38465 - eletricidade, Notas de estudo de Eletromecânica

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Cecy Leite Costa

Eletricidade

Cecy Leite Costa

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Prefixos Métricos

Os prefixos métricos são símbolos que substituem determinadas potências de dez, simplificando ainda mais a representação de quantidades muito grandes ou muito pequenas.

Em eletricidade e eletrônica, os prefixos métricos são utilizados, particularmente, para representar potências de dez com expoentes múltiplos ou submúltiplos de três. Veja em seguida uma tabela contendo os prefixos métricos múltiplos de três, desde -18 até +18.

Teoria do Arredondamento

O arredondamento é um recurso adotado para abreviar quantidades com muitas casas decimais, desde que o erro inserido não comprometa o resultado do que está sendo avaliado.

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Observação: Em muitos livros, os itens 3 e 4 desses critérios de arredondamento são invertidos. O importante é adotar um critério e segui-lo sem modificá-lo.

Confecção de Gráficos

Critérios para a Confecção de Gráficos Exemplos:

I - Identificação das grandezas: os eixos do gráfico devem identificar as suas grandezas por meio de nomes ou símbolos e, se necessário, as suas unidades de medidas.

II - Graduações da abscissa e da ordenada: os eixos do gráfico devem conter apenas as divisões e subdivisões necessárias para a localização dos valores das suas grandezas.

III - Escala: é a relação entre os valores das grandezas com o espaço físico ocupado pelos seus eixos, devendo favorecer a melhor visualização possível do gráfico. IV - Traçado do gráfico: o traçado deve ser do tipo ponto a ponto quando se deseja evidenciar apenas os valores medidos, e do tipo curva média quando se deseja representar o comportamento continuo de um processo, propiciando, inclusive, a minimização de eventuais erros de medidas.

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Energia

E uma grandeza que caracteriza um sistema físico, mantendo o seu valor independente das transformações que ocorrem nesse sistema, expressando, também, a capacidade de modificar o estado de outros sistemas com os quais interage.

O símbolo de energia é (letra grega tau) e a sua unidade de medida é o joule “ J ” Inicialmente, vamos analisar a figura seguinte, que mostra algumas formas de energia e suas possíveis transformações tomando-se como referência a energia elétrica.

Como exemplos de processos de transformação ou dispositivos capazes de realizá-los, podemos citar:

Transformação A - eletrólise

Transformação R - pilha

Transformação C - sensor termoelétrico

Transformação D - resistência de chuveiro

Transformação E - lâmpada

Transformação F - sensor fotoelétrico

Transformação G - dínamo

Transformação H - motor

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Eletricidade

É uma forma de energia associada aos fenômenos causados por cargas eletricas.

A eletrostática é o nome dado ao estudo das cargas elétricas em repouso, enquanto a eletrodinâmica é a denominação dada ao estudo das cargas elétricas em movimento.

Um exemplo de sistema eletrodinâmico é a lanterna de uso doméstico.

A figura ao lado corresponde ao circuito i elétrico da lanterna.

De imediato, vamos utilizá-lo como exercício para identificar os dispositivos que o compõem, as grandezas elétricas e as formas de energia envolvidas, assim como faremos uma breve descrição do seu funcionamento.

Cecy Leite Costa

Corpos Eletrizados

Carga Elétrica Fundamental

As cargas elétricas fundamentais são aquelas que constituem os átomos.

Os átomos são formados por elétrons, que giram em órbitas bem determinadas em torno do núcleo, o qual é constituído por prótons e nêutrons.

A diferença básica entre esses elementos que formam o átomo está na característica de suas cargas elétricas.

O próton tem carga elétrica positiva, o elétron tem carga elétrica negativa e o nêutron não tem carga elétrica.

A carga elétrica Fundamental é simbolizada pela letra “ q “ e sua unidade de medida é o Coulomb ( C ). O seu valor, em módulo, é:

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As cargas elétricas de um próton e de um elétron são iguais à carga fundamental, em módulo, mas são distintas por seus sinais, isto é, enquanto a carga do próton vale

carga do elétron vale

Em princípio, os Átomos são eletricamente neutros, pois o número de prótons c igual ao número de eletrons, ou seja, a carga total positiva anula a carga total negativa.

Charles Augustin de Coulomb (1736 - 1806)

Engenheiro militar francês, foi um dos pioneiros da física experimental.

Descobriu a lei da atração e repulsão eletrostática em 1787, estudou os materiais isolantes e diversos outros assuntos relacionados à eletricidade e ao magnetismo, que constam de seu livro (Memórias sobre a Eletricidade e sobre o Magnetismo).

A unidade de medida de carga elétrica é coulomb em sua homenagem.

Principio da Atração e Repulsão

O principio da atração e repulsão é o princípio fundamental da eletrostática c trata do comportamento das cargas elétricas em função das forças de interação que agem sobre elas.

"Cargas elétricas de sinais contrários se atraem e de mesmos sinais se repelem."

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A grande quantidade de elétrons livres faz com que os metais sejam bons condutores de eletricidade.

Já os materiais isolantes são aqueles que não conduzem eletricidade, como o ar, a borracha e o vidro.

Nos isolantes, os elétrons da última órbita dos átonos estão fortemente ligados aos seus núcleos, de tal forma que, à temperatura ambiente, apenas alguns elétrons conseguem se libertar.

A existência de poucos elétrons livres praticamente impede a condução de eletricidade em condições normais.

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Carga Elétrica de um Corpo

Podemos eletrizar um corpo com carga Q por meio da ionizaÇãO dos seus átomos, isto é, retirando elétrons de suas órbitas ou inserindo-os nelas.

Retirando elétrons dos átomos de um corpo neutro, ele fica eletrizado positivamente com carga +Q, pois o número de prótons fica maior que o número de elétrons.

Nesse caso, os seus átomos tornam-se tons positivos denominados cátions

Por outro lado, inserindo elétrons nos átomos de um corpo neutro, ele fica eletrizado negativamente com carga -Q, pois o número de elétrons fica maior que o número de prótons.

Nesse caso, os seus átomos tomam-se tons negativos denominados ânions.

Assim, a carga Q de um corpo pode ser calculada multiplicando-se a carga q de um elétron pelo número n de elétrons inseridos no corpo ou retirados dele, ou seja:

Q = módulo da carga total do corpo eletrizado

n = número de elétrons inseridos ou retirados

q = módulo da carga de um elétron

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Processos de Eletrização

Os processos básicos de eletrização dos corpos são: atrito contato e indução.

Eletrização por Atrito

Atritando dois materiais isolantes diferentes, o calor gerado pode ser suficiente para transferir elétrons de um material para o outro, ficando ambos os materiais eletrizados, sendo um positivo (o que cedeu elétrons) e outro negativo (o que recebeu elétrons).

Na Eletrização por atrito, os dois corpos se eletrizam com cargas de naturezas apostas.

Eletrização por Contato

Se um corpo eletrizado negativamente é colocado em contato com outro neutro, uma parte dos elétrons em excesso do corpo negativo será transferida para o corpo neutro até que ocorra o equilíbrio eletrostático. Assim, o corpo que era neutro torna-se também eletrizado negativamente.

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Equilíbrio eletrostático não significa que os corpos têm cargas iguais, mas que têm potenciais elétricos iguais.

Na Eletrização por contato, os dois corpos se eletrizam com cargas de naturezas iguais.

Eletrização por Indução

Aproximando um corpo eletrizado positivamente de um corpo condutor neutro isolado, os seus elétrons livres serão atraídos para a extremidade mais próxima do corpo positivo.

Desta forma, o corpo neutro fica polarizado, ou seja, com excesso de elétrons numa extremidade (pólo negativo) e falta de elétrons na outra (pólo positivo).

Aterrando o pólo positivo desse corpo, ele atrairá elótrons da 'terra, at6 que essa extremidade fique novamente neutra.

Desfazendo o aterramento e afastando o corpo com carga positiva, o corpo inicialmente neutro torna-se eletrizado negativamente.

Na eletrização por indução, os dois corpos se eletrizam com cargas de naturezas opostas.