Apostila de Eletricidade Predial, Notas de estudo de Engenharia de Manutenção

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FIEMT

FEDERAÇÃO DAS INDÚSTRIAS NO ESTADO DE MATO

GROSSO

SENAI

SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL

DEPARTAMENTO REGIONAL DE MATO GROSSO

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

© 2010. SENAI – Departamento Regional de Mato Grosso. Qualquer parte desta obra poderá ser reproduzida, desde que citada a fonte.

SENAI-DR/MT Gerência 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- [email protected] - www.senaimt.com.br

SUMÁRIO

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 de Eletricidade 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, seu estudo 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!

• (^) Energia potencial;
• Energia cinética;
• Energia mecânica;
• 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 as turbinas 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 um caixote.

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 (efeito térmico),
• 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).

1.. 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.

conseguir resolvê-la, entre em contato com o seu monitor ou orientador de aprendizagem.

Exercícios

01 – Complete corretamente as frases a seguir. 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 (F 05 7 ) 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 elétrica b) ( ) efeito fisiológico da energia elétrica 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.

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.

6... 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. Exemplos desses 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 pela combinação 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.

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 a matéria 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.

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:

Curiosidade Você 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.

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.. 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.

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.