 Ω ± 10%_______________________
Tipo Pnominal
b) R2 = ____________________ 1,2 kΩ ± 5% ___________________
Tipo Pnominal
Confira as suas respostas no final desta unidade.
132
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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Primeira Lei de Kirchhoff
Em geral, os circuitos eletrônicos constituem-se de vários componentes, todos
funcionando simultaneamente. Ao abrir um radio portátil ou outro aparelho
eletrônico qualquer, observamos quantos componentes são necessários para
fazê-lo funcionar.
Ao ligar um aparelho, a corrente flui por muitos caminhos; e a tensão fornecida
pela fonte de energia distribui-se pelos componentes. Esta distribuição de
corrente e tensão obedece a duas leis fundamentais formuladas por um
cientista chamado Kirchhoff. E, por essa razão, são conhecidas como por Leis
de Kirchhoff.
Entretanto, para compreender a distribuição das correntes e tensões em
circuitos que compõem um radio portátil, por exemplo, precisamos
compreender antes como ocorre esta distribuição em circuitos simples,
formados apenas por resistores, lâmpadas, etc...
E, mais ainda, para desenvolver satisfatoriamente os conteúdos e as
atividades aqui apresentados, você deverá já saber o que é associação de
resistores e Lei de Ohm.
133
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Primeira Lei de Kirchhoff
A Primeira Lei de Kirchhoff, também chamada de Lei das Correntes de
Kirchhoff (LCK) ou Lei dos Nós, refere-se à forma como a corrente se distribui
nos circuitos em paralelo.
A partir da Primeira Lei de Kirchhoff e da Lei de Ohm, podemos determinar a
corrente em cada um dos componentes associados em paralelo. Para
compreender essa primeira lei, precisamos conhecer algumas características
do circuito em paralelo.
Características do circuito em paralelo
O circuito em paralelo apresenta três características fundamentais:
• Fornece mais de um caminho à circulação da corrente elétrica;
• A tensão em todos os componentes associados é a mesma;
• As cargas são independentes.
Estas características são importantes para a compreensão das leis de
Kirchhoff. Podem ser constatadas tomando como ponto de partida o circuito
abaixo.
134
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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Observe que tanto a primeira como a segunda lâmpada têm um dos terminais
ligado diretamente ao pólo positivo e o outro, ao pólo negativo. Dessa forma,
cada lâmpada conecta-se diretamente à pilha e recebe 1,5VCC nos seus
terminais.
As correntes na associação em paralelo
A função da fonte de alimentação nos circuitos é fornecer aos consumidores a
corrente necessária para seu funcionamento.
Quando um circuito possui apenas uma fonte de alimentação, a corrente
fornecida por essa fonte chama-se corrente total. Nos esquemas, érepresentada pela notação IT.
Em relação à fonte de alimentação não importa que os consumidores sejam
lâmpadas, resistores ou aquecedores. O que importa é a tensão e a resistência
total dos consumidores que determinam a corrente total (IT) fornecida por essa
mesma fonte.
A corrente total é dada pela divisão entre tensão total e resistência total.
Matematicamente, a corrente total é obtida por:
VT
IT = ----------RT
ObservaçãoChega-se a esse resultado aplicando a Lei de Ohm ao circuito:
VI = ------------
R
No exemplo a seguir, a corrente total depende da tensão de alimentação (1,5V)
e da resistência total das lâmpadas (L1 e L2 em paralelo).
135
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Portanto, a corrente total será:
Esta valor de corrente circula em toda a parte do circuito que é comum às duas
lâmpadas.
A partir dos nós (no terminal positivo da pilha), a corrente total (I T) divide-seem duas partes.
136
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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Essas correntes são chamados de correntes parciais e podem ser
denominadas I1 (para a lâmpada 1) e I2 (para a lâmpada 2).
A forma como a corrente IT se divide a partir do nó depende unicamente da
resistência das lâmpadas. Assim, a lâmpada de menor resistência permitirá a
passagem de maior parcela da corrente IT.
Portanto, a corrente I1 na lâmpada 1 (de menor resistência) será maior que a
corrente I2 na lâmpada 2.
137
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Pode-se calcular o valor da corrente que circula em cada ramal a partir da Lei
de Ohm. Para isso basta conhecer a tensão aplicada e a resistência de cada
lâmpada. Desse modo, temos:
• Lâmpada 1
VL1 1,5I1 = --------- = --------- = 0,0075 A ou 7,5 mA
RL1 200
• Lâmpada 2
VL2 1,5I2 = --------- = ------- = 0,005 A, ou seja, 5 mA
RL2 300
Com essas noções sobre o circuito em paralelo, podemos compreender
melhor a Primeira Lei de Kirchhoff que diz: “ A soma das correntes que
chegam a um nó é igual à soma das correntes que dele saem”.
Matematicamente, isso resulta na seguinte equação:
IT = I1 + I2
A partir desse enunciado, é possível determinar um valor de corrente
desconhecida, bastando para isso que se disponha os demais valores de
corrente que chegam ou saem de um nó.
Demonstração da 1ª Lei de Kirchhoff
138
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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Para demonstrar essa 1ª Lei de Kirchhoff, vamos observar os valores já
calculados do circuito em paralelo mostrado a seguir.
Vamos considerar o nó superior: neste caso, temos o que mostra a figura a
seguir.
Observando os valores de corrente no nó, verificamos que realmente as
correntes que saem, somadas, originam um valor igual ao da corrente que
entra.
Responda as questões a seguir para fixar o conteúdo tratado neste capítulo.
Sempre que tiver dúvidas, volte o texto. Se, mesmo assim, as duvidas
continuarem, entre em contato o mais breve possível como o seu monitor ou
orientador de aprendizagem.
Exercícios
139
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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01 – Complete corretamente as frases a seguir.
a) A Primeira Lei de Kirchhoff ou Lei das Correntes de Kirchhoff (LCK) é
também conhecida por _________________________________________.
b) A Primeira Lei de Kirchhoff é utilizada para determinar a corrente que se
distribui nos circuitos __________________________________________.
c) A Primeira Lei de Kirchhoff diz que: A soma __________________________
que chegam a um nó é _______________________________ à soma das
correntes que dele saem.
02 – Assinale com um (V) todas as alternativas verdadeiras e com um (F) todas
as alternativas falsas.
Nos circuitos em paralelo, temos as seguintes características:
a) ( ) mais de um caminho para circulação da corrente elétrica.
b) ( ) mesma intensidade da corrente ao longo de todo o circuito.c) ( ) o funcionamento de qualquer um dos consumidores depende dos
demais consumidores.
d) ( ) mesma tensão em todos os componentes.
e) ( ) cargas independentes.
Assinale com um (x) a alternativa correta das questões 03 e 04.
03 – A corrente fornecida por meio da fonte de alimentação denomina-se:
a) ( ) corrente parcial
b) ( ) corrente associada
c) ( ) corrente retificada
d) ( ) corrente total
e) ( ) corrente convencional
140
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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04 – Em um circuito elétrico, a corrente total é representada pela notação:
a) ( ) VT
b) ( ) RT
c) ( ) IT
d) ( ) IN
e) ( ) I
05 – Determine a corrente total no circuito a seguir.
Resposta: IT = _________________________________________________
06 – Determine IT nos circuitos que a seguir.
a)
141
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Resposta IT = _____________________________________
b)
Resposta IT = ______________________________________
07 – Determine os valores de corrente (IT, I1, I2, ...) nos circuitos a seguir:
a)
Resposta: I1 = ________________________
142
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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I2 = ________________________
IT = ________________________
b)
Resposta: I1 = ________________________
I2 = ________________________
IT = ________________________
08 – Determine os valores das correntes que estão indicados por um círculo,
em cada um dos circuitos, usando a Primeira Lei de Kirchhoff.
a)
b)
143
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Confira as suas respostas no final desta unidade.
Segunda Lei de Kirchhoff
144
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A 2ª Lei de Kirchhoff, também conhecida como Lei das Malhas ou Lei das
Tensões de Kirchhoff (LTK), refere-se à forma como a tensão se distribui nos
circuitos em série.
Por isso, para compreender essa lei, é preciso conhecer antes algumas
características do circuito em série.
Características do circuito em série
O circuito série apresenta três características importantes:
• Apenas um caminho para a circulação da corrente elétrica;
• A mesma intensidade da corrente ao longo de todo o circuito em série;
• O funcionamento de qualquer um dos consumidores depende do
funcionamento dos consumidores restantes.
O circuito abaixo ilustra a primeira característica:
145
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Como existe um único caminho, a mesma corrente que sai do pólo positivo da
fonte passa pela lâmpada L1 e chega à lâmpada L2 e retorna à fonte pelo pólo
negativo.
Isso significa que um medidor de corrente (amperímetro, miliamperímetro ...)pode ser colocado em qualquer parte do circuito. Em qualquer posição, o valor
indicado pelo instrumento será o mesmo. A figura a seguir ajuda a entender a
segunda característica do circuito em série.
Observação
A corrente que circula em um circuito em série é designada pela notação I.
A forma de ligação das cargas, uma após a outra, mostradas na figura abaixo,
ilustra a terceira característica. Caso uma das lâmpadas (ou qualquer tipo de
carga) seja retirada do circuito, ou tenha o filamento rompido, o circuito
elétrico fica aberto, e a corrente cessa.
146
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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Pode-se dizer, portanto, que num circuito em série o funcionamento de cada
componente depende dos restantes.
Corrente na associação em série
Pode-se determinar a corrente de igual valor ao longo de todo o circuito série,
com o auxílio da Lei de Ohm.
Nesse caso, deve-se usar a tensão nos terminais da associação e a sua
resistência total será como é mostrado na expressão a seguir.
VTI = -----------
RT
Observe o circuito a seguir.
Tomando-o como exemplo, temos:
RT = 400Ω + 60Ω = 100Ω
VT = 12V
12I = ----- = 0,12 A ou 120 Ma100
147
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Tensões no circuito série
Como os dois terminais da carga não estão ligados diretamente à fonte, a
tensão nos componentes de um circuito em série difere da tensão da fonte de
alimentação.
O valor de tensão em cada um dos componentes do circuito denomina-se
queda de tensão no componente. A queda de tensão é representada pela
notação V.
Observe no circuito a seguir o voltímetro que indica a queda de tensão em R1
(VR1) e o voltímetro que indica a queda de tensão em R2 (VR2).
Determinação da queda de tensão
A queda de tensão em cada componente da associação em série pode ser
determinada pela Lei de Ohm. Para isso é necessário dispor-se tanto da
corrente no circuito como dos seus valores de resistência.
Vamos tomar como exemplos o circuito apresentado na figura abaixo.
148
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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Observando os valores de resistência e a queda de tensão, notamos que:
• O resistor de maior resistência fica com uma parcela maior de tensão:
• O resistor de menor resistência fica com a menor parcela de tensão.
Pode-se dizer que, em um circuito em série, a queda de tensão é proporcionalao valor do resistor, ou seja:
Maior resistência = maior queda de tensão
Menor resistência = menor queda de tensão
Com essas noções sobre o circuito em série, fica mais fácil entender a 2ª Lei
de Kirchhoff que diz que:
“A soma das quedas de tensão nos componentes de uma associação em série
é igual à tensão aplicada nos seus terminais extremos.”
Chega-se a essa lei tomando-se como referencia os valores de tensão nos
resistores do circuito determinado anteriormente e somando as quedas de
tensão nos dois resistores (VR1 + VR2). Disso resulta: 4,8V + 7,2V = 12,V, que é a
tensão de alimentação.
149
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Aplicação
Geralmente a 2ª Lei de Kirchhoff serve de “ferramenta” para determinar
quedas de tensão desconhecidas em circuitos eletrônicos.
O circuito em série, formado por dois ou mais resistores, divide a tensão
aplicada na sua entrada em duas ou mais partes. Portanto, o circuito em série
é um divisor de tensão.
Observação
O divisor de tensão é usado para diminuir a tensão e para “polarizar”
componentes eletrônicos, tornando a tensão adequada quanto à polaridade equanto à amplitude. É também usado em medições de tensão e corrente,
dividindo a tensão em amostras conhecidas em relação à tensão medida.
Quando se dimensionam os valores dos resistores, pode-se dividir a tensão de
entrada da forma que for necessária.
Leis de Kirchhoff e de Ohm em circuitos mistos
As Leis de Kirchhoff e de Ohm permitem determinar as tensões ou correntes
em cada componente de um circuito misto.
150
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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Os valores elétricos de cada componente do circuito podem ser determinados
a partir da execução da seqüência de procedimentos a seguir:
• Determinação da resistência equivalente;
• Determinação da corrente total;
• Determinação das tensões ou correntes nos elementos do circuito.
Determinação da resistência equivalente
Para determinar a resistência equivalente, ou total (RT) do circuito, empregam-
se os “circuitos parciais”. A partir desses circuitos, é possível reduzir o
circuito original e simplifica-lo até alcançar o valor de um único resistor.
Pela análise dos esquemas dos circuitos abaixo fica clara a determinação da
resistência equivalente.
151
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Determinação da corrente total
Pode-se determinar a corrente total aplicando ao circuito equivalente final a Lei
de Ohm.
O circuito equivalente final é uma representação simplificada do circuito
original (e do circuito parcial). Conseqüentemente, a corrente calculada
também é válida para esses circuitos, conforme mostra a seqüência dos
circuitos abaixo.
Determinação das tensões e correntes individuais
A corrente total, aplicada ao “circuito parcial”, permite determinar a queda de
tensão no resistor R1. Observe que VR1 = IR1 . R1. Como IR1 é a mesma I, VR1 =
0,15 A . 12Ω = 18V VR1 = 18V.
152
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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Pode-se determinar a queda de tensão em RA pela 2ª Lei de Kirchhoff; a soma
das quedas de tensão num circuito em série equivale à tensão de alimentação.
Observação
Determina-se também a queda de tensão em RA pela Lei de Ohm: VRS = I . RA,
porque os valores de I (1,5 A) e RA (6Ω) são conhecidos. Ou seja: VRA = 1,5 A .
6Ω = 9 V.
Calculando a queda de tensão em RA, obtém-se na realidade a queda de tensão
na associação em paralelo R2 R3.
153
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Os últimos dados ainda não determinados são as correntes em R2 (IR2) e R3
(IR3). Estas correntes podem ser calculadas pela Lei de Ohm:
VI = ----
R
VR2 9 VIR2 = ---------- = ------------ = 0,9 A
R2 10Ω
VR3 9 VIR3 = ---------- = ------------- = 0,6 A
R3 15Ω
A figura a seguir mostra o circuito original com todos os valores de tensão e
corrente.
154
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A seguir, é apresentado outro circuito como mais um exemplo de
desenvolvimento desse cálculo.
O cálculo deve ser feito em cinco etapas. Vejamos cada uma delas.
1ª Determinação da resistência equivalente.
Para determinar a resistência equivalente, basta substituir R3 e R4 em série no
circuito por RA.
Substituindo a associação de R2 /RA por um resistor RB, temos:
155
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Substituindo a associação em série de R1 e RB por um resistor RC, temos o que
mostra a figura a seguir.
Determina-se RT a partir de RC, uma vez que representa a resistência total no
circuito.
2ª Determinação da corrente total.
Para determinar a corrente total, usa-se a tensão de alimentação e a
resistência equivalente.
156
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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3ª Determinação da queda de tensão em R1 e RB.
Para determinar a queda de tensão, usa-se a corrente IT no segundo circuito
parcial, conforme mostra figura a seguir.
Determina-se a queda no resistor RB pela Lei de Kirchhoff:
V = VR1 + VRB
VRB = V - VR1
157
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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VRB = 12 - 6,7 = 5,3V
VRB = 5,3V
4ª Determinação das correntes em R2 e RA.
O resistor RB representa os resistores R2 e RA em paralelo (primeiro circuito
parcial); portanto, a queda de tensão em RB é, na realidade, a queda de tensão
na associação R2 /RA.
Aplicando a Lei de Ohm, pode-se calcular a corrente em R2 e RA.
VR2 5,3IR1 = -------- = ------- = 0,078 A
R2 68
VRA 5,3IRA = ------- = -------- = 0,064 A
R A 83
5ª Determinação das quedas de tensão em R3 e R4.
O resistor RA representa os resistores R3 e R4, calculam-se as suas quedas de
tensão pela Lei de Ohm.
VR3 = R3 . IRA = 27 . 0,064 = 1,7V
VR4 = R4 . IRA = 56 . 0,064 = 3,6V
158
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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Responda as questões a seguir para fixar o conteúdo tratado neste capítulo.
Sempre que tiver dúvidas, volte o texto. Se, mesmo assim, as duvidas
continuarem, entre em contato o mais breve possível como o seu monitor ou
orientador de aprendizagem.
Exercícios
01 – Complete corretamente as frases a seguir.
a) A Segunda Lei de Kirchhoff ou Lei das Tensões de Kirchhoff (LCK) étambém conhecida por ___________________________________.
b) A Segunda Lei de Kirchhoff é utilizada para determinar a corrente que se
distribui nos circuitos._______________________________________.
c) A Segunda Lei de Kirchhoff diz que: A soma das quedas de tensão nos
componentes associados ___________________________________ é igual à
___________________________ aplicada nos seus terminais extremos.
d) A fórmula _______________________________ é utilizada para determinar aintensidade da corrente total em uma associação série.
02 – Assinale com um (V) todas as alternativas verdadeiras e com um (F) todasas alternativas falsas.
São características dos circuitos série:
a) ( ) o funcionamento de qualquer consumidor não depende do
funcionamento dos demais consumidores.
b) ( ) a apresentação de apenas um caminho para a circulação da corrente
elétrica.
c) ( ) a intensidade da corrente é variável ao longo de todo o circuito.
d) ( ) a tensão é a mesma nos componentes associados.
159
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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e) ( ) a intensidade da corrente é a mesma ao longo de todo o circuito.
03 – Determine a corrente nos circuitos a seguir.
a)
Resposta: I = __________________________
b)
Resposta: I = __________________________
04 – Assinale com um (x) e a alternativa correta.
A parcela de tensão que fica sobre um componente de uma associação em
série denomina-se:
a) ( ) corrente parcialb) ( ) nó
160
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c) ( ) tensão medida
d) ( ) queda de tensão
e) ( ) resistência
05 – Complete corretamente a frase a seguir.
A equação ____________________ é usada para determinar a queda de tensão
em um resistor.
06 – Determine as quedas de tensão nos circuitos a seguir.
a)
Resposta: _________________________
b)
Resposta: __________________________
07 – Determine as quedas de tensão nos resistores R 2 dos circuitos a seguir
(sem usar cálculos).
161
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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a)
Resposta: VR2 = ____________________
b)
Resposta: VR2 = ____________________
08 – Comparando a queda de tensão em R2 nos circuitos da questão 07,
complete corretamente as frases a seguir:
a) Em um circuito em série de dois resistores R1 R2 de mesmo valor (R1 = R2), a
queda de tensão em cada resistor é ________________________ da tensão
de alimentação.
b) Sabendo que VT = VR1 + VR2, sendo VR = R . I, a corrente é a mesma em todo o
circuito, e tendo as resistências o _______________ valor, a
________________ de tensão será a mesma.
162
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09 – Com base no circuito a seguir, complete corretamente a frase abaixo.
Especificações nominais das lâmpadas:
L1 = 6V, 200Ω
L2 = 6V, 50Ω
Caso seja montado o circuito indicado na figura anterior, a lâmpada _______
queimará porque a ddp sobre ela será um valor ________________ à suaespecificação nominal.
10 – Com base no circuito a seguir e sem realizar cálculos, complete
corretamente a frase abaixo.
163
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Podemos afirmar que a queda de tensão em R2 será maior que em R1 pois se a
corrente é a mesma, quanto _________________ for a resistência,
_______________ será a tensão sobre o resistor.
11 – Assinale com um (V) todas as alternativas verdadeiras e com um (F) todas
as alternativas falsas, com base no circuito a seguir.
a) ( ) A corrente no circuito é VCC /RT, seja qual for o valor de VCC.
b) ( ) A corrente em R2 é menor que em R1.
c) ( ) A queda de tensão em R2 será sempre o dobro da queda de tensão em R1
(VR2 = 2 . VR1)
d) ( ) A queda de tensão em R2 será sempre 2/3 de VCC.
e) ( ) A corrente (convencional) entra no circuito pelo lado de R1.f) ( ) A resistência total do circuito é de 300Ω.
12 – Determine a queda de tensão e a corrente em cada um dos componentes
do circuito a seguir.
164
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Resposta: IR1 = _______________________
IR2 = _______________________
IR3 = _______________________
IR4 = _______________________
VR1 = _______________________
VR2 = _______________________
VR3 = _______________________
VR4 = _______________________
Confira as suas respostas no final desta unidade.
165
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Respostas dos Exercícios
Circuitos elétricos
01
c) (x) baixa resistência elétrica
02
e) (x) materiais isolantes
166
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03
(a) ruptura dielétrica
(b) condutor
04
circuito elétrico
05
(c) transformar a energia recebida em outra forma de energia
(d) efetuar a ligação que permite ou interrompe a passagem da corrente
elétrica(a) servir de meio de transporte da corrente elétrica
(b) atuar como fonte de alimentação do circuito elétrica
( ) medir a intensidade da corrente elétrica
06
(a) filamento
(b) positivo – negativo(c) negativo - positivo
07
c) (x) circuito série
Resistência elétrica
01
e) (x) resistência elétrica
02
b) (x) ohm (Ω)
03
0,08 3300
167
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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150000 0,18
2700 150
0,0039 4700
04
c) (x) ohmímetro
05
c) (x) resistência elétrica
06S = 1,39 mm2
07
Cobre
08
a) R = 0,00577Ω
b) R = 1,153Ω
c) R = 34,6Ω
Associação de resistências
01
(a) em série
(b) em paralelo
02(a) em serie
168
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(b) mista
(c) em paralelo
03
(a) Req = 1010Ω
(b) Req = 128Ω
(c) Req = 1970Ω
04
(a) Req = 27,6Ω
(b) Req = 1,02kΩ
(c) Req = 2,5Ω
05
(a) Req = R1 /3
(b) Req = 1/Req = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3
(c) Req = R1 . R2 /R + R2
06
RAB = 102Ω
RBC = 2,2 kΩ
08
(a) RT = 236,68Ω(b) RT = 9,6kΩ
09
(a) Req TC =1,8Ω
(b) Req DC = 2,8kΩ
(c) Req BC = 1008Ω
(d) Req AD = 2,2Ω
169
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Lei de Ohm
01
(c) cálculo da resistência
(a) Lei de Ohm
( ) cálculo da potência
(b) cálculo da tensão
02
diretamente – inversamente
03
(a) I = 15,15mA
(b) V = 18V
(c) R = 166,67Ω
(d) V = 510 V
(e) I = 12,5 mA(f) R = 9600Ω
04
R = 170Ω
05
I = 30 mA
Potência elétrica em corrente contínua
01
d) (x) ambos possuem potências elétricas diferentes
02
170
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c) (x) energia elétrica
03
b) (x) potência elétrica
04
e) (x) watt (W)
05
(a) 250 mV(b) 0,18 W
(c) 200000 mV
(d) 1000 W
(e) 0,035 kW
(f) 70 mW
06(a) P = V . I
(b) P = R . I2
07
(a) I = 178,6 mA
P = 1786 mW
(b) R = 41,7Ω
P = 600 mW
P = 600 mW
(c) I = 25 mA
R = 480Ω
08
171
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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600 W
09
0,91 A
10
1920 W
11
(a) potência nominal
(b) tensão nominal
12
120 V
13
a) R1 = 3W
b) R2 = 270 mW
14
a) R1 = Resistor de fio 10 W
Tipo Pnominal
b) R2 = Resistor de filme carbono 1W
Tipo Pnominal
Primeira Lei de Kirchhoff
01
a) Lei dos Nós
b) em paralelo
c) das corrente - igual
172
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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02
a) (V) mais de um caminho para circulação da corrente elétrica
b) (F) mesma intensidade da corrente ao longo de todo o circuito
c) (F) o funcionamento de qualquer um dos consumidores depende dos
demais consumidores.
d) (V) mesma tensão em todos os componentes
e) (V) cargas independentes
03
d) (x) corrente total
04
c) (x) IT
05
IT = 214,3 mA
06
a) IT = 333 mA
b) IT = 250µA
07
a) I1 = 75 mA
I2 = 50 mAIT = 125 mA
b) I1 = 545 mA
I2 = 909 mA
IT = 1454
08a) I2 = 150 mA
b) IT = 220 mA
173
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Segunda Lei de Kirchhoff
01
a) Lei das Malhas
b) série
c) em série - tensão
d) IT = VT /RT
02a) (F) o funcionamento de qualquer consumidor nao depende do
funcionamento dos demais consumidores.
b) (V) a apresentação de apenas um caminho para a circulação da corrente
elétrica
c) (F) a intensidade da corrente é variável ao longo de todo o circuito
d) (F) a tensão é a mesma nos componentes associados
e) (V) a intensidade da corrente é a mesma ao longo de todo o circuito.
03
a) I = 1,6 mA
b) I = 1,8 mA
04
d) (X) queda de tensão
05
VR = R . I
06
a) VR2 = 8,25 V
b) VR1 = 1,95 V
07
174
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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a) VR2 = 5 V
b) VR2 = 5 V
08
a) metade
b) mesmo - queda
09
superior
10maior – maior
11
a) (V) A corrente no circuito é VCC /RT, seja qual for o valor de VCC.
b) (F) A corrente em R2 é menor que em R1.
c) (V) A queda de tensão em R2 será sempre o dobro da queda de tensão em R1
(VR2 = 2 . VR1)
d) (V) A queda de tensão em R2 será sempre 2/3 de VCC
e) (V) A corrente (convencional) entre no circuito pelo lado de R1
f) (V) A resistência total do circuito é de 300Ω.
12
IR1 = IR4 = 52,1 mA
IR2 = 48,4 mAIR3 = 3,6 mA
VR1 = 18,7 V
VR2 = 27,1 V
VR3 = 27,1 V
VR4 = 14,1 V
Acertando todas as respostas, resolva as questões da Verificação. Boa sorte!
Siga em frente!
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Magnetismo
176
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O magnetismo impressionou o homem desde a antiguidade, quando foi
percebido pela primeira vez. Segundo os pesquisadores, os habitantes de uma
colônia grega, chamada Magnésia, observaram que algumas pedras, como é o
caso de magnetita, conseguiam atrair pedaços de ferro que, por sua vez,
atraíam outros materiais ferrosos.
Muitos cientistas dedicaram anos ao estudo desse fenômeno, denominado de
magnetismo até que pudessem conhecê-lo melhor e aplicá-lo maisproveitosamente, inclusive na eletricidade.
Por essa razão, este capítulo trata do magnetismo natural. Ao estudá-lo, você
obterá um conjunto de informações sobre a origem e as características do
magnetismo e dos eletromagnetismos, que será tratado mais à frente.
Magnetismo
O magnetismo é uma propriedade de certos materiais têm de exercer uma
atração sobre materiais ferrosos.
As propriedades dos corpos magnéticos são grandemente utilizados em
eletricidade, em motores e geradores, por exemplo, e em eletrônica, nos
instrumentos de medição e na transmissão de sinais.
177
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Ímãs
Alguns materiais encontrados na natureza apresentam propriedades
magnéticas naturais. Esses materiais são denominados de ímãs naturais. Como
exemplo de ímã natural, podemos citar a magnetita.
É possível também obter um ímã de forma artificial. Os ímãs obtidos dessa
maneira são denominados ímãs artificiais. Eles são compostos por barras de
materiais ferrosos que o homem magnetiza por meio de processos artificiais.
Os ímãs artificiais são muito empregados porque podem ser fabricados comos mais diversos formatos, de forma a atender às mais variadas necessidades
praticas, como por exemplo, nos pequenos motores de corrente contínua que
movimentam os carrinhos elétricos do brinquedos do tipo “Autorama”.
Os ímãs artificiais em geral têm propriedades magnéticas mais intensas que os
naturais.
Pólos magnéticos de um ímã
Externamente, as forças de atração magnética de um ímã se manifestam com
maior intensidade nas suas extremidades. Por isso, as extremidade do ímã são
denominadas de pólos magnéticos.
Todo ímã, portanto, apresenta dois pólos magnéticos com propriedades
especificas. São eles: o pólo norte e o pólo sul.
Uma vez que as forças magnéticas dos imãs são mais concentradas nos
pólos, é possível concluir que a intensidade dessa propriedades decresce para
o centro do imã.
Na região central do ímã, estabelece-se uma linha onde as forças de atração
magnética do pólo sul e do pólo norte são iguais e se anulam.
178
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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Essa linha é denominada de linha neutra. A linha neutra é, portanto, a linha
divisória entre os pólos do ímã.
Origem do magnetismo
O magnetismo origina-se na organização atômica dos materiais. Cada molécula
de um material é um pequeno ímã natural, denominado de ímã molecular ou
domínio.
Quando, durante a formação de um material, as moléculas se orientam emsentidos diversos, os efeitos magnéticos dos ímãs moleculares se anulam,
resultando em um material sem magnetismo natural.
179
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Se, durante a formação do material, as moléculas assumem uma orientação
única ou predominante, os efeitos magnéticos de cada ímã molecular se
somam, dando origem a um ímã com propriedades magnéticas naturais.
Observação
Na fabricação de ímãs artificiais, as moléculas desordenadas de um material
sofrem um processo de orientação a partir de forças externas.
Inseparabilidade dos pólos
Os ímãs têm uma propriedade característica: por mais que se divida um ímã
em partes menores, as partes sempre terão um pólo norte e um pólo sul.
180
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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Esta propriedade é denominada de inseparabilidade dos pólos.
Interação entre ímãs
Quando os pólos magnéticos de dois ímãs estão próximos, as forças
magnéticas dos dois ímãs reagem entre si de forma singular. Se dois pólos
magnéticos diferentes forem aproximados (norte de um, com sul de outro),
haverá uma atração entre os dois ímãs.
Se dois pólos magnéticos iguais forem aproximados (por exemplo, norte de um
próximo ao norte do outro), haverá uma repulsão entre os dois.
Campo magnético – linhas de força
181
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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O espaço ao redor do ímã em que existe atuação de forças magnéticas é
chamado de campo magnético. Os efeitos de atração ou repulsão entre dois
ímãs, ou de atração de um ímã sobre os materiais ferrosos se devem à
existência desse campo magnético.
Para localizarmos o campo magnético, utilizamos um recurso que consiste em
colocarmos um ímã sob uma lâmina de vidro e espalhamos limalhas se
orientam conforme as linhas de força magnética, que são linhas invisíveis
existentes ao redor do ímã.
Linhas de força magnética também chamadas de linhas de indução.
O formato característico das limalhas sobre o vidro, denominado de espectro
magnético, é representado na ilustração a seguir.
Campo magnético de um ímã em forma de barra.
Observe também na figura a seguir que a maior concentração de limalhas se
encontra na região dos pólos do ímã. Isso ocorre devido à maior intensidade
de magnetismo nas regiões polares, pois aí se concentram as linhas de força.
182
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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Campo magnético de um ímã em forma de ferradura.
Com o objetivo de padronizar os estudos relativos ao magnetismo e às linhas
de força, por convenção estabeleceu-se que as linhas de força de um campomagnético se dirigem do pólo norte para o pólo sul.
Campos magnéticos uniforme
Em alguns tipos de ímãs, as linhas de indução magnética se apresentam como
retas paralelas e igualmente espaçadas e orientadas.
Temos então, como você pode observar na figura a seguir, um campo
magnético aproximadamente uniforme, pois em qualquer ponto de seu espaço,
o campo magnético, por hipótese, é sempre o mesmo.
183
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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No campo magnético uniforme, a cada ponto de uma linha de força magnética
está associado um vetor de indução magnética B. O vetor é representado pelo
segmento de reta orientado (→) sobre a letra B.
No campo magnético uniforme, o vetor B têm o mesmo modulo, a mesma
direção e o mesmo sentido em todos os pontos do meio que, como foi dito
acima, deve ser homogêneo. Observe a figura a seguir:
Observe ainda que:
• A direção do vetor é definida pelo suporte (linha magnética) do segmentoorientado;
• O sentido é indicado pela ponta da seta;
• O modulo ou intensidade pelo comprimento do segmento numa dada
escala.
O campo magnético da região destacada na ilustração a seguir, por exemplo,
também é aproximadamente uniforme.
184
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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Essa convenção se aplica às linhas de força externas ao ímã.
Fluxo da indução magnética
Fluxo da indução magnética é a quantidade total de linhas de um ímã queconstituem o campo magnético. É representado graficamente pela letra grega
φ (lê-se “fi”).
O fluxo da indução magnética é uma grandeza e, como tal, pode ser medido. No
SI (Sistema Internacional de Medidas), sua unidade de medida é o weber (Wb).
No sistema CGS (em que as unidades fundamentais são: o centímetro, o grama
e o segundo), o Maxwell (Mx) é a sua unidade de medida.
Para transformar weber em Maxwell, usa-se a seguinte relação: 1 Mx = 10-8 Wb.
Densidade de fluxo ou indução magnética
Densidade de fluxo ou indução magnética é o número de linhas por centímetro
quadrado de seção do campo magnético em linhas/cm2. observe a figura a
seguir.
185
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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A densidade de fluxo ou indução magnética é representada graficamente pela
letra maiúscula B e sua unidade de medida no sistema SI é o tesla (T) e no CGS
é o Gauss (G).
Para transformar Gauss em tesla, usa-se a seguinte relação: 1G = 10-4 T.
Conhecendo-se o valor da superfície (seção transversal A) em que estão
concentradas as linhas de força e a densidade do fluxo magnético B, pode-se
enunciar a fórmula do fluxo de indução magnética como o produto da
densidade do fluxo B pela seção transversal A.
Matematicamente temos: φ = B x A
Onde:
φ é o fluxo de indução magnética em Mx;
B é a densidade de fluxo magnético em G
A é a seção transversal em centímetros quadrados.
Exemplo
• Calcular o fluxo de indução magnética onde a densidade de fluxo é 6000 G,
concentrada em uma seção de 6 cm2.
Aplicando-se a fórmula φ = B x A, temos:
φ = 6000 x 6
φ = 36000 Mx
Transformando-se Mx em Wb, temos:
36000 x 10-8 = 0,00036 Wb.
Se, para calcular o fluxo de indução magnética temos a fórmula φ = B x A, para
calcular a densidade do fluxo (B) temos:
φ
B = -----------A
186
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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Exemplo
• Calcular a densidade de fluxo em uma seção de 6 m2, sabendo-se que o
fluxo magnético é de 36000 Mx (ou linhas).
φ 36000B = ------ = ---------- = 6000 G
A 6
Transformando Gauss em tesla, temos:
G = 6000 x 10-4 = 0,6 T
Imantação ou magnetização
Imantação ou magnetização é o processo pelo qual os ímãs atômicos (ou
dipolos magnéticos) de um material são alinhados devido à ação de um campo
magnético externo.
De acordo com a intensidade com que os ímãs atômicos são imantados, isto é,
o modo como são ordenados seus ímãs atômicos sob a ação de um campo
magnético, os materiais podem ser classificados em:
• Paramagnéticos;
• Diamagnéticos;
• Ferromagnéticos.
São denominados de paramagnéticos os materiais que, colocados no interior
de uma bobina (ou indutor) ligada em C.C., ou próximos de um ímã, têm seus
átomos fracamente orientados no mesmo sentido do campo magnético.
Material paramagnético
sem a ação de um
campo magnético.
187
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Material paramagnético
sob a ação de um campo
magnético.
Materiais como o ferro, o aço, o cobalto, o níquel, a platina, o estanho, o cromo
e suas respectivas ligas são exemplos de materiais paramagnéticos. Eles são
caracterizados por possuírem átomos que têm um campo magnético
permanente.
Dentre os materiais paramagnéticos, o ferro, o aço, o cobalto, o níquel e suasligas constituem uma classe especial, pois provocam um aumento de indução
magnética no indutor que têm esses materiais como núcleo. Nesse caso, o
aumento de indução é muito maior que o aumento provocado pelos demais
materiais paramagnéticos. Esses materiais são denominados de
ferromagnéticos.
Por serem também paramagnéticos, esses materiais apresentam campomagnético permanente, pois os campos magnéticos de seus átomos estão
alinhados de tal forma que produzem um campo magnético mesmo na
ausência de um campo externo
Material
ferromagnético sem a
ação de um campo
magnéticoMaterial
ferromagnético sob a
ação de um campo
magnético
Os materiais ferromagnéticos, por serem um caso particular dentre os
materiais paramagnéticos, apresentam a densidade do fluxo magnético B,
188
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presente no interior do indutor, maior do que quando há ar ou vácuo no seu
interior.
Embora os materiais ferromagnéticos possuam imantação mesmo na ausência
de um campo externo (o que os caracteriza como ímãs permanentes), a
manutenção de suas propriedades magnéticas depende muito de sua
temperatura. Quando aumenta a temperatura, as propriedades magnéticas se
tornam menos intensas.
O ouro, a prata, o cobre, o zinco, o antimônio, o chumbo, o bismuto, a água, o
mercúrio, ao serem introduzidos no interior de um indutor, ou próximos de umímã, provocam a diminuição de seu campo magnético. Esses materiais são
denominados de diamagnéticos.
Material diamagnético sem a
ação de um campo magnético.
Material diamagnético sob a
ação de um campo magnético
Esses materiais caracterizam-se por possuírem átomos que não produzem um
campo magnético permanente, ou seja, o campo resultante de cada átomo é
nulo.
Aplicando-se um campo magnético a esses materiais, pequenas correntes são
produzidas por indução no interior dos átomos. Essas correntes se opõem ao
crescimento do campo externo, de modo que o magnetismo induzido nos
átomos estará orientado em sentido oposto ao do campo externo. A densidade
do fluxo magnético B no interior do indutor é menor do que se não existisse o
núcleo, ou seja, é menor do que quando há vácuo ou ar em seu interior.
Responda as questões a seguir para fixar o conteúdo tratado neste capítulo.
Sempre que tiver duvidas, volte ao texto. Se, mesmo assim, as duvidas
189
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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continuarem, entre em contato o mais breve possível com o seu monitor ou
orientador de aprendizagem.
Exercícios
01 – Assinale com um (x) a alternativa correta.
A propriedade que alguns materiais têm de atraírem materiais ferrosos
denomina-se:
a) ( ) pólo negativob) ( ) fluxo magnético
c) ( ) pólo positivo
d) ( ) magnetismo
e) ( ) pólo magnético
02 – Complete corretamente as frases a seguir.
a) Ímãs _____________________________ são pedras dotadas de propriedades
magnéticas naturais.
b) Já, ímãs ______________________________ são barras de materiais
ferrosos magnetizadas por meio de _______________________________.
03 – Assinale com V as afirmações verdadeiras e com F as afirmações falsas.
a) ( ) A linha neutra de um ímã é o ponto no qual a tensão elétrica é neutra.
b) ( ) As extremidades do ímã são chamadas de pólos magnéticos.
c) ( ) Um ímã com moléculas em orientação única possui propriedades
magnéticas.
d) ( ) Pólos de mesmo nome se atraem.
e) ( ) As linhas de força compõem o campo magnético de um ímã.
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04 – Resolva a questão a seguir.
Qual é o fluxo de indução magnética em um material no qual a densidade do
fluxo é 800G, concentrada em uma seção de 10 cm2?
Resposta:
___________________________________________________________________
__
05 – Transforme as unidades de medidas que seguem:
a) 5000 G = ____________________ Tb) 20 000 Mx = ____________________ Wb
c) 1200 T = ____________________ G
d) 200 Wb = ____________________ Mx
06 – Relacione a primeira coluna com a segunda.
a) Por convenção, o campo magnético.b) O fluxo de indução magnética.
c) A densidade de fluxo.
d) Um material ferromagnético.
e) Um material diamagnético.
( ) têm como unidade de medida o weber no S.I.
( ) têm como unidade de medida o tesla no S.I.
( ) dirige-se do pólo norte para o pólo sul.
( ) opõe-se ao campo magnético.
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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( ) apresenta campo magnético permanente.
( ) têm como unidade de medida o Gauss no S.I.
Confira as suas respostas no final desta unidade.
Eletromagnetismo
No capítulo anterior estudamos o magnetismo. Esse conhecimento é muito
importante para quem precisa aprender eletromagnetismo, que por sua vez, é
de fundamental importância para quem quer compreender o funcionamento demotores, geradores, transformadores...
Neste capítulo estudaremos o eletromagnetismo que explica os fenômenos
magnéticos originados pela circulação da corrente elétrica em um condutor.
Eletromagnetismo
Eletromagnetismo é um fenômeno magnético provocado pela circulação de uma
corrente elétrica. O termo eletromagnetismo aplica-se a todo fenômeno
magnético que tenha origem em uma corrente elétrica.
Campo magnético em um condutor
A circulação de corrente elétrica em um condutor dá origem a um campo
magnético ao seu redor.
Quando um condutor é percorrido por uma corrente elétrica, ocorre uma
orientação no movimento das partículas no seu interior. Essa orientação do
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movimento das partículas têm um efeito semelhante ao da orientação dos ímãs
moleculares. Como conseqüência dessa orientação, surge um campo
magnético ao redor do condutor.
As linhas de força do campo magnético criado pela corrente elétrica que passa
por um condutor, são circunferências concêntricas num plano perpendicular
ao condutor.
Para o sentido convencional da corrente elétrica, o sentido de deslocamento
das linhas de força é dado pela regra da mão direita. Ou seja, envolvendo o
condutor com os quatro dedos da mão direita de forma que o dedo polegar
indique o sentido da corrente (convencional). O sentido das linhas de força
magnéticas será o mesmo dos dedos que envolvem o condutor.
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Pode-se também utilizar a regra do saca-rolhas como forma definir o sentido
das linhas de força. Por essa regra, ele é dado pelo movimento do cabo de um
saca-rolhas, cuja ponta avança no condutor, no mesmo sentido da corrente
elétrica (convencional).
A intensidade do campo magnético ao redor do condutor depende da
intensidade da corrente que nele flui. Ou seja, a intensidade do campo magnético
ao redor de um condutor é diretamente proporcional à corrente que circula neste
condutor.
Campo magnético em uma bobina (ou solenóide)
194
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Para obter campos magnéticos de maior intensidade a partir da corrente
elétrica, basta enrolar o condutor em forma de espiras, uma ao lado da outra e
igualmente espaçadas constituindo uma bobina. A tabela a seguir mostra uma
bobina e seus respectivos símbolos conforme determina a NBR 12521.
Bobina, enrolamento ou indutor.Símbolo
(forma preferida)
Símbolo
(outra forma)
As bobinas permitem um acréscimo dos efeitos magnéticos gerados em cada
uma das espiras. A figura a seguir mostra uma bobina constituída por várias
espiras, ilustrando o efeito resultante da soma dos efeitos individuais.
Os pólos magnéticos formados pelo campo magnético de uma bobina têm
características semelhantes àquelas dos pólos de um ímã natura. A intensidade
do campo magnético em uma bobina depende diretamente da intensidade dacorrente e do número de espiras.
O núcleo é a parte central das bobinas, e pode ser de ar ou de material ferroso. O
núcleo é de ar quando nenhum material é colocado no interior da bobina. O
núcleo é de material ferroso quando se coloca um material ferroso (ferro,
aço...) no interior da bobina. Usa-se esse recurso para obter maior intensidade
de campo magnético a partir de uma mesma bobina. Nesse caso, o conjunto
bobina-núcleo de ferro é chamado eletroímã.
195
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Observação
A maior intensidade do campo magnético nos eletroímãs ocorre porque os
materiais ferrosos provocam uma concentração das linhas de força.
Quando uma bobina têm um núcleo de material ferroso, seu símbolo expressa
essa condição (NBR 12521).
Indutor com núcleo magnético Núcleo de ferrite com um enrolamento
Magnetismo remanenteQuando se coloca um núcleo de ferro em uma bobina, em que circula uma
corrente elétrica, o núcleo torna-se imantado, porque as suas moléculas se
orientam conforme as linhas de força criadas pela bobina.
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Cessada a passagem da corrente, alguns ímãs moleculares permanecem na
posição de orientação anterior, fazendo com que o núcleo permaneça
ligeiramente imantado.
Essa pequena imantação é chamada magnetismo remanente ou residual. O
magnetismo residual é importante, principalmente para os geradores de
energia elétrica. Este tipo de ímã chama-se ímã temporário.
Responda as questões a seguir para fixar o conteúdo tratado neste capítulo.
Sempre que tiver dúvidas, volte ao texto. Se, mesmo assim, as dúvidas
continuarem, entre em contato com o seu monitor ou orientador deaprendizagem o mais breve possível.
Exercícios
01 – Assinale com um (x) a alternativa correta.
O fenômeno magnético provocado pela circulação de uma corrente elétricadenomina-se:
a) ( ) campo magnético
b) ( ) magnetismo
c) ( ) condução magnética
d) ( ) eletromagnetismo
e) ( ) pólo magnético
02 – Complete corretamente as frases a seguir.
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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a) Quando se inverte a polaridade da tensão aplicada a um condutor, também
se inverte o sentido das _________________________.
b) Em um condutor, quando a corrente circulante se torna cada vez maior,
também se torna cada vez maior, a __________________________ do campo
magnético.
c) Dá-se o nome de _________________________ ou
_______________________ aos condutores enrolados sob a forma de espiras.
d) Em um condutor, a intensidade do campo magnético depende da
intensidade da _____________________________________.
e) A intensidade do campo magnético em uma bobina depende da intensidade
da ___________________________ e do número de _______________________.
Assinale com um (x) as alternativas corretas das questões 03 e 04.
03 – O conjunto constituído de bobina-núcleo de ferro denomina-se:
a) ( ) campo magnético
b) ( ) pólo negativoc) ( ) fluxo magnético
d) ( ) eletroímã
e) ( ) pólo positivo
04 – Um núcleo de ferro colocado no interior de uma bobina provoca:
a) ( ) a dispersão do campo magnéticob) ( ) o aumento do campo magnético
c) ( ) a instalação de um novo campo magnético
d) ( ) a diminuição do campo magnético
e) ( ) a manutenção do campo magnético inicial
05 – Complete corretamente as frases a seguir.
a) Alguns ímãs moleculares permanecem ligeiramente imantados, mesmo
tendo cessado a passagem da ____________________________________.
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b) A imantação temporária do núcleo de um eletroímã denomina-se:
________________________________.
Confira as suas respostas no final desta unidade.
Corrente Alternada
Neste capítulo, estudaremos um assunto de fundamental importância para os
profissionais da área da manutenção elétrica: vamos estudar corrente e tensão
alternadas monofásicas.
Veremos como a corrente é gerada e a forma de onda senoidal por ela
fornecida.
Para estudar esse assunto com mais facilidade, é necessário ter
conhecimentos anteriores sobre corrente e tensão elétrica.
Corrente e tensão alternadas monofásicas
Como já foi visto, a tensão alternada muda constantemente de polaridade. Isso
provoca nos circuitos um fluxo de corrente ora em um sentido, ora em outro.
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Geração de corrente alternada
Para se entender como se processa a geração de corrente alternada, é
necessário saber como funciona um gerador elementar que consiste de uma
espira disposta de tal forma que pode ser girada em um campo magnético
estacionário.
Ao ser girada nesse campo, o condutor da espira corta as linhas do campo
eletromagnético, produzindo a força eletromotriz (ou fem).
Veja, na figura a seguir, a representação esquemática de um gerador elementar.
Funcionamento do gerador
Para mostrar o funcionamento do gerador, vamos imaginar um gerador cujas
pontas das espiras estejam ligadas a um galvanômetro.
200
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Na posição inicial, o plano da espira está perpendicular ao campo magnético e
seus condutores se deslocam paralelamente ao campo. Nesse caso, os
condutores não cortam as linhas de força e, portanto, a força eletromotriz
(fem) não é gerada.
No instante em que a bobina é movimentada, o condutor cora as linhas de
força do campo magnético e a geração de fem é iniciada.
Observe na ilustração a seguir, a indicação do galvanômetro e a representação
dessa indicação no gráfico correspondente.
À medida que a espira se desloca, aumenta seu ângulo em relação às linhas de
força do campo.
Ao atingir o ângulo de 90°, o gerador atingirá a geração máxima da força
eletromotriz, pois os condutores estarão cortando as linhas de força
perpendicularmente.
Acompanhe, na ilustração a seguir, a mudança no galvanômetro e no gráfico.
201
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Girando-se a espira até a posição de 135°, nota-se que a fem gerada começa a
diminuir.
Quando a espira atinge os 180° do ponto inicial, seus condutores não mais
cortam as linhas de força e, portanto não há indução de fem e o galvanômetromarca zero. Formou-se assim o primeiro semiciclo (positivo).
Quando a espira ultrapassa a posição de 180°, o sentido de movimento dos
condutores em relação ao campo se inverte. Agora, o condutor preto se move
para cima e o condutor branco para baixo. Como resultado, a polaridade da
fem e o sentido da corrente também são invertidos.
A 225°, observe que o ponteiro do galvanômetro e, conseqüentemente, o
gráfico, mostram o semiciclo negativo. Isso corresponde a uma inversão no
sentido da corrente, porque o condutor corta o fluxo em sentido contrário.
202
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A posição de 270° corresponde à geração máxima da fem como se pode
observar na ilustração a seguir.
No deslocamento para 315°, os valores medidos pelo galvanômetro e
mostrados no gráfico começam a diminuir.
Finalmente, quando o segundo semiciclo (negativo) se forma, e obtém-se a
volta completa ou ciclo (360°), observa-se a total ausência de força
eletromotriz porque os condutores não cortam mais as linhas de força docampo magnético.
203
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Observe que o gráfico resultou em uma curva senoidal (ou senoide) que
representa a forma de onda da corrente de saída do gerador e que
corresponde à rotação completa da espira.
Nesse gráfico, o eixo horizontal representa o movimento circular da espira, daí
suas subdivisões em graus. O eixo vertical representa a corrente elétrica
gerada, medida pelo galvanômetro.
Observação
Nos manuais e catálogos técnicos, a corrente alternada costuma vir indicada
pelas letras CA.
Valor de pico e valor de pico a pico da tensão alternada senoidal.
Tensão de pico é o valor máximo que a tensão atinge em cada semiciclo. A
tensão de pico é representada pela notação VP.
Observe que no gráfico aparecem tensão de pico positivo e tensão de pico
negativo. O valor de pico negativo é numericamente igual ao valor de pico
positivo. Assim, a determinação do valor de tensão de pico pode ser feita em
qualquer um dos semiciclos.
204
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A tensão de pico a pico da CA senoidal é o valor medido entre os picos positivo
e negativo de um ciclo. A tensão de pico a pico é representada pela notação
VPP.
Considerando-se que os dois semiciclos da CA são iguais, pode-se afirmar
que:
VPP = 2VP
Observação
Essas medições e conseqüente visualização da forma de onda da tensão CA,
são feitas com um instrumento de medição denominado de osciloscópio.
Da mesma forma que as medidas de pico e de pico a pico se aplicam à tensão
alternada senoidal, aplicam-se também à corrente alternada senoidal.
205
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Tensão e corrente eficazes
Quando se aplica uma tensão contínua sobre um resistor, a corrente quecircula por ele possui um valor constante.
Como resultado disso, estabelece-se uma dissipação de potência no resistor
(P = E . I).
Essa potência é dissipada em regime contínuo, fazendo com que haja um
desprendimento constante de calor no resistor.
Por outro lado, aplicando-se uma tensão alternada senoidal a um resistor,estabelece-se a circulação de uma corrente alternada senoidal.
206
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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Como a tensão e a corrente são variáveis, a quantidade de calor produzido no
resistor varia a cada instante.
Nos momentos em que a tensão é zero, não há corrente e também não há
produção de calor (P = 0).
Nos momentos em que a tensão atinge o valor máximo (VP), a corrente também
atinge o valor máximo (IP) e a potência dissipada é o produto da tensão
máxima pela corrente máxima (PP = VP . IP).
Em conseqüência dessa produção variável de “trabalho” (calor) em CA,
verifica-se que um resistor de valor R ligado a uma tensão contínua de 10Vproduz a mesma quantidade de “trabalho” (calor) que o mesmo resistor R
ligado a uma tensão alternada de valor de pico de 14,1 V, ou seja, 10Vef .
Assim, pode-se concluir que a tensão eficaz de uma CA senoidal é um valor
que indica a tensão (ou corrente) contínua correspondente a essa CA em
termos de produção de trabalho.
Cálculo da tensão/corrente eficaz
207
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Existe uma relação constante entre o valor eficaz (ou valor RMS) de uma CA
senoidal e seu valor de pico. Essa relação auxilia no cálculo da
tensão/corrente eficaz e é expressa como é mostrado a seguir.
Tensão eficaz:
Corrente eficaz:
Exemplo:
Para um valor de pico de 14,14 V, a tesão eficaz será:
Assim, para um valor de pico de 14,14 V, teremos uma tensão eficaz de 10 V.
A tensão/corrente eficaz é o dado obtido ao se utilizar, por exemplo, um
multímetro.
Observação
Quando se mede sinais alternados (senoidais) com um multímetro, este deve
ser aferido em 60 Hz que é a freqüência da rede da concessionária de energia
elétrica. Assim, os valores eficazes medidos com multímetro são validos
apenas para essa freqüência.
Valor médio da corrente e da tensão alternada senoidal (Vdc)
O valor médio de uma grandeza senoidal, quando se refere a um ciclo
completo é nulo. Isso acontece porque a soma dos valores instantâneos
relativa ao semiciclo positivo é igual à soma do semiciclo negativo e sua
resultante é constantemente nula.
208
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Veja o gráfico a seguir.
Observe que a área S1 da senoide (semiciclo) é igual a S2 (semiciclo), mas S1
está do lado positivo e S2 têm valor negativo. Portanto Stotal = S1 – S2 = 0.
O valor médio de uma grandeza alternada senoidal deve ser considerado como
sendo a média aritmética do valores instantâneos no intervalo de meio período
(ou meio ciclo).
O valor médio é representado pela altura do retângulo que têm como área amesma superfície coberta pelo semiciclo considerado e como base a mesma
base do semiciclo.
A fórmula para o calculo do valor médio da tensão alternada senoidal é:
2 . VP
Vdc = Vmed = ---------------
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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π
Onde:
Vmed = tensão média]Vp = tensão máxima
π = 3,14.
Exemplo:
Em uma grandeza senoidal, a tensão máxima é de 100V. Qual é a tensão
média?
2 . VP 2 . 100 200Vmed = ------------ = -------------- = -------------- = 63,6V
π 3,14 3,14
Resposta: 63,6V
Responda as questões a seguir para fixar o conteúdo neste capítulo. Sempreque tiver dúvidas, volte ao texto. Se, mesmo assim, as dúvidas continuarem,
entre em contato o mais breve possível com o seu monitor ou orientador de
aprendizagem.
Exercícios
01 – Complete corretamente as frases a seguir.
a) A polaridade é característica da corrente
_______________________________.
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b) Já a mudança constante de polaridade caracteriza a corrente
_________________.
Assinale com um (x) as alternativas corretas das questões 02 a 07.
02 – A corrente alternada é obtida por meio de:
a) ( ) emprego de baterias de alta voltagem
b) ( ) rotação de uma espira em um campo magnético permanente
c) ( ) emprego de bons condutores elétricosd) ( ) modernos equipamentos de eletricidade
e) ( ) espiras de grande dimensão
03 – No gráfico senoidal da tensão alternada, a tensão atinge seus valores nas
posições com graus geométricos de:
a) ( ) 90° e 180°b) ( ) 45° e 90°
c) ( ) 90° e 270°
d) ( ) 180° e 270°
e) ( ) 45° e 180°
04 – O valor máximo de um semiciclo de CA corresponde à:
a) ( ) curva senoidal
b) ( ) corrente eficaz
c) ( ) tensão média de grandeza senoidal
d) ( ) tensão eficaz
e) ( ) tensão de pico
211
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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05 – Na senoide, o valor de pico a pico é a somatória dos valores de:
a) ( ) corrente que se mantêm constantes
b) ( ) materiais sob ação de um campo magnético
c) ( ) semiciclos positivos
d) ( ) dois semiciclos
e) ( ) semiciclos negativos
06 – A tensão eficaz ou valor RMS é indicada pelo:
a) ( ) megôhmetrob) ( ) amperímetro
c) ( ) gerador
d) ( ) multímetro
e) ( ) ohmímetro
07 – O valor médio de uma grandeza alternada senoidal é corresponde:
a) ( ) à tensão de pico positivo
b) ( ) à média dos valores de ciclo completo
c) ( ) ao valor da espira quando atinge 180°
d) ( ) à tensão de pico negativo
e) ( ) à média aritmética dos valores instantâneos no intervalo de meio
período
08 – Quais são os valores das tensões de pico a pico, eficaz e média para uma
senoide com 312 V de pico?
Resposta:
VPP = _______________________________
Vmed = _______________________________
212
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Confira as suas respostas no final desta unidade.
Aterramento
Para evitar danos aos aparelhos, às instalações e, principalmente, garantir a
segurança e a vida das pessoas, os circuitos elétricos devem ser dotados dedispositivos de proteção, entre eles, o aterramento.
Segundo a ABNT, aterrar significa colocar instalações e equipamentos no
mesmo potencial de modo que a diferença de potencial entre a terra e o
equipamento seja zero. O aterramento permite que, ao operar máquinas e
equipamentos elétricos, o operador não receba descargas elétricas do
equipamento que ele está manuseando.
O aterramento, portanto, têm duas finalidade básicas: proteger o
funcionamento das instalações elétricas e garantir a segurança do operador e
do equipamento que está sendo manuseado.
Neste capítulo são apresentadas as técnicas de aterramento e os matérias que
são usados para esse fim. Esses conhecimentos são de fundamental
importância para o eletricista de manutenção e devem ser estudados com
bastante cuidado.
213
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Para aprender com mais facilidade esse assunto, é necessário ter
conhecimentos anteriores sobre corrente e tensão elétrica.
O que deve ser aterrado
Em princípio, todo equipamento deve se4r aterrado, inclusive as tomadas para
máquinas portáteis. Veja figura a seguir.
Outros equipamentos que devem ser aterrados são:
• Máquinas fixas;
• Computadores e outros equipamentos eletrônicos;
• Grades metálicas de proteção de equipamentos de alta tensão;
• Estruturas que sustentam ou servem de base para equipamentos elétricos e
eletrodutos rígidos ou flexíveis.
Observações
• Em equipamentos eletrônicos e impressoras gráficas, o aterramento elimina
os efeitos da eletricidade estática.
• O aterramento para computadores deve ser exclusivo para esse tipo de
equipamento.
214
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Na prática, é comum adotar-se o conceito de massa com referência ao material
condutor onde está contido o elemento eletrizado e que está em contato com a
terra.
Assim, as bobinas de um motor, por exemplo, são os elementos eletrizados. A
carcaça, (base de ferro do motor) e a estrutura de ferro que fazem parte do
conjunto constituem a massa, formada de material condutor.
Eletrodo de aterramento
O eletrodo de aterramento têm a função de propiciar bom contato elétrico entrea terra e o equipamento a ser aterrado. Ele é constituído por hastes de cobre
ou tubos galvanizados fincados no solo. Deve ter, no mínimo, 1,50m de
comprimento.
Observação
O ponto de conexão do condutor de proteção com o eletrodo de aterramento
deverá ser acessível à inspeção e protegido mecanicamente.
No circuito a seguir, vê-se um transformador em que os enrolamentos primário
e secundário estão aterrados aos requisitos de funcionamento e segurança.
215
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Se, por acidente, o secundário entrar em contato direto com o primário, haverá
um curto-circuito através dos eletrodos de aterramento. Esse curto-circuito
fará com que a tensão caia praticamente a zero. Por outro lado, a corrente decurto-circuito provocará a interrupção do circuito através dos fusíveis.
Corrente de fuga
Corrente de fuga (ou de falta) é a corrente que flui de um condutor para outro
e/ou para a terra quando um condutor energizado encosta acidentalmente na
carcaça do equipamento ou em outro condutor sem isolação.
Em quase todos os circuitos, por mais bem dimensionados que sejam, há
sempre uma corrente de fuga natural para a terra. Essa corrente é da ordem de
5 a 10 mA e não causa prejuízos à instalação.
A corrente de fuga (ou de falta) é ilustrada no diagrama abaixo no qual a
carcaça de uma máquina aterrada no ponto 1 teve um contato acidental com
um resistor.
216
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Como se pode ver, a corrente passa para a massa e retorna à fonte pela terra,partindo do eletrodo 1 para o eletrodo 2.
Se no sistema o neutro é aterrado, a corrente de fuga (falta) retornará por ele
como mostra o diagrama a seguir.
Qualquer fuga de corrente, seja por meio de isolamento defeituoso ou através
do corpo de pessoas ou animais, pode causar incêndios ou acidentes, muitas
vezes fatais.
Se ela ultrapassar os 15 mA, pode haver riscos para o circuito, daí a
necessidade de se operar com os dispositivos de segurança.
Condutores de proteção
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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O aterramento de m circuito ou equipamento pode ser feito de várias formas, e
para cada sistema é utilizada uma terminologia para o condutor de proteção:
• Condutor PE;
• Condutor N;
• Condutor PEN.
O condutor PE é aquela que liga a um terminal de aterramento principal as
massas e os elementos condutores estranhos à instalação. Muitas vezes, esse
condutor é chamado de terra de proteção, terra de carcaça ou simplesmente
condutor de proteção. A norma NBR 5410 prescreve que este condutor tenha
cor verde com espiras amarelas.
O condutor N é aquela que têm a função de neutro no sistema elétrico e têm
por finalidade garantir o correto funcionamento dos equipamentos. Esse
condutor é também denominado condutor terra funcional.
O condutor PEN tem as funções de terra de proteção e neutro
simultaneamente.
A seção dos condutores para ligação à terra é determinada pela ABNT NBR
5410 (tabela 53), que é apresentada a seguir.
Seção dos condutores-fase da
instalação (mm2)
Seção mínima do condutor de proteção
correspondente SP (mm2)
S < 16 S16 < S < 35 16S > 35 S/2
Sistemas de aterramento para redes de baixa tensão
Do ponto de vista do aterramento, os sistemas de distribuição de energia em
baixa tensão são denominados conforme determina a NBR 5410, ou seja:
sistema TT; sistema TN-S; sistema TN-C; sistema IT.
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O sistema TT é o sistema pelo qual o condutor de proteção serve
exclusivamente para aterramento. As massas são ligadas ao cabo que está
ligado à terra por um ou vários eletrodos de aterramento.
O sistema TN-S é um sistema com condutor neutro e condutor de proteção
distintos.
No sistema TN-C, o N e o PE formam o condutor PEN com a função de neutro(N) e proteção (PE).
219
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Observação
Existem restrições quanto ao uso desse sistema, porque oferece riscos. Em
caso de rompimento do condutor PEN, a massa do equipamento fica ligada aopotencial da linha como mostra a ilustração a seguir.
Além disso, se o sistema de distribuição empregado não é conhecido, o neutro
nunca deve ser usado como terra.
No sistema IT somente a massa é aterrada, não havendo nenhum ponto de
alimentação diretamente aterrado.
220
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Quando o sistema não oferece condições de aterramento, liga-se a massa
diretamente no eletrodo de aterramento. Este pode atender a um ou mais
equipamentos como mostra a ilustração a seguir.
Terramiter ou terrômetro
O instrumento usado para medir a resistência de terra é chamado de terramiter
ou terrômetro.
221
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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A condição necessária para a medição, é que a resistência de terra de um
aterramento seja de, no máximo, 2Ω.
Responda as questões a seguir para fixar o conteúdo neste capítulo. Sempre
que tiver dúvidas, volte ao texto. Se, mesmo assim, as dúvidas continuarem,
entre em contato o mais breve possível com o seu monitor ou orientador de
aprendizagem.
Exercícios
01 – De acordo com a ABNT, aterrar é:
a) ( ) fincar o terminal condutor das instalações diretamente no solo
b) ( ) interligar o aparelho ou equipamento à terra através de um indutor
c) ( ) anular qualquer diferença de potencial lançada na superfície terrestre
d) ( ) colocar instalações e equipamentos no mesmo potencial para que a
diferença de potencial entre a terra e o equipamento seja zero
e) manter uma diferença de potencial entre a terra e o equipamento.
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02 – O material condutor em que está contido o elemento eletrizado denomina-
se:
a) ( ) resistor
b) ( ) disjuntor
c) ( ) massa
d) ( ) transformador
e) ( ) retificador
03 – O eletrodo de aterramento deve medir no mínimo:
a) ( ) 1,60m
b) ( ) 1,15m
c) ( ) 2,50m
d) ( ) 0,50m
e) ( ) 1,50m
04 – A corrente de fuga se torna perigosa a partir de:
a) ( ) 1,5mA
b) ( ) 15mA
c) ( ) 25mA
d) ( ) 5,1mA
e) ( ) 51mA
05 – A coluna da esquerda refere-se aos temas: condutores de proteção e
sistemas de aterramento para redes de baixa tensão e a da direita define esses
temas.
Complete a coluna da direita, escrevendo a letra correspondente dentro dos
parênteses. Atenção! Uma das alternativas não tem correspondente.
a) sistema TT ( ) Condutor neutro e de proteção distintos.
b) sistema TN-S ( ) Somente a massa é aterrada.
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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c) sistema TN-C ( ) Condutor de proteção exclusivo para aterramento.
d) sistema IT ( ) Condutor terra funcional.
e) condutor N ( ) Chave geral.
( ) Condutor com a função de neutro e proteção.
Resolva a questão a seguir.
06 – Qual deve ser a seção de um condutor de proteção em um circuito com
condutores fase de 25 mm2.
Resposta:
___________________________________________________________________
__
Confira as suas respostas no final desta unidade.
224
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Respostas dos Exercícios
Magnetismo
01
d)(x) magnetismo
02
a) naturais
b) artificiais – processos artificiais
03
a) (F) A linha neutra de imã é o ponto no qual a tesão elétrica é neutra.
b) (V) As extremidades do ímã são chamadas de pólos magnéticos.
c) (V) Um ímã com moléculas em orientação única possui propriedades
magnéticas.
d) (F) Pólos de mesmo nome se atraem.
225
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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e) (V) As linhas de força compõem o campo magnético de um ímã.
04
φ = 0,8 . 10-4 Wb
05
a) 0,5 T
b) 0,0 002 Wb
c) 12 000 000 G
d) 20 000 000 000 Mx
06
(b) tem como unidade de medida o weber no S.I.
(c) têm como unidade de medida o tesla no S.I.
(a) dirige-se do pólo norte para o pólo sul.
(e) opõe-se ao campo magnético
(d) apresenta campo magnético permanente
Eletromagnetismo
01
d) (x) eletromagnetismo
02a) linhas de força
b) intensidade
c) bobina – solenóide
d) corrente elétrica
e) corrente elétrica – espiras
03d) (x) eletroímã
226
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04
b) (x) o aumento do campo magnético
05
a) corrente elétrica
b) magnetismo remanente
Corrente alternada
01a) contínua
b) alternada
02
b) (x) rotação de uma espira em um campo magnético permanente.
03
c) (x) 90° e 270°
04
e) (x) tensão de pico
05d) (x) dois semiciclos
06
d) (x) multímetro
07
e) (x) à média aritmética dos valores instantâneos no intervalo de meio
período.
227
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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08
VPP = 624 V
VEF = 220,6 V
VMED = 198,7 V
Aterramento
01
d) (x) colocar instalações e equipamentos no mesmo potencial para que a
diferença de potencial entre a terra e o equipamento seja zero.
02
c) (x) massa
03
e) (x) 15 mA
04b) (x) 15 mA
05
(b) Condutor neutro e de proteção distintos.(d) Somente a massa é aterrada.
(a) Condutor de proteção exclusivo para aterramento.
(e) Condutor terra funcional.
( ) Chave geral.
(c) Condutor com a função de neutro e proteção.
06
16 mm2
228
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Capacitores
229
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Os capacitores são componentes largamente empregados nos circuitos
eletrônicos. Eles podem cumprir funções tais como o armazenamento de
cargas elétricas ou a seleção de freqüências em filtros para caixas acústicas.
Este capítulo vai falar sobre o capacitor: sua constituição, tipos,
características. Ele falará também sobre a capacitância que é a característica
mais importante desse componente.
Para ter sucesso no desenvolvimento dos conteúdos e atividades deste
capítulo, você já deverá ter conhecimentos relativos a condutores, isolantes e
potencial elétrico.
Capacitor
O capacitor é um componente capaz de armazenar cargas elétricas. Ele se
compõe basicamente de duas placas de material condutor, denominadas de
armaduras. Essas placas são isoladas eletricamente entre si por um material
isolante chamado dielétrico.
Observaçõe0
230
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• O material condutor que compõe as armaduras de um capacitor é
eletricamente neutro em seu estado natural;
• Em cada uma das armaduras o número total de prótons e elétrons é igual,
portanto as placas não têm potencial elétrico. Isso significa que entre elas
não há diferença de potencial (tensão elétrica).
Armazenamento de carga
Conectando-se os terminais do capacitor a uma fonte de CC, ele fica sujeito à
diferença de potencial dos pólos da fonte.
O potencial da bateria aplicado a cada uma das armaduras faz surgir entre elasuma força chamada campo elétrico, que nada mais é do que uma força de
atração (cargas de sinal diferente) ou repulsão ( cargas de mesmo sinal) entre
cargas elétricas.
O pólo positivo da fonte absorve elétrons da armadura à qual está conectado
enquanto o pólo negativo fornece elétrons à outra armadura.
A armadura que fornece elétrons à fonte fica com íons positivos adquirindo um
potencial positivo. A armadura que recebe elétrons da fonte fica com íons
negativos adquirindo potencial negativo.
231
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Observação
Para análise do movimento dos elétrons no circuito usou-se o sentidoeletrônico da corrente elétrica.
Isso significa que ao conector o capacitor a uma fonte CC surge uma diferença
de potencial entre as armaduras.
A tensão presente nas armaduras do capacitor terá um valor tão próximo ao da
tensão da fonte que, para efeitos práticos, podem ser considerados iguais.
Quando o capacitor assume a mesma tensão da fonte de alimentação diz-se
que o capacitor está “carregado”.
Se, após ter sido carregado, o capacitor for desconectado da fonte de CC, suas
armaduras permanecem com os potenciais adquiridos.
232
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Isso significa, que, mesmo após ter sido desconectado da fonte de CC, ainda
existe tensão presente entre as placas do capacitor. Assim, essa energia
armazenada pode ser reaproveitada.
Descarga do capacitor
Tomando-se um capacitor carregado e conectando seus terminais a uma carga
haverá uma circulação de corrente, pois o capacitor atua como fonte de
tensão.
Isso ocorre porque através do circuito fechado inicia-se o estabelecimento do
equilíbrio elétrico entre as armaduras.
Os elétrons em excesso em uma das armaduras se movimentam para a outra
onde há falta de elétrons, até que se restabeleça o equilíbrio de potencial entre
elas.
Durante o tempo em que o capacitor se descarrega, a tensão entre suas
armaduras diminui, porque o número de íons restantes em cada armadura é
cada vez menor. Ao fim de algum tempo, a tensão entre as armaduras é tão
pequena que pode ser considerada zero.
233
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Capacitância
A capacidade de armazenamento de cargas de um capacitor depende de
alguns fatores:
• Área das armaduras, ou seja, quanto maior a área das armaduras, maior a
capacidade de armazenamento de um capacitor;
• Espessura do dielétrico, pois, quanto mais fino o dielétrico, mais próximas
estão as armaduras. O campo elétrico formado entre as armaduras é maior
e a capacidade de armazenamento também;
• Natureza do dielétrico, ou seja, quanto maior a capacidade de isolação do
dielétrico, maior a capacidade de armazenamento do capacitor.
Essa capacidade de um capacitor de armazenar cargas é denominada de
capacitância, que é um dos fatores elétricos que identifica um capacitor. A
unidade de medida de capacitância é o farad, representado pela letra F. Por ser
uma unidade muito “grande”, apenas seus submúltiplos são usados. Veja
tabela a seguir.
Unidade Símbolo Valor com relação ao faradMicrofarad µF 10-6 F ou 0,000001 FNanofarad nF (ou KpF) 10-9 F ou 0,000000001 FPicofarad pF 10-12 F ou 0,000000000001 F
Tensão de trabalhoAlém da capacitância, os capacitores têm ainda outra característica elétrica
importante: a tensão de trabalho, ou seja, a tensão máxima que o capacitor
pode suportar entre as armaduras. A aplicação no capacitor de uma tensão
superior à sua tensão máxima de trabalho provoca o rompimento do dielétrico
e faz o capacitor entrar em curto. Na maioria dos capacitores, isso danifica
permanentemente o componente.
Associação de capacitores
234
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Os capacitores, assim como os resistores podem ser conectados entre si
formando uma associação série, paralela ou mista. As associações paralela é
série são encontradas na prática. A mista raramente é utilizada.
A associação paralela de capacitores têm por objetivo obter maiores valores
de capacitância.
Essa associação têm características particulares com relação à capacitância
total e à tensão de trabalho.
A capacitância total (CT) da associação paralela é a soma das capacitâncias
individuais. Isso pode ser representado matematicamente da seguinte
maneira:
CT = C1 +C2 + C3 … + Cn
Para executar a soma, todos os valores devem ser convertidos para a mesma
unidade.
Exemplo
Qual a capacitância total da associação paralela de capacitores mostrada a
seguir?
235
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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A tensão de trabalho de todos os capacitores associados em paralelo
corresponde à mesma tensão aplicada ao conjunto.
Assim, a máxima tensão que pode ser aplicada a uma associação paralela é a
do capacitor que têm menor tensão de trabalho.
Exemplo:
A máxima tensão que pode ser aplicada nas associações apresentadas na
figura a seguir é 63 V.
É importante ainda lembrar dois aspectos:
• Deve-se evitar aplicar sobre um capacitor a tensão máxima que ele suporta;
236
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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• Em CA, a tensão máxima é a tensão de pico. Um capacitor com tensão de
trabalho de 100 V pode receber uma tensão eficaz máxima de 70 V, pois 70
V eficazes correspondem a uma tensão CA com pico de 100 V.
Associação paralela de capacitores polarizados
Ao associar capacitores polarizados em paralelo, tanto os terminais positivos
dos capacitores quanto os negativos devem ser ligados em conjunto entre si.
Observação
Deve-se lembrar que capacitores polarizados só podem ser usados em CC
porque não há troca de polaridade da tensão.
Associação série de capacitores
A associação série de capacitores têm por objetivo obter capacitâncias
menores ou tensões de trabalho maiores.
Quando se associam capacitores em série, a capacitância total é menor que o
valor do menor capacitor associado. Isso pode ser representado
matematicamente da seguinte forma:
1CT = ---------------------------
1 1 1------ + ------- + ... ------
237
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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C1 C2 Cn
Essa expressão pode ser desenvolvida (como a expressão para RT de
resistores em paralelo) para duas situações particulares:a) associação em série de dois capacitores:
C1 x C2
CT = ---------------C1 + C2
b) associação série de “n” capacitores de mesmo valor:
CCT = -------
n
Para a utilização das equações, todos os valores de capacitância devem ser
convertidos para a mesma unidade.
Exemplos de cálculos
01
02
238
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03
Tensão de trabalho da associação série
Quando se aplica tensão a uma associação série de capacitores, a tensão
aplicada se divide entre os capacitores.
239
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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A distribuição da tensão nos capacitores ocorre de forma inversamente
proporcional à capacitância, ou seja, quanto maior a capacitância, menor a
tensão; quanto menor a capacitância, maior a tensão.
Como forma de simplificação pode-se adotar um procedimento simples que
evita a aplicação de tensões excessivas a uma associação série de
capacitores. Para isso, associa-se em serei capacitores da mesma
capacitância e mesma tensão de trabalho. Desta forma, a tensão aplicada se
distribui igualmente sobre todos os capacitores.
Associação série de capacitores polarizadosAo associar capacitores polarizados em série, o terminal positivo de um
capacitor é conectado ao terminal negativo do outro.
É importante lembrar que capacitores polarizados só devem ser ligados em
CC.
Responda as questões a seguir para fixar o conteúdo tratado neste capítulo.
Sempre que tiver dúvidas, volte o texto. Se, mesmo assim as dúvidas
240
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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continuarem, entre em contato o mais breve com o seu monitor ou orientador
de aprendizagem.
Exercícios
01 – Complete corretamente as frases a seguir.
a) Os ______________________________________ são muito empregados nos
circuitos eletrônicos. Eles têm a função de armazenar cargas elétricas.
b) Esses componentes são constituídos de duas placas de material condutor denominadas ____________________________________.
c) As placas são isoladas entre si por um material isolante denominado
________________________________________.
Assinale com um (x) as alternativas corretas das questões 02 e 03.
02 – Em estado natural, o potencial elétrico da placa de um capacitor é:a) ( ) igual ao valor da tensão da fonte de alimentação.
b) ( ) ligeiramente inferior à diferença de potencial dos pólos da fonte.
c) ( ) 0 V.
d) ( ) superior ao valor do potencial da bateria aplicado às armaduras.
e) ( ) 120 V
03 – Quando o capacitor apresenta a mesma tensão da fonte, dizemos que
está:
a) ( ) com potencial positivo
b) ( ) eletricamente neutro
c) ( ) com potencial negativo
d) ( ) carregado
e) ( ) em tensão máxima
04 – Complete as frases a seguir.
241
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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a) Dizemos que o capacitor está ____________________________ quando não
há ddp em seus terminais.
b) O valor da tensão nos terminais do capacitor
_____________________________ quando ele está se descarregando.
Assinale com um (x) as alternativas corretas das questões 05 a 07.
05 – A capacidade de um capacitor de armazenar cargas elétricas denomina-
se:
a) ( ) impedânciab) ( ) armazenamento
c) ( ) alimentação
d) ( ) tensão de trabalho
e) ( ) capacitância
06 – Os fatores que influenciam no valor da capacitância são:
a) ( ) área das armaduras e espessura do dielétricob) ( ) natureza e espessura do dielétrico
c) ( ) área das armaduras e potencial da bateria
d) ( ) área das armaduras, natureza e espessura do dielétrico
e) ( ) sentido da corrente elétrica
07 – O valor da capacitância é indicado em:
a) ( ) hertz (HZ)b) ( ) Farad (F)
c) ( ) ohm (Ω)
d) ( ) ampère (A)
e) ( ) volt (V)
08 – A coluna da esquerda indica alguns itens importantes do estudo dos
capacitores e a coluna da direita caracteriza os itens apresentados.
242
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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Relacione a coluna da direita com a da esquerda, escrevendo a letra
correspondente dentro dos parênteses. Atenção! Um dos parênteses deverá
ficar vazio.
a) Associação série de capacitores ( ) são utilizados somente em CC.
b) Associação paralela de capacitores ( ) a capacitância total é a soma
das capacitâncias parciais.
c) Capacitores polarizados ( ) são utilizados somente em CA.
( ) a tensão aplicada se divide.
Resolva as questões de 09 a 12 . (Para facilitar o seu trabalho, monte osrespectivos diagramas).
09 – Qual é a capacitância total em uma associação de capacitores em série
cujos valores são:
C1 = 1200 µF
C2 = 60 µF
C3 = 560 µF
Resposta: CT = _____________________________
10 – Qual é o valor da capacitância total de uma associação de capacitores em
paralelo formada por dois capacitores com valores de 0,01 µF e 0,005µF?
243
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Resposta: CT = _________________________________
11 – Qual deve ser o valor máximo da tensão aplicada a um circuito com os
seguintes capacitores associados em paralelo:
C1 = 0,0037 µF – 200V
C2 = 1200 µF – 63V
Resposta: VT = ________________________________________________
12 – Complete a frase a seguir:
Um capacitor não polarizado, construído para uma tensão de trabalho de 220V
não pode ser ligado a uma rede de tensão alternada de 220V porque:
a) a tensão de pico seria _______________V
b) o valor da tensão de pica da fonte CA não pode ser ____________________
ao valor da tensão de trabalho do capacitor.
Confira as suas respostas no final desta unidade.
244
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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Reatância Capacitiva
Em resposta à corrente contínua, um capacitor atua como um armazenador deenergia elétrica. Em corrente alternada, contudo, o comportamento do
capacitor é completamente diferente devido à força de polaridade da fonte.
Este capítulo apresentará o comportamento do capacitor nas associações em
circuitos CA.
Para aprender esses conteúdos com mais facilidade, é necessário ter
conhecimentos anteriores sobre corrente alternada e capacitores.
Funcionamento em CA
Os capacitores despolarizados podem funcionar em corrente alternada, porque
cada uma das suas armaduras pode receber tanto potencial positivo como
negativo.
Quando um capacitor é conectado a uma fonte de corrente alternada, a troca
sucessiva de polaridade da tensão é aplicada às armaduras do capacitor.
245
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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A cada semiciclo, a armadura que recebe potencial positivo entrega elétrons à
fonte, enquanto a armadura que está ligada ao potencial negativo recebeelétrons.
Com a troca sucessiva de polaridade, uma mesma armadura durante um
semiciclo recebe elétrons da fonte e no outro devolve elétrons para a fonte.
Existe, portanto, um movimento de elétrons ora entrando, ora saindo da
armadura. Isso significa que circula uma corrente alternada no circuito,
embora as cargas elétricas não passem de uma armadura do capacitor para a
outra porque entre elas há o dielétrico, que é um isolante elétrico.
246
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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Reatância capacitiva
Os processos de carga e descarga sucessivas de um capacitor ligado em CA
dão origem a uma resistência à passagem da corrente CA no circuito. Essa
resistência é denominada de reatância capacitiva. Ela é representada pela
notação XC, sendo o ohm (Ω), a sua unidade.
A reatância capacitiva pode ser determinada pela expressão:
1
XC = ---------------2.π.f.C
Onde:
XC = reatância capacitiva em ohm (Ω)
2 π = constante matemática cujo valor aproximado é 6,28
f = freqüência da corrente alternada em Hertz (Hz)
C = capacitância do capacitor em Farad (F)
Fatores que influenciam na reatância capacitiva
A reatância capacitiva de um capacitor depende apenas da sua capacitância
(C) e da freqüência da rede CA (f). O gráfico a seguir mostra o comportamento
da reatância capacitiva com a variação da freqüência da CA, no qual é possível
perceber que a reatância capacitiva diminui com o aumento da freqüência.
247
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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No gráfico a seguir, está representado o comportamento da reatância
capacitiva com a variação da capacitância. Observa-se que a reatância
capacitiva diminui com o aumento da capacitância.
Na equação da reatância, não aparece o valor de tensão. Isso significa que a
reatância capacitiva é independente do valor de tensão de CA aplicada ao
capacitor.
A tensão CA aplicada ao capacitor influencia apenas na intensidade de
corrente CA circulante no circuito.
Relação entre tensão CA, corrente CA e reatância capacitiva
Quando um capacitor é conectado a uma fonte de CA, estabelece-se um
circuito elétrico. Nesse circuito estão envolvidos três valores:
• Tensão aplicada;
• Reatância capacitiva;
• Corrente circulante.
Esses três valores estão relacionados entre si nos circuitos de CA da mesma
forma que nos circuitos de CC, através da lei de Ohm.
248
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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Assim, VC = I . XC
Onde:
VC = tensão no capacitor em volts (V)
I = corrente (eficaz) no circuito em ampères (A);
XC = reatância capacitiva em ohms (Ω).
Exemplo
Um capacitor de 1 µF é conectado a uma rede de CA de 220 V, 60 Hz. Qual é a
corrente circulante no circuito?
Deve-se lembrar que os valores de V e I são eficazes, ou seja, são valores que
serão indicados por um voltímetro ou miliamperímetro de CA conectados ao
circuito.
Determinação experimental da capacitância de um capacitor
249
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Quando a capacitância de um capacitor despolarizado é desconhecida, é
possível determiná-la por um processo experimental. Isso é feito aplicando-se
o capacitor a uma fonte de CA com tensão (VC) e freqüência (f) conhecidos e
medindo-se a corrente com uma amperímetro de CA (IC).
Observação
O valor de tensão de pico da CA aplicada deve ser inferior à tensão de trabalho
do capacitor.
Conhecendo-se os valores de tensão e corrente no circuito, determina-se a
reatância capacitiva do capacitor por meio da expressão:
VC
XC = -----------IC
A capacitância (C) é obtida a partir da expressão:
1XC = ----------------
2.π.f.C
250
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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Isolando C:
1
C = -----------------2.π.f.XC
Responda as questões a seguir para fixar o conteúdo tratado neste capítulo.
Sempre que tiver duvidas, volte ao texto. Se, mesmo assim, as dúvidas
continuarem, entre em contato o mais breve possível com o seu monitor ou
orientador de aprendizagem.
Exercícios
01 – Complete corretamente as frases a seguir.
a) Em corrente contínua, os capacitores atuam como
__________________________ de energia elétrica.b) Nas correntes alternadas, a troca sucessiva de
_____________________________ é aplicada às armaduras do capacitor.
c) O único tipo de capacitor que pode funcionar em corrente alternada é o
capacitor __________________________________
d) O capacitor ligado em corrente alternada faz com que circule sempre uma
corrente elétrica. Esse fato ocorre devido à troca
_______________________________e) _________________________________ é a resistência de um capacitor à
passagem da corrente elétrica alternada.
Assinale com um (x) a alternativa correta das questões 02 e 03 a seguir.
02 – A unidade de medida da reatância capacitiva é:
a) ( ) hertz (HZ)
b) ( ) Farad (F)
251
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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c) ( ) ohm (Ω)
d) ( ) ampère (A)
e) ( ) volt (V)
03 – Os fatores que influenciam no valor da reatância capacitiva são:
a) ( ) natureza e espessura do dielétrico
b) ( ) capacitância e freqüência da rede
c) ( ) freqüência da rede e alternância
d) ( ) capacitância e espessura do dielétrico
e) ( ) área das armaduras e alternância
Resolva as questões 04 e 06 a seguir.
04 – Qual é a reatância capacitiva de um capacitor de 100 nF ligado à uma rede
elétrica com uma freqüência de 60 Hz?
Resposta: XC = ________________________
05 – Qual o valor de reatância de um capacitor de 2,2 µF ligado à uma fonte
CA, cuja freqüência é 18 KHz?
252
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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Resposta: XC = _____________________________
06 – Qual é a freqüência do sinal de entrada de um circuito cujo capacitor de
47 µF apresentou uma reatância capacitiva de 169 Ω?
Resposta: f = _____________________________
Confira as suas respostas no final desta unidade.
Indutores
Neste capítulo, é iniciado o estudo de um novo componente: o indutor. Seu
campo de aplicação se estende desde os filtros para caixas acústicas até
circuitos industriais, passando pela transmissão de sinais de rádio e televisão.
O capítulo falará dos indutores, dos fenômenos ligados ao magnetismo que
ocorrem no indutor e de seu comportamento em CA.
Para ter sucesso no desenvolvimento desses conteúdos, é necessário ter
conhecimentos anteriores sobre magnetismo e eletromagnetismo.
Indução
253
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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O princípio da geração de energia elétrica baseia-se no fato de que toda a vez
que um condutor se movimenta no interior de um campo magnético aparece
neste condutor uma diferença de potencial.
Essa tensão gerada pelo movimento do condutor no interior de um campo
magnético é denominada de tensão induzida.
Michael Faraday, cientista inglês, ao realizar estudos com o eletromagnetismo,determinou as condições necessárias para que uma tensão seja induzida e um
condutor. Suas observações podem ser resumidas em duas conclusões que
compõem as leis da auto-indução:
1. Quando um condutor elétrico é sujeito a um campo magnético variável, uma
tensão induzida tem origem nesse condutor.
Observação
Para ter um campo magnético variável no condutor, pode-se manter o campo
magnético estacionário e movimentar o condutor perpendicularmente ao
campo, ou manter o condutor estacionário e movimentar o campo magnético.
2. A magnitude da tensão induzida é diretamente proporcional à intensidade do
fluxo magnético e à velocidade de sua variação. Isso significa que quanto mais
intenso for o campo, maior será a tensão induzida e quanto mais rápida for a
variação do campo, maior será a tensão induzida.
254
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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Para seu funcionamento, os geradores de energia elétrica se baseiam nesses
princípios.
Auto-indução
O fenômeno da indução faz com que o comportamento das bobinas seja
diferente do comportamento dos resistores em um circuito de CC.
Em um circuito formado por uma fonte de CC, um resistor e uma chave, a
corrente atinge seu valor máximo instantaneamente, no momento em que o
interruptor é ligado.
Se, nesse mesmo circuito, o resistor for substituído por uma bobina, o
comportamento será diferente. A corrente atinge o valor máximo algum tempo
após a ligação do interruptor.
Esse atraso para atingir a corrente máxima se deve à indução e pode ser
melhor entendido se imaginarmos passo a passo o comportamento de um
circuito composto por uma bobina, uma fonte de CC e uma chave.
255
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Enquanto a chave está desligada, não há campo magnético ao redor das
espiras porque não há corrente circulante. No momento em que a chave é
fechada, inicia-se a circulação de corrente na bobina.
Com a circulação da corrente surge o campo magnético ao redor de suas espiras.
À medida que a corrente cresce em direção ao valor máximo, o campo magnético
nas espiras se expande. Ao se expandir, o campo magnético em movimento
gerado em uma das espiras corta a espira colocada ao lado.
Conforme Faraday enunciou, induz-se uma determinada tensão nesta espira
cortada pelo campo magnético em movimento. E cada espira da bobina induz
256
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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uma tensão elétrica nas espiras vizinhas. Assim, a aplicação de tensão em uma
bobina provoca o aparecimento de um campo magnético em expansão que
gera na própria bobina uma tensão induzida. Este fenômeno é denominado de
auto-indução.
A tensão gerada na bobina por auto-indução tem polaridade oposta à da tensão
que é aplicada aos seus terminais, por isso é denominada de força contra-
eletromotriz ou fcem.
Resumindo, quando a chave do circuito é ligada, uma tensão com uma
determinada polaridade é aplicada à bobina.
A auto-indução gera na bobina uma tensão induzida (fcem) de polaridade
oposta à da tensão aplicada.
257
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Se representamos a fcem como uma “bateria” existente no interior da própria
bobina, o circuito se apresenta conforme mostra a figura a seguir.
Como a fcem atua contra a tensão da fonte (VT), a tensão resultante aplicada à
bobina é:
VL = VT – fcem
A corrente no circuito é causada por essa tensão resultante, ou seja:
(VT – fcem)I = ------------------ Onde: R = resistência ôhmica da bobina
R
Indutância
Como a fcem existe apenas durante a variação do campo magnético gerado na
bobina, quando este atinge o valor máximo, a fcem deixa de existir e a corrente
atinge seu valor máximo.
O gráfico a seguir ilustra detalhadamente o que foi descrito.
258
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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O mesmo fenômeno ocorre quando a chave é desligada. A contração do campo
induz uma fcem na bobina, retardando o decréscimo da corrente. Essa
capacidade de se opor às variações da corrente é denominada de indutância e érepresentada pela letra L.
A unidade de medida da indutância é o henry, representada pela letra H. Essa
unidade de medida têm submúltiplos muito usados em eletrônica. Veja a tabela
a seguir.
Denominação Símbolo Valor com relação ao henryUnidade Henry H 1Submúltiplo
s
Milihenry mH 10-3 ou 0,001Microhenry µH 10-6 ou 0,000001
A indutância de uma bobina depende de diversos fatores:
• Material, seção transversal, formato e tipo de núcleo;
• Número de espiras;
• Espaçamento entre as espiras;• Tipo e seção transversal do condutor.
Como as bobinas apresentam indutância, elas também são chamadas de
indutores. Estes podem ter as mais diversas formas e podem inclusive ser
parecidos com um transformador. Veja a figura a seguir.
259
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Associação de indutores
Os indutores podem ser associados em série, em paralelo e até mesmo de
forma mista, embora esta última não seja muito utilizada.
Associação em série
As ilustrações a seguir mostram uma associação série de indutores e suas
representação esquemática.
A representação matemática desse tipo de associação é:
LT = L1 + L2 + ... + Ln
Associação em paralelo
A associação paralela pode ser usada como forma de obter indutâncias
menores ou como forma de dividir uma corrente entre diversos indutores.
260
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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A indutância total de uma associação paralela é representada
matematicamente por:
1LT = ---------------------------
1 1 1
------- + ------- + ...------L1 L2 Ln
Nessa expressão, LT é a indutância total e L1, L2, ... Ln são as indutâncias
associadas. Essa expressão pode ser desenvolvida para duas situações
particulares:
a) Associação paralela de dois indutores:
L1 x L2
LT = _______
L1 + L1
c) Associação paralela de “n” indutores de mesmo valor (L):
LT = L n
261
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Para utilização das equações, todos os valores de indutâncias devem ser
convertidos para a mesma unidade.
Responda as questões a seguir para fixar o conteúdo tratado neste capítulo.
Sempre que tiver dúvidas, volte ao texto. Se mesmo assim, as duvidas
continuarem, entre em contato o mais breve possível com o seu monitor ou
orientador de aprendizagem.
Exercícios
01 – Complete corretamente as frases a seguir:(a) Quando um condutor é movimentado no interior de um campo magnético,
surge uma ...................................................................... em suas extremidades.
(b) ................................................................................. é a tensão gerada pelo
movimento do condutor no interior de um campo magnético.
Assinale com (x) a alternativa correta das questões 2 e 3 a seguir.
02 – A magnitude da tensão induzida é:
a) ( ) diretamente proporcional à intensidade do fluxo magnético e da tensão
aplicada.
b) ( ) inversamente proporcional à intensidade do fluxo magnético.
c) ( ) diretamente proporcional à intensidade do fluxo magnético e à
velocidade de sua variação.d) ( ) inversamente proporcional à intensidade do fluxo magnético e à
velocidade de sua variação .
e) ( ) proporcional à velocidade de sua variação e da tensão aplicada.
03 – O campo magnético alternado gerado por uma bobina induz nela uma
mesma ddp.
Este fenômeno denomina-se:
a) ( ) capacitância
b) ( ) auto-indução
262
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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c) ( ) alternância
d) ( ) indutancia
e) ( ) polarização
04 – A coluna da esquerda indica alguns itens importantes do estudo dos
indutores e a coluna da direita caracteriza os itens apresentados.
Relacione a coluna da direita com a da esquerda, escrevendo a letra
correspondente dentro dos parênteses. Atenção! Um dos parênteses deverá
ficar vazio.
(a) força contra eletromotriz induzida. ( ) função dos indutores
(b) indutância ( ) valor máximo do campo
magnético
(c) criação de campos magnéticos ( ) provocada pela auto-indução
( ) capacidade de oposição do indutor às
variações da corrente elétrica
05 – Assinale com um (V) todas as respostas verdadeiras e com um (F) todas
as respostas falsas.
A indutância de uma bobina depende dos seguintes fatores:
a) ( ) tipo e seção transversal do condutor
b) ( ) armazenamento de energia elétrica
c) reatância capacitiva
d) ( ) número de espiras e espaçamento entre elase) ( ) material, secção transversal, formato e tipo de núcleo
06 – A unidade de medida da indutância é:
a) ( ) hertz (Hz)
b) ( ) Farad (F)
c) ( ) ohm (Ω)
d) ( ) ampére (A)
e) ( ) henrys (H)
263
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Resolva as questões 7 e 8 seguir. (Para facilitar, monte o diagrama de cada
uma delas).
07 – Qual é a indutância total de uma associação de indutores em série com os
seguintes valores:
L1 = 8H
L2 = 72H
L3 = 1500mH
Resposta: LT = ________________________________________
08 – Qual é valor da indutância total de uma associação formada por dois
indutores com valores de 120H e 214H ligados em paralelo?
Resposta: LT = _________________________________________
Confira as suas respostas no final desta unidade.
Reatância Indutiva
264
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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Neste capítulo, continuaremos a estudar o comportamento dos indutores em
circuitos de CA. Veremos que o efeito da indutância nestas condições se
manifesta de forma permanente.
Para aprender esses conteúdos com mais facilidade, é necessário ter bons
conhecimentos sobre magnetismo, eletromagnetismo e indutância.
Reatância indutiva
Quando se aplica um indutor em um circuito de CC, sua indutância se
manifesta apenas nos momentos em que existe uma variação de corrente, ouseja, no momento em que se liga e desliga o circuito.
Em CA, como os valores de tensão e correntes estão em constante
modificação, o efeito da indutância se manifesta permanentemente. Esse
fenômeno de oposição permanente à circulação de uma corrente variável é
denominado de reatância indutiva, representada pela notação XL.
A reatância indutiva é expressa em ohms e representada matematicamente
pela expressão: XL = 2. π . f . L
Onde:
XL é a reatância indutiva em ohms (Ω);
2π é uma constante matemática (6,28);
f é a freqüência da corrente alternada em hertz (Hz)
L é a indutância do indutor em henrys (H).
265
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Exemplo
No circuito a seguir, qual é a reatância de um indutor de 600 mH aplicado a
uma rede de CA de 220 V, 60Hz?
É importante observar que a reatância indutiva de um indutor não depende da
tensão aplicada aos seus terminais.
A corrente que circula em um indutor aplicado à CA (IL) pode ser calculada
com base na Lei de Ohm, substituindo-se R por XL, ou seja:
VL
IL = ----------XL
Onde:
IL é a corrente eficaz no indutor em ampères (A);
VL é a tensão eficaz sobre o indutor, expressa em volts (V); e
XL é a reatância indutiva em ohms (Ω).
Exemplo
No circuito a seguir, qual o valor da corrente que um indutor de 600 mH
aplicado a uma rede de CA de 110V, 60Hz, permitiria que circulasse?
266
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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Fator de qualidade Q
Todo indutor apresenta, além da reatância indutiva, uma resistência ôhmica
que se deve ao material com o qual é fabricado.
O fator de qualidade Q é uma relação entre a reatância indutiva e a resistência
ôhmica de um indutor, ou seja:
XL
Q = ---------R
Onde:
Q é o fator de qualidade adimensional;
XL é a reatância indutiva (Ω);
R é a resistência ôhmica da bobina (Ω).
Um indutor ideal deveria apresentar resistência ôhmica zero. Isso determinaria
um fator de qualidade infinitamente grande. No entanto, na pratica, esse
indutor não existe porque o condutor sempre apresenta resistência ôhmica.
Exemplo
O fator de qualidade de um indutor com reatância indutiva de 3768 Ω (indutor
de 10H em 60Hz) e com resistência ôhmica de 80 Ω é:
XL 3768Q = --------- = ---------- = 47,1
R 80
Q = 47,1
Determinação experimental da indutância de um indutor
267
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Quando se deseja utilizar um indutor e sua indutância é desconhecida, é
possível determiná-la aproximadamente por processo experimental. O valor
encontrado não será exato porque é necessário considerar que o indutor é
puro (R = 0Ω).
Aplica-se ao indutor uma corrente alternada com freqüência e tensão
conhecidas e determina-se a corrente do circuito com um amperímetro de
corrente alternada.
Conhecidos os valores de tensão e corrente do circuito, determina-se a
reatância indutiva do indutor:
VL
XL = --------
IL
Onde:
VL é a tensão sobre o indutor; e
IL é a corrente do indutor.
Aplica-se o valor encontrado na equação da reatância indutiva e determina-se
a indutância: XL = 2.π.f.L.
Isolando-se L, temos:
XL
L = -----------2.π.f
268
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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A imprecisão do valor encontrado não é significativa na prática, porque os
valores de resistência ôhmica da bobina são pequenos quando comparados
com a reatância indutiva (alto Q).
Responda as questões a seguir para fixar o conteúdo tratado neste capítulo.
Sempre que tiver dúvidas, volte ao texto. Se, mesmo assim, as dúvidas
continuarem, entre em contato o mais breve possível com o monitor ou
orientador de aprendizagem.
Exercícios
Assinale com um (x) a alternativa correta das questões 01 a 03.
01 – A oposição do indutor à passagem da corrente elétrica alternada
denomina-se:
a) ( ) resistência ôhmica
b) ( ) reatância capacitivac) ( ) auto-indução
d) ( ) reatância indutiva
e) ( ) resistência =
02 – Os parâmetros que interferem no valor da reatância indutiva de um
indutor são:
a) ( ) hertz (HZ)b) ( ) Farad (F)
c) ( ) ohm (Ω)
d) ( ) ampére (A)
e) ( ) volt (V)
04 – Complete corretamente a frase a seguir.
As grandezas elétricas que dão origem à oposição à passagem da corrente
elétrica em um circuito cujo indutor é alimentado por CA são:
269
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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a) ________________________________
b) ________________________________
Resolva as questões 05 a 08 a seguir.
05 – Qual é a reatância indutiva oferecida por uma bobina de 0,2 H ligada a
uma fonte de 110V - 60HZ?
Resposta: XL = ___________________________
06 – Qual é a indutância de uma bobina ligada a uma fonte de 30 V – 40 HZ, em
que a bobina apresenta uma reatância indutiva de 12 Ω?
Resposta: L = _______________________________
07 – Uma bobina apresenta reatância indutiva de 942 Ω, indutância de 100 mH
e está ligada a uma fonte CA de 220 V. Nessas condições, qual é a freqüência
dessa fonte?
270
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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Resposta: f = _________________________________
08 – Calcule a corrente elétrica que irá circular nos circuitos das questões 05,
06 e 07.
Responda: IL = _____________
IL = _____________
IL = _____________
Confira as suas respostas no final desta unidade.
Impedância
271
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Quando um circuito composto apenas por resistores é conectado a uma fonte
de CC ou CA, a oposição total que esse tipo de circuito apresenta à passagem
da corrente é denominada de resistência total.
A expressão resistência total, entretanto, não é utilizada em circuitos CA que
apresentam resistências associadas e reatâncias associadas. Nesse tipo de
circuito, a oposição total à passagem da corrente elétrica é denominada de
impedância.
A impedância não pode ser calculada da mesma forma que a resistência total
de um circuito composta apenas por resistores, por exemplo.
A existência de componentes reativos que defasam correntes ou tensões, isto
é provocam um certo atraso entre a ocorrência de uma e outra, exige o uso de
formas particulares para o cálculo da impedância de cada tipo de circuito em
CA. Esse é o assunto deste capítulo.
Para ter um bom aproveitamento no estudo deste assunto, é necessário ter conhecimentos anteriores sobre tipos de circuitos em CA. Esse é o assunto
deste capítulo.
Para ter um bom aproveitamento no estudo deste assunto, é necessário ter
conhecimentos anteriores sobre tipos de circuitos em CA, resistores,
capacitores e indutores.
Circuitos resistivos, indutivos e capacitivos
272
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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Em circuitos alimentados por CA, como você já estudou, existem três tipos de
resistências que dependem do tipo de carga.
Em circuitos resistivos, a resistência do circuito é somente a dificuldade que os
elétrons encontram para circular por um determinado material, normalmente
níquel-cromo ou carbono. Esta resistência pode ser medida utilizando-se um
ohmímetro. Nos circuitos indutivos, a resistência total do circuito não pode ser
medida somente com um ohmímetro, pois além da resistência ôhmica que a
bobina oferece à passagem da corrente (resistência de valor muito baixo),
existe também uma corrente de auto-indução que se opõe à corrente do
circuito, dificultando a passagem da corrente do circuito.
Desta forma, a resistência do circuito vai depender, além da sua resistência
ôhmica, da indutância da bobina e da freqüência da rede, pois são estas
grandezas que influenciam o valor da corrente de auto-indução.
Nos circuitos capacitivos, a resistência total do circuito também não pode ser
medida com um ohmímetro, porque vai depender da freqüência de variação dapolaridade da rede e da capacidade do circuito.
A tabela que segue, ilustra de forma resumida os três casos citados.
Tipo de
Circuito
Grandeza Símbolo Unidade Representaçã
o
Fórmula Causa da
oposiçãoResistivo Resistência R Ohm Ω R = V
l
Resistência
do material
usadoIndutivo Reatância
indutiva
XL Ohm Ω 2 . π .
f . L
Corrente
de auto-
induçãoCapacitiv
o
Reatância
capacitiva
XC Ohm Ω 1
2 . π .
f . C
Variação
constante
de
polaridade
da tensão
273
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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da rede
Impedância
Em circuito série alimento por CA, com cargas resistivas-indutivas ouresistivas-capacitivas, a resistência total do circuito será a soma quadrática da
resistência pura (R) com as reatâncias indutivas (XL) ou capacitivas (XC).
A soma quadrática, como você deve estar lembrando é aquela em que todos
os elementos que estão sendo somados estão elevados ao quadrado. Pois
bem, este somatório quadrático denomina-se impedância, a qual é
representada pela letra Z e expressa em ohms (Ω):Z2 = R2 + XL
2 ou Z2 = XC2
Para cálculo da impedância de um circuito, não se pode simplesmente somar
valores de resistência com reatância, pois estes valores não estão em fase.
• De acordo com o tipo de circuito, são usadas equações distintas para dois
tipos de circuitos: em série e em paralelo.
Circuitos em série
Nos circuitos em série, pode-se ter simultaneamente três situações distintas:
• Resistor e indutor
• Resistor e capacitor
• Resistor, indutor e capacitor.
Veja a seguir a indicação de cada uma dessas situações.
Resistor e indutor (circuito RL – série).
274
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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Resistor e indutor (circuito RC – série).
Resistor, indutor e capacitor (circuito RLC – série).
275
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Circuitos em paralelo
Nos circuitos em paralelo, podem ocorrer três situações estudadas distintas:
• Resistor e indutor;
• Resistor e capacitor
• Resistor, indutor e capacitor simultaneamente.
Veja nos circuitos a seguir exemplos de cada uma dessas situações.
Resistor e indutor (circuito RL – paralelo)
Resistor e capacitor (circuito RC – paralelo).
Resistor, indutor e capacitor (circuito RLC – série).
276
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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Responda as questões a seguir para fixar o conteúdo tratado neste capítulo.
Sempre que tiver duvidas, volte ao texto. Se, mesmo assim, as dúvidas
continuarem, entre em contato o mais breve possível com seu monitor ou
orientador de aprendizagem.
Exercícios
Calcule a impedância dos circuitos 01 a 06 a seguir.
01
Responda: Z = _________________________________
02
277
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Resposta: Z =____________________________________
03
Resposta: Z = ____________________________________
04
Resposta: Z = _______________________________________
278
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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05
Resposta: Z = ________________________________________
06
Resposta: Z = ________________________________________
279
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Potência Em CA
Além da tensão e da corrente, a potência é um parâmetro muito importante
para o dimensionamento dos diversos equipamentos elétricos.
Neste capítulo, estudaremos a potência em corrente alternada em circuitos
monofásicos, o fator de potência e suas unidades de medida.
Para aprender esse conteúdo com mais facilidade, é necessário ter
conhecimentos anteriores sobre corrente alternada, comportamento de
indutores e capacitores em CA.
Potência em corrente alternada
Como já vimos, a capacidade de um consumidor de produzir trabalho em um
determinado tempo, a partir da energia elétrica, é chamada de potência elétrica.
Em um circuito de corrente contínua, a potência é dada em watts,
multiplicando-se a tensão pela corrente: P = U . 1
280
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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O cálculo apresentado a seguir é válido para CC e para CA, quando os
circuitos são puramente resistivos, isto é que apresentam apenas resistências.
U 100I = ----- = ------------ = 10 A
R 10
P = U . I = 100 . 10 = 1000W
Todavia, quando se trata de circuito de CA com cargas indutivas e/oucapacitavas, ocorre uma defasagem entre tensão e corrente. Isto nos leva a
considerar três tipos de potência:
• Potência aparente (S);
• Potência ativa (P);
• Potência reativa (Q).
Potência aparenteEm circuitos não resistivos em CA, a potência aparente (S) não é real, pois não
considera a defasagem que existem entre tensão e corrente.
O valor da potência aparente é obtido, multiplicado-se a tensão pela corrente e
a sua unidade de medida é o volt-ampère (VA).
Exemplo de cálculo:Determinar a potência aparente do circuito a seguir.
281
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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S= U . I = 100 . 5 = 500
S = 500 VA
Potência ativa
A potência ativa, também chamada de potência real, é a potência verdadeira do
circuito, ou seja, a potência que realmente produz trabalho. Ela é representada
pela notação P.
A potência ativa pode ser medida diretamente através de um wattímetro e sua
unidade de medida pe watt (W).
No cálculo da potência ativa, devemos considerar a defasagem entre tensão ecorrente elétrica, que matematicamente se expressa pelo fator de potência
(cosϕ). Para determinar a potência ativa, utilizamos a fórmula: P = U . I . cos ϕ
Lembrando:
ϕ é uma letra grega que se pronuncia “fi”. Portanto, dizemos cosseno do
ângulo “fi” (cos ϕ).
Exemplo
282
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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Determinar a potência ativa do circuito a seguir, considerando cos ϕ = 0,8
P = U . I . cos ϕ = 100 . 5 . 0,8 = 400
P = 400 W
Observação
O fator cos ϕ (cosseno do ângulo de fase) é chamado de fator de potência docircuito, pois determina qual a porcentagem de potência aparente é empregada
para produzir trabalho.
O fator de potência do circuito é calculado por meio da seguinte fórmula:
Pcos ϕ = --------- S
No circuito do exemplo acima, a potência ativa é de 400W e a potência
aparente é de 500 VA. Aplicando-se a fórmula, temos o valor do cos ϕ :
P 400cos ϕ =----- = ------------ = 0,8
S 500
A concessionária de energia elétrica especifica o valor mínimo do fator de
potência em 0,92, medido junto ao medidor de energia.
283
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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O fator de potência deve ser o mais alto possível, isto é próximo da unidade
(cos ϕ = 1). Assim, com a mesma corrente e tensão, consegue-se maior
potência ativa que é a que produz trabalho no circuito.
Potência reativa
Potência reativa é a porção da potência aparente que é fornecida ao circuito.
Sua função é constituir o circuito magnético nas bobinas e um campo elétrico
nos capacitores.
Como os campos aumentam e diminuem acompanhando a freqüência, a
potência reativa varia duas vezes por período entre a fonte de corrente e o
consumidor.
A potência reativa aumenta a carga dos geradores, dos condutores e dos
transformadores originando perdas de potência nesses elementos do circuito.
A unidade de medida da potência reativa é o volt-ampère reativo (VAr), e é
representada pela letra Q.
A potência reativa é determinada por meio da seguinte expressão:
Q = S . sen ϕ
Exemplo
Determinar a potência reativa do circuito a seguir.
284
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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Primeiramente, verifica-se na tabela, o valor do ângulo ϕ e o valor do seno
desse ângulo:
arc cos 0,8 = 36° 52’
sen 36° 52’ = 0,6
Outra maneira de determinar o sen ϕ é por meio da seguinte fórmula:
No exemplo dado, têm-se:
Q = S . sen ϕ = 500 . 0,6 = 300
Q = 300 VAr
Triangulo das potências
As equações que expressam as potências ativa, aparente e reativa podem ser
desenvolvidas geometricamente em um triângulo retângulo chamado de
triângulo das potências.
285
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Assim, se duas das três potências são conhecidas, a terceira pode ser
determinadas pelo teorema de Pitágoras.
Exemplo
Determinar as potências aparente, ativa e reativa de um motor monofásico
alimentado por uma tensão de 220 V, com uma corrente de 3,41 A circulando, e
tendo um
cos ϕ = 0,8.
Potência aparente
S = V . I = 220 V . 3,41
S = 750 VA
Potência ativa
P = V . I . cosϕ = 220 x 3,41 x 0,8
P = 600 W
Potência reativa
Responda as questões a seguir para fixar o conteúdo tratado neste capítulo.
Sempre que tiver duvidas, volte ao texto. Se, mesmo assim, as duvidas
286
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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continuarem, entre em contato o mais breve possível com o seu monitor ou
orientador de aprendizagem.
Exercícios
Assinale com um (x) a alternativa correta das questões 01 a 04.
01 – A capacidade de um consumidor de produzir trabalho em um determinado
tempo, a partir da energia elétrica denomina-se:
a) ( ) capacitância
b) ( ) energia
c) ( ) transformação
d) ( ) potência elétricae) ( ) impedância
02 – Potência aparente é aquela que:
a) ( ) é determinada pelo fabricante, sendo indicada nos aparelhos elétricos.
b) ( ) não produz trabalho efetivo, embora indicada nos equipamentos.
c) ( ) é o produto da tensão pela corrente sem considerar a defasagem entretensão e corrente.
d) ( ) resulta dos picos de alta e baixa tensão.
e) ( ) é expressa pelo cos ϕ
03 – A potência que realmente produz trabalho denomina-se:
a) ( ) potência nominalb) ( ) potência consumida
c) ( ) potência elétrica
287
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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d) ( ) potência ativa
e) ( ) potência dissipada
04 – Constituir o circuito magnético nas bobinas e um campo elétrico nos
capacitores é função da:
a) ( ) potência aparente
b) ( ) potência reativa
c) ( ) potência consumida
d) ( ) potência nominal
e) ( ) potência ativa05 – Complete corretamente a frase a seguir:
O cosseno do ângulo ϕ é utilizado para expressar matematicamente a
porcentagem de potência _____________________que produz trabalho.
Resolva as questões 06 e 07 a seguir.
06 – Qual é a potência aparente, ativa e reativa de uma instalação queapresenta os seguintes valores:
Tensão: 220 V;
Corrente: 3 A
Cos ϕ: 0,85
Resposta: S = _________________________
P = _________________________
Q = _________________________
288
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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07 – Qual é a potência reativa e o cos ϕ de um motor elétrico monofásico que
têm uma potência ativa de 1472 W (2 CV) e uma potência aparente de 1894 VA?
Resposta: _____________________________ VAr
Confira as suas respostas no final desta unidade.
Sistema de Distribuição
Toda energia elétrica gerada ou transformada por meio de transformadores,
deve ser transportada e distribuída de alguma forma. Para efetuar, no gerador
ou transformador, as ligações necessárias ao transporte e distribuição da
energia, alguns detalhes devem ser observados.
289
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Neste capítulo serão estudados os sistemas de ligações existentes e algumas
particularidades importantes destes sistemas. Para ter bom aproveitamento
nesse estudo, é necessário ter bons conhecimentos anteriores sobre geração
de energia elétrica e tensão alternada.
Tipos de sistemas
O sistema de distribuição deve ser escolhido considerando-se a natureza dos
aparelhos ou consumidores e os limites de utilização da fonte disponível pelo
distribuidor de energia elétrica, e a tensão do sistema.
Neste capítulo serão estudados somente sistemas de baixas tensões. Por
definição da NBR 5473, são considerados como sendo de baixa tensão em CA,
os sistemas cujos valores de tensão não ultrapassam 1000 V.
A norma NBR 5410 (item 4.2.2), considera os seguintes sistemas de CA:
• Monofásico• Bifásico
• Trifásico
Sistema de distribuição monofásico
O sistema de distribuição monofásico é o sistema de distribuição que usa dois
ou três condutores para distribuir a energia. Enquanto os sistemas com dois
condutores podem ter duas fases, ou fase e neutro, o sistema monofásico de
três condutores têm duas fases e neutro.
Sistema de distribuição bifásico
Neste sistema são utilizados três condutores para a distribuição da energia.
Trata-se de um sistema simétrico, ou seja, aquele no qual as associações
290
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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SENAI - Departamento Regional de Mato GrossoSENAI - Departamento Regional de Mato Grosso ––
alcançam seus valores máximos e mínimos ao mesmo tempo, como pode ser
observado na ilustração a seguir.
Sistema trifásico de distribuição
O sistema trifásico distribui energia por meio de três ou quatro condutores, e
os terminais do equipamento fornecedor (gerador ou transformador) podem
ser fechados, ou seja ligados, de duas formas: estrela ou triângulo.
No fechamento estrela,as extremidades 1, 2 e 3 dos grupos de bobinas
fornecem as fases R, S, T, enquanto que as extremidades 4, 5 e 6 são
interligadas. Observe isso na ilustração a seguir.
No fechamento do triângulo, as ligações são feitas de forma que o inicio de um
grupo de bobinas é ligado ao final de um outro grupo de bobinas. O aspecto
final desse tipo de ligação lembra o formato de um triângulo. Veja ilustração a
seguir.
291
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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No sistema trifásico com três condutores, as tensões entre os condutores são
chamadas de tensão de fase e têm valores iguais. As figuras que seguem
ilustram os fechamentos neste sistema.
O sistema trifásico com quatro condutores apresenta além dos condutores das
fases, o condutor neutro. Este sistema com ligação estrela, fornece tensões
iguais entre as fases, porem a tensão entre o neutro e uma das fases é obtida
com o auxílio da equação:
Nessa igualdade, VFN é a tensão entre fase e neutro, e VFF é a tensão entre
fases.
292
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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Dizer VFF é o mesmo que dizer: VRS, ou VRT, ou VST.
Na ligação triângulo (ou delta) com quatro fios, as tensões entre as fases são
iguais, porém, obtém-se o fio neutro a partir da derivação do enrolamento de
uma das fases, conforme ilustração que se segue.
A utilização do fio neutro nesta ligação deve ser feito com alguns cuidados,
pois, entre o fio neutro e as fases de onde ele derivou, a tensão obtida é a
metade da tensão entre as fases.
293
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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VFN é a tensão m derivada entre fase e neutro e VFF é a tensão entre as duas
fases. Porém entre o neutro e a fase não-derivada, normalmente chamada de
terceira fase ou quarto fio (fase T), a tensão será 1,73 vezes maior que a VFN
prevista na instalação.
Logo se esta fase for usada com o neutro na instalação para alimentações de
equipamentos, eles provavelmente serão danificados por excesso de tensão.
Através de um exemplo, é possível observar esta ocorrência.
Responda as questões a seguir para fixar o conteúdo tratado neste capítulo.
Sempre que tiver dúvidas, volte ao texto. Se, mesmo assim, as duvidas
continuarem, entre em contato o mais breve possível com o seu monitor ou
orientador de aprendizagem.
Exercícios
01 – Assinale com V as afirmações verdadeiras e com F as afirmações falsas.
a) ( ) A tensão do sistema é um dos fatores a ser considerado no sistema de
distribuição.
b) ( ) São classificados de baixa tensão os valores que não ultrapassam 1000V.
294
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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c) ( ) A norma NBR 5410 considera somente os seguintes sistemas de CA:
monofásico e bifásico
d) ( ) O sistema de distribuição monofásico deve apresentar de 2 a 3
condutores.
e) ( ) O sistema bifásico utiliza dois condutores para a distribuição de energia.
02 – Complete corretamente as frases a seguir.
a) Na ligação estrela, as ________________________ entre o neutro e qualquer uma das fases são iguais.
b) Já na ligação triângulo, a _________________________ entre o neutro e uma
das fases é 1,73 vezes ____________________ que a tensão entre o neutro e as
outras duas fases.
Responda a questão a seguir.
03 – Qual será a tensão entre fase e neutro em um sistema trifásico estrela
com quatro fios, sabendo-se que a tensão entre as fases é de 380V?
Resposta VFN = ___________________________________
Confira as suas respostas no final desta unidade.
295
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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Respostas dos Exercícios
Capacitores
01
a) capacitores
b) armaduras
c) dielétrico
02
c) (x) 0V
296
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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03
d) (x) carregado
04
a) descarregado
b) diminui
05
e) (x) capacitância
06d) (x) área das armaduras, natureza e espessura do dielétrico.
07
b) (x) Farad (F)
08
(c) são utilizados somente em CC.
(b) a capacitância total é a soma das capacitâncias parciais
( ) a tensão é superior à tensão de trabalho
(a) a tensão aplicada se divide
09CT = 51,8µF
10
CT = 0,015µF
11
VT = 63 V
297
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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12
a) 310 V
b) superior
Reatância capacitiva
01
a) armazenadores
b) polaridade
c) despolarizadod) sucessiva de polaridade
e) reatância capacitiva
02
c) (x) ohm (Ω)
03b) (x) capacitância e freqüência da rede
04
XC = 26,5 kΩ
05
XC = 4 Ω
06
f = 20 Hz
Indutores
01a) ddp
298
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b) Tensão reduzida
02
c) (x) Diretamente proporcional à intensidade do fluxo magnético e à
velocidade de sua variação.
03
b) (x) auto-indução
04
(c) função dos indutores( ) valor máximo do campo magnético
(a) provocada pela auto-indução
(b) capacidade de oposição do indutor às variações da corrente elétrica.
05
a) (V) tipo e seção transversal do condutor
b) (F) reatância capacitivac) (F) reatância capacitiva
d) (V) número de espiras e espaçamento entre elas
e) (V) material, secção transversal, formato e tipo de núcleo.
06
e) (x) henrys (H)
07
LT = 81,5 H
08
LT = 76,9 H
Reatância indutiva
01
d) (x) reatância indutiva
299
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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02
c) (x) freqüência da corrente elétrica e indutância do indutor
03
c) (x) ohm (Ω)
04
a) indutância
b) freqüência
05
XL = 75,36 Ω
06
L = 47,77 mH
07
f = 1500 Hz
08
IL = 1,46 A
IL = 2,5 A
IL = 233 mA
Impedância
01
Z = 9,9Ω
02
Z = 5Ω
03
300
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Z = 14,9Ω
04
Z = 5,6Ω
05
Z = 7,6Ω
06
Z = 2Ω
Potência em corrente alternada
01
d) (x) potência elétrica
02
c) (x) é o produto da tensão pela corrente sem considerar a defasagem entre
tensão e corrente.
03
d) (x) potência ativa
04
b) (x) potência reativa
05
aparente
06
S = 660 VA
P = 561WQ = 348VAr
301
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
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07
Q = 1192VAr
cos ϕ = 0,777
Sistemas de distribuição
01
a) (V) A tensão do sistema é um dos fatores a ser considerado no sistema de
distribuição.
b) (V) São classificados de baixa tensão os valores que não ultrapassam
1000V.
c) (F) A norma NBR 5410 considera os seguintes sistemas de CA: monofásico
e bifásico.
d) (V) O sistema de distribuição monofásico deve apresentar de 2 a 3
condutores.
e) (F) O sistema bifásico utiliza dois condutores para a distribuição de energia.
02a) tensões
b) tensão – maior
03
VFN = 220V
302
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SENAI - Departamento Regional de Mato GrossoSENAI - Departamento Regional de Mato Grosso ––
Referências Bibliográficas
GUSSOW, Milton. Eletricidade básica. São Paulo, Makron Books. 1985.
NISKIER, Júlio. e MACINTYRE, Joseph. Instalações elétricas. Rio de Janeiro,
Editora Guanabara Koogan S.A., 1992.
SENAI. Eletricidade de Manutenção I – Eletricidade Básica. São Paulo, 1993.
SENAI. Produção do frio – Eletricidade. Mecânica de Refrigeração – Ensino a
Distância. São Paulo, SENAI, mód.1, unid. 3., 1996.
• Estes livros complementam os conteúdos da apostila. Se puder, não deixe de
consultá-los.
LIMA FILHO, Domingos Leite. Projetos De Instalações Elétricas Prediais. São
Paulo Editora Érica, 1997.
GOZZI, Giuseppe Giovanni Massimo. Circuitos Magnéticos. São Paulo. Editora
Érica, 1997.
LOURENÇO, Antônio C. de e outros. Circuitos em Corrente Contínua. São Paulo,
Editora Érica, 1996.
VAN VALKENBOURG. Eletricidade Básica Vol 1 a 5. São Paulo, Editora ao LivroTécnico, 1992
GUSSOW, Milton. Eletricidade básica. São Paulo, Makron Books. 1985.
NISKIER, Júlio. e MACINTYRE, Joseph. Instalações elétricas. Rio de Janeiro,
Editora Guanabara Koogan S.A., 1992.
U. S. Navy. Eletricidade Básica. São Paulo, Editora Hemus, 1985.
303
7/16/2019 Eletricidade Básica CORRETA
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ELETRICIDADE BÁSICAELETRICIDADE BÁSICA
–– SENAI - Departamento Regional de Mato GrossoSENAI - Departamento Regional de Mato Grosso
• Para um aprofundamento em seus conhecimentos, leia:
ALBURQUERQUE, Rômulo Oliveira. Circuitos em Corrente Alternada. São Paulo,
Editora Érica, 1997.
GARCIA JÚNIOR, Ervaldo. Luminotécnica. São Paulo, Editora Érica, 1996.
BOSSI, Antonio e SESTO, Ezio. Instalações Elétricas. São Paulo, Editora Hemus,
1985.
COTRIM, Ademaro A. M. B. Instalações Elétricas. São Paulo, Editora Makron
Books, 1992.
CUNHA, Ivaro J. Eletrotécnica. São Paulo, Editora Hemus, s.d.
ALBURQUERQUE, Rômulo Oliveira. Análise de Circuitos em Corrente Contínua.
São Paulo, Editora Érica, 1997.
• Editoras citadas:
• Editora Érica:
Rua: Jarinú, 594
Tatuapé – São Paulo – Cep 03306-000
Tel: 295-3066 – Fax: 2217-4060
http://www.Érica.com.br
• Editora Ao Livro Técnico:
Rua Vitória, 486/496, sala 201
São Paulo – Cep 01210-000
Tel: 250-0009 – Fax: 223-2974
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• Hemus Editora Ltda
Rua da Gloria, 312
São Paulo – Cep 01510-000
Tel: 279-9911 – Fax:279-9721
• Editora Makron Books
Rua Tabapuã, 1348
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Tel: 820-6622 / 8528 – Fax: 828-9241
http://www.Makron.com.br
• Editora Guanabara Koogan, e
Editora Livros Técnicos e Científicos
Travessa do Ouvidor, 11
Rio de Janeiro – Cep 20040 – 040
Tel: (021) 232-8271 – Fax: (021) 252-2732
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