CEFET-BA Unidade Simões Filho/Eletricidade Básica e Eletrotécnica/ Professor Fábio Pena 1
UNIDADE DE ENSINO SIMÕES FILHO
Curso: P&G
Disciplina: Eletrotécnica
Prof. Fabio Pena
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apostila - eletricidade - basica - P-G, Notas de estudo de Engenharia Elétrica
APOSTILA ELETRICIDADE BASICA
Tipologia: Notas de estudo
2012
1 / 60
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UNIDADE DE ENSINO SIMÕES FILHO
Curso: P&G
Disciplina: Eletrotécnica
Prof. Fabio Pena
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Problemas
Atividades Experimentais
CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DA BAHIA Unidade de Ensino Simões Filho Curso: Eletromecânica Disciplinas: Eletricidade Básica Professor Fábio Pena
PLANO DE CURSO
EMENTA : O objetivo da disciplina Eletricidade Básica é aapresenrar as grandezas elétricas
fundamentais, decodificar termos técnicos e unidades de medida, estudar o funcionamento de
circuitos elétricos simples de corrente contínua, e os de corrente alternada, bem como fenômenos
eletromagnéticos fundamentais.
1. CONTEÚDO PROGRAMÁTICO:
1.1 Grandezas Elétricas Fundamentais
DDP (campo elétrico, potencial elétrico); Intensidade de Corrente Elétrica (corrente contínua, corrente
alternada); Resistência Elétrica (condutores, isolantes, semicondutores e supercondutores); Potência
Elétrica; Instrumentos de medidas elétricas (voltímetro, amperímetro e multímetro).
1.2 Circuitos elétricos simples de Corrente Contínua (CC) e de Corrente Alternada (CA)
Circuitos simples; 1ª e 2ª Leis de Ohm; Associação de resistores, aplicações.
1.3 Magnetismo e Eletromagnetismo
Ímãs e materiais; Efeito magnético da corrente elétrica; aplicações.
1.4 Indução Eletromagnética
Lei de Faraday-Lenz; aplicações.
1.5 Radiação Eletromagnética
Propriedades e aplicações.
2. BASES CIENTÍFICAS e TECNOLÓGICAS
Física Aplicada e Matemática aplicada.
3. RECURSOS / MATERIAIS DIDÁTICOS / AMBIENTES
Demonstrações experimentais de baixo-custo, textos de divulgação científica, textos técnicos,
experimentos, notícias científicas, datashow, retroprojetor e laboratório...
4. METODOLOGIA / ESTRATÉGIA
Aula expositiva (dialógica), questões instigantes, quadrinhos, discussão de textos técnicos e de
divulgação científica, experimentação e resolução de problemas.
Como é formada a matéria.
O sucesso obtido pelos cientistas quando usaram a teoria atômica para explicar diversas experiências levou-os a adotar a idéia de que toda matéria, qualquer que seja ela, é constituída de átomos, partículas muito pequenas, menores do que qualquer coisa que se possa imaginar. Apesar de serem muitíssimo pequeno, os átomos são formados por partículas menores, os prótons, os nêutrons e os elétrons. Atualmente, constatou-se a existência de partículas ainda menores, como os quarks. Os prótons são partículas com carga elétrica positiva, pois carregam o tipo de eletricidade do vidro. Do resultado de algumas experiências feitas para conhecer a localização dos prótons nos átomos, os cientistas concluíram que eles estão bem juntos, numa região central do átomo, chamada núcleo atômico. Também no núcleo estão os nêutrons, que são as partículas que não têm carga elétrica, nem positiva, nem negativa. Os elétrons são partículas com carga elétrica negativa e estão distribuídos fora do núcleo central. As cargas dos prótons e dos elétrons têm o mesmo valor. Isto é, eles “carregam a mesma quantidade de eletricidade”, só que a dos prótons é positiva e a dos elétrons negativa. Como o número de prótons de um átomo é igual ao de elétrons, em geral, o átomo é neutro. Os prótons são todos iguais entre si, e os elétrons também. Os átomos são diferentes uns dos outros pelo número de prótons e de elétrons que eles têm. Algumas vezes, os elétrons que estão na parte mais distante do núcleo escapam e ficam passeando entre os átomos vizinhos. Esses elétrons são chamados de elétrons livres, e são eles que formam a corrente elétrica que nos é tão útil em casa para fazer funcionar nossos aparelhos eletrodomésticos. Alguns materiais, como os metais, têm muitos elétrons livres. Isso facilita a formação da corrente elétrica. Por isso, eles são chamados de bons condutores de corrente. Outros materiais têm poucos elétrons livres e são chamados de maus condutores ou isolantes de corrente elétrica. (Ciência Hoje na Escola, volume 5).
Dá para enxergar um átomo?
Sim, mas não com os olhos, e sim com uma engenhoca muito especial, o microscópio de força atômica. Inventado em 1989, esse aparelho funciona da seguinte forma: uma espécie de agulha passa a uma pequena distância da superfície onde estão os átomos, mas sem tocá- los. A agulha funciona como o pólo positivo de uma pilha e a superfície como o pólo negativo. Conforme ela vai se deslocando um eletronzinho de cada átomo salta da superfície para a ponta da agulha. Um computador “anota” esses dados e faz um tipo de mapa. Cada calombo que aparece no mapeamento é um átomo. Existe também uma outra tecnologia, um pouco mais antiga, que faz um serviço semelhante, embora menos preciso: a varredura tunelante. Trata-se de uma agulha microscopia e supersensível que vai passando sobre uma superfície analisada. Só que neste caso, ela encosta – como se fosse uma agulha de toca-discos em cima de um LP. A agulha está presa a um braço flexível e sobe e desce à medida que percorre a superfície de um átomo. O computador gera um mapa parecido com o do microscópio de força atômica. Esses dois microscópios têm precisão de meio angstrôn, que é o tamanho de um átomo de hidrogênio, o menor que existe. (Super, 09/1997).
Xampu e condicionador: limpeza e beleza nos cabelos!
Cabelo sujo é assim: tem gordura, poeira e até células mortas - eca! Grudadas nos fios. Mas se a água é capaz de levar embora sujeira, não faz o mesmo com substâncias oleosas que estejam na cabeleira. Ainda bem que elas, no entanto, não são páreo para o xampu! Afinal, na fórmula desse produto há substâncias detergentes! Como elas atuam, você já sabe: fazendo com que á gordura misture-se à água. E o condicionador? Qual será o segredo desse produto para deixar o cabelo fácil de pentear? Acredite se puder, mas a resposta tem a ver com eletricidade! O nosso cabelo é formado por partículas minúsculas que tem carga elétrica. Há as positivas e as negativas. Diz a Física que partículas com cargas iguais se afastam e com cargas diferentes se atraem. Mas, no cabelo, as partículas carregadas eletricamente estão em equilíbrio. Então, nada disso ocorre. Ao menos até o xampu entrar em cena! Os detergentes desse produto têm carga elétrica negativa. Assim, após a lavagem, o cabelo apresenta excesso de cargas desse tipo. Como cargas elétricas iguais tendem a se afastar, os fios ficam rebeldes. O condicionador muda essa situação, porque certas substâncias da sua fórmula têm carga positiva. “Por essa razão, o produto restabelece o equilíbrio elétrico do cabelo”, explica Elisabete dos Santos. Assim, torna-o macio e fácil de pentear! (Mara Figueira, Ciência Hoje/RJ).
Campo Elétrico
Você sabe que as coisas caem não por que o chão seja o lugar delas, mas porque são atraídas pela Terra. Então podemos dizer que, em torno da Terra, existe um campo em que as coisas, aí colocadas, são atraídas por ela. Dizemos que, nesse espaço, existe um campo gravitacional. Um imã atrai objetos “ferrosos” por uma força também “invisível” que atua a distância. Dizemos que o imã produziu um campo em que os objetos “ferrosos” aí colocados são atraídos por ele. Esse campo é chamado campo magnético. Em torno de um bastão de vidro que foi eletrizado pelo atrito com a lã, existe um espaço em que os pedacinhos de palha são atraídos, por uma força “invisível”, para o bastão. Só que agora este não é um campo gravitacional e nem magnético, mas um campo elétrico.
Características qualitativas do campo elétrico criado por uma carga puntiforme em repouso
Uma carga elétrica possui sempre em torno de si um campo elétrico. Essa é uma propriedade da carga. Ela sempre traz consigo seu campo, sendo impossível separá-los. Pode-se pensar no campo elétrico como sendo uma parte real, mas não material de uma partícula carregada que a envolve, preenchendo todo o espaço que a circunda. Podemos entender O conceito de campo elétrico como sendo uma “aura” que envolve a carga elétrica. Não existe carga elétrica sem campo. O campo elétrico de uma carga é eterno. Cada carga possui seu campo elétrico, a relação entre uma carga e seu campo não é modificada com a presença de outra carga (princípio da superposição). O campo elétrico é uma grandeza vetorial, portanto, deve ser caracterizado por intensidade, direção e sentido.
Contínua ou Alternada
As pilhas e as baterias geram campos elétricos que não variam com o tempo, o que produz uma corrente elétrica contínua. Já o gerador das usinas gera campo elétrico que se altera e, por isso, a corrente é variável. Como essa variação se repete ao longo do tempo, tanto o campo elétrico gerado pela usina como a corrente elétrica no circuito recebem a denominação de alternado (a). Em nossa residência, a repetição ocorre 60 vezes por segundo. Por isso é que aparece nas “chapinhas” dos aparelhos o valor de 60 Hz. A corrente elétrica nos aparelhos ligados à tomada ou diretamente à rede elétrica é do tipo alternada, ou seja, variam com o tempo. Assim os valores indicados nesses aparelhos pelo fabricante, não indicam o valor real mas aquele que os aparelhos necessitariam caso funcionassem com uma fonte que produz corrente contínua. Para se ter uma idéia, se um chuveiro a corrente é 20 A, esse valor se refere à corrente se a fonte produzisse corrente contínua. Na rede elétrica, entretanto, seu valor varia de + 28 até - 28, sendo que os sinais + e – indicam sua alteração no sentido (GREF).
Grandezas Elétricas (Eletrodinâmica)
- Escolha 3 aparelhos resistivos, 3 aparelhos motores e 3 aparelhos de comunicação e preencha a tabela como as seguintes informações: Categoria Aparelho P V I F
Resistivos
Motores
Comunuc.
A partir dos dados, responda as seguintes questões: a) Que categoria de aparelhos costuma apresentar maior potência? b) Qual categoria de aparelhos costuma apresentar menor potência? c) Como se dá a transmissão e a recepção de informações dos aparelhos sem fio?
Que informações estão sendo fornecidas em cada um dos itens abaixo: a) 127/220VCA b) 3VCC c) 123 W d) 50/60Hz e) 2 mA f)100-250V g) 400VA h) 10 DCV i) 220 V~ j) 380 ACV k) INPUT:100 – 240 VAC ~ 100mA 50 -60Hz OUTPUT: 4,9 VDC 450mA
- Numa conta de energia elétrica encontramos o seguinte valor 234 KWh. Ele se refere a: a)Potência b)tensão c)energia d) corrente e)freqüência
Saiba mais!
Por que há regiões onde a tensão é de 110 volts e outras de 220 volts?
Não existem apenas esses dois valores. “No Brasil, a tensão da rede elétrica pública pode ser de 115, 120, 127 ou 220 volts”, explica o engenheiro Márcio Antônio Sens, da Universidade Federal Fluminense, em Niterói, Estado do Rio de Janeiro. A escolha decorre dos equipamentos elétricos que começaram a desembarcar no país a partir de 1879. Os de origem européia tinham tensão entre 220 e 240 volts. Já os americanos variavam entre 108 e 127 volts. No fundo, os sistemas são parecidos e o consumo de energia é idêntico. Mas o de 220 volts tem uma vantagem: a instalação é mais barata, já que podem ser usados fios de cobre menos espessos. Por isso, as regiões que têm rede elétrica mais recente adotaram essa opção. A tendência do futuro, no entanto, é que só existam duas voltagens. “A tensão acabará sendo padronizado em 127 e 220 volts, por imposição do mercado”, prevê Sens. Não é sem tempo ( Super, 08/1999 ).
estiver com as pernas afastadas, o potencial em um dos pés será maior que em outro. A diferença permite a passagem de corrente elétrica pelo corpo, ou seja, o choque. (Super, 03/1995).
Questões e Problemas
1) Como é que se define a diferença de potencial (ddp) entre dois pontos de um campo elétrico? Qual a unidade de medida?
2) Verdadeiro ou falso? Para um condutor em equilíbrio elétrico: a) O campo elétrico é constante no interior. b) O potencial elétrico é constante no interior. c) A densidade de carga é constante na superfície.
3) Complete as frases abaixo com as palavras: elétrons, campo elétrico, força elétrica, corrente e pólos.
Quando ligamos as extremidades de um fio metálico aos _______________________ de uma
pilha, estabelecemos um _____________________ no fio. Como no fio condutor existe um
grande número de ______________________ livres, eles ficarão sob a ação de uma
_______________________ devida ao campo e, sendo livres, entrarão “imediatamente” em
movimento. A este movimento de elétrons no condutor damos o nome de _______________
elétrica.
4) A ddp entre dois pontos depende do caminho percorrido pela carga de um ponto ao outro? Depende do valor absoluto da carga que se desloca?
5) Por que os pássaros que pousam no fio de alta tensão não são eletrocutados?
6) Qual a diferença de potencial entre dois pontos de um campo elétrico, se o trabalho realizado contra a força elétrica, para mover uma carga de 2x10-5^ C de um ponto para o outro, for 6x10-4^ J?
7) Dois objetos carregados eletricamente repelem-se. Para aumentar a energia potencial elétrica, deve-se: a) mover os objetos mais depressa; b) mover um objeto num círculo em torno do outro objeto; c) colar uma fita de borracha aos objetos; d) afastar os objetos; e) aproximar os objetos.
8) Observe o circuito E. A diferença de potencial entre os pontos 1 e 2 é:
(a) Maior quando o interruptor está aberto do que quando está fechado. (b) Maior quando o interruptor está fechado do que quando está aberto.
(c) Nula quando o interruptor está aberto. Justifique a resposta.
Pilhas e Baterias
Pilhas e baterias são fontes de energia extremamente convenientes. Leves e seguras fornecem eletricidade a qualquer hora e em qualquer lugar. Sua criação tornou possível a construção de instrumentos úteis como aparelhos para surdez, lanternas elétricas, rádios portáteis, além de computadores e aparelhos de fax. Pilhas e baterias funcionam por meio da combinação de substâncias químicas. A reação entre essas substâncias produz eletricidade. Normalmente, quando as substâncias acabam de ser consumidas, o mecanismo pára de funcionar. Alguns, porém, como as baterias de automóveis, podem ser recarregados. Nesses casos, uma corrente elétrica é feita passar pela bateria e a reação se dá ao contrário, restaurando-se as substâncias químicas originais. Dependendo da sua ddp, a bateria pode ter uma ou mais células elétricas. Uma bateria de automóvel de 12 V tem 6 células de 2 V Uma pilha de lanterna tem dois pólos, um positivo e outro negativo. O pólo negativo fica numa das extremidades da pilha e contém mais elétrons que prótons, ficando negativo. O pólo positivo é a outra extremidade da pilha, e nele ocorre o contrário: o número de prótons é maior do que o de elétrons, e o pólo fica positivo. A pilha também tem uma substância condutora entre os pólos, chamada eletrólito. Como cargas contrárias se atraem, quando ligamos, por um fio bom condutor, os pólos de uma pilha, os elétrons passam pelo fio, formando uma corrente de elétrons, chamada corrente elétrica. Antigamente, quando não se sabia que a corrente elétrica era formada por elétrons, pensava-se que a corrente ia do pólo positivo para o negativo. Agora se sabe que ela vai do pólo negativo para o positivo, embora a maioria dos livros de eletricidade adote o sentido positivo-negativo, que é chamado de sentido convencional. Os elétrons ao passarem por um fio, se chocam como os átomos e produzem calor, como nos ferros de passar roupa, nos fornos e chuveiros elétricos... (Ciência Hoje na Escola, volume 5).
Bateria de discos
O cientista italiano Alessandro Volta inventou a pilha em 1800. Sua pilha era composta de três discos: Um de cobre, um zinco e, no meio, um disco de papelão molhado com água e sal ou com ácido fraco, como vinagre. A reação do cobre e do zinco com a solução salina ou ácida produz a corrente elétrica. Ao colocar os discos um sobre o outro, o cientista estabeleceu uma ligação e somou a ddp de cada pilha. A corrente elétrica sai por fios ligados aos discos de cima e de baixo dessa pilha, chamada pilha voltaica. A invenção de volta se baseou em uma observação feita por anos antes pelo anatomista Luigi Galvani. Este observou que as pernas de uma rã morta se contorciam quando tocadas simultaneamente por dois metais diferentes. Volta percebeu que a reação dos metais com os sais do corpo da rã produzia uma corrente capaz de ativar os músculos do animal (Globo Ciência, Como as coisas funcionam, volume 2).
Pilha alcalina
A célula desse tipo de pilha tem uma cápsula de ação e um bastonete central de metal. Entre a cápsula e o bastonete ficam eletrodos de zinco em pó e óxido de manganês misturado
l) Uma associação de dois geradores em paralelo é utilizada para se obter uma intensidade da corrente elétrica maior que em um único gerador e para aumentar a energia química armazenada, a fim de operarem por um tempo maior. m) A associação em paralelo de duas fontes é equivalente a uma única fonte. n) A ddp, entre os terminais de uma fonte, é menor que a fem quando a fonte efetivamente alimenta um dispositivo externo.
Quais são as principais diferenças entre uma bateria de carro e uma pilha de lanterna?
Um estudante possui um rádio que funciona com uma tensão de 6V. a) Quantas pilhas secas ele deve associar em série para fazer o rádio funcionar? b) Faça um desenho mostrando como deve ser à disposição das pilhas na associação feita pelo estudante.
De acordo com a tabela abaixo (valores determinados experimentalmente para pilhas novas de 1,5 V), qual a influência que o tamanho e a natureza da pilha têm sobre sua resistência interna?
Tipo de pilha Intensidade da corrente de curto circuito (A)
Resistência Interna ( Ω )
Pilha grande alcalina 16,0 0, Pilha grande convencional 7,5^ 0, Pilha pequena alcalina 13,3^ 0, Pilha pequena convencional 4,6^ 0, Pilha pequena de vendedor ambulante
2,7 0,
7) O que significam os símbolos A e Ω (tabela acima)?
Por que sentimos choque? (Elétrons em movimento provocam sensação dolorosa que faz arrepiar nossos cabelos!)
Geladeira, freezer , chuveiro, ferro de passar, liquidificador... Todos esses utensílios fazem parte de nosso dia-a-dia e precisam da eletricidade para funcionar. Mas, assim como os eles tornam nossa vida mais fácil, também podem nos proporcionar algo nada agradável: o choque! Isso mesmo! Aquela sensação dolorosa que faz arrepiar nossos cabelos. Para senti-la, basta, por exemplo, tocar sem querer em algum fio desencapado de um eletrodoméstico que esteja em funcionamento. Ou mesmo colocar o dedo, por descuido, em alguma tomada. É um susto e tanto. Mas se há algo de bom nessa experiência é a pergunta que aparece com ela: por que isso ocorreu? A resposta é a seguinte: quando ligamos um eletrodoméstico na tomada, uma corrente elétrica começa a passar por seus fios. É ela que fornece energia necessária para o aparelho funcionar. A corrente elétrica é constituída por elétrons, minúsculas partículas com cargas
elétricas que se movimentam, formando um fluxo. Algo que, se você visse, acharia parecido com uma corrente de água, só que feita de elétrons. Os elétrons, no entanto, não se movimentam livremente em qualquer material. Eles só fazem isso dentro dos que têm a capacidade de receber e transmitir energia elétrica. Os materiais com essa característica -- como os metais -- são chamados de bons condutores de eletricidade. Mas o curioso é que nós, seres humanos, tais como os metais, também podemos receber e transmitir eletricidade. E é por isso que levamos choque! Vejamos: quando tocamos em algum fio desencapado ou em uma tomada, a corrente elétrica que passa por ali, se conseguir atravessar a nossa pele, irá seguir livremente pelo nosso corpo. Tudo porque ele possui água e sais e, por essa razão, é um bom condutor de eletricidade. Como a corrente elétrica é a circulação de cargas é preciso que essas cargas possam entrar e sair pelo corpo. Por isso, se estivermos descalços, sentiremos choque porque a corrente passará por nós, do fio ao pé. Também teremos essa sensação se alguma parte do nosso corpo estiver em contato com algum material ou superfície condutora, como a mão numa parede, por exemplo. Por outro lado, se estivermos usando um chinelo com sola de borracha e não houver contato entre o nosso corpo e outro material, não levaremos choque. A razão é simples: a borracha é um material isolante. Isto é, ela não é um bom condutor de eletricidade. Então, não permite que a eletricidade chegue ao solo e seja descarregada. É bom saber disso para evitar acidentes! E vale saber também que os impulsos que o cérebro manda para controlar os nossos músculos são também correntes elétricas (que circulam pelos neurônios). Assim, quando a gente leva um choque, os músculos confundem a corrente elétrica trazida por ele com os comandos do cérebro. Resultado: nossos músculos se contraem fortemente. Então, anote: nunca encoste em fios desencapados, nem mexa em objetos condutores de eletricidade sem conferir se a chave geradora de toda energia da casa está desligada! (Ciência Hoje das Crianças 134, abril 2003).
Efeitos da corrente no corpo humano^3 Corrente elétrica^4 ( Hz)
Duração Efeitos maisgraves 5
0 – 0,5mA Qualquer Nenhum 0,5 – 2mA Qualquer Limiar de percep- ção
2 – 10mA Qualquer
Dor/contração muscular/descon- trole muscular
10 – 25mA minutos
Contração muscular/dificulda- de respirató- ria/aumento da pressão arterial.
(^3) Os resultados são deduzidos de experiências e eventuais acidentes. (^4) Faixas de valores muito aproximadas devem ser consideradas como ordem de grandeza. Os valores da corrente
vão depender: percurso da corrente no corpo, da umidade da pele e área de contato, freqüência da corrente/valor da tensão, e do acoplamento entre os pés do indivíduo e o piso e entre o piso e a terra. (^5) Grande probabilidade de ocorrência.
a) da corrente que passa neste fio? b) do movimento dos elétrons livres?
3) Explique como surge a corrente elétrica em um condutor líquido, ligado a uma pilha, usando os conceitos de: íon positivo, íon negativo, força elétrica e campo elétrico.
4) Explique como surge a corrente elétrica em um condutor gasoso, ligado a uma pilha, usando os conceitos de: íon positivo, íon negativo, elétron livre, força elétrica e campo elétrico.
5) Com base no circuito elétrico (figura ao lado) podemos afirmar que: a) A corrente flui de um dos pólos da pilha até a lâmpada, não sendo necessário o uso do outro pólo da pilha. b) A corrente flui de ambos os pólos da pilha em direção à lâmpada, onde colidem liberando energia para acendê-la. c) A corrente flui em um único sentido de um pólo ao outro, mas a sua intensidade diminui ao passar pela lâmpada, onde parte da energia é liberada. d) Existe uma corrente dentro da pilha. e) A corrente desaparece em um pólo da pilha para misteriosamente reaparecer no outro pólo. f) Há continuidade e conservação da corrente mesmo dentro da pilha. g) Neste circuito estão presentes átomos, cargas e corrente elétrica. h) A corrente elétrica é constituída por cargas elétricas negativas, flui e tem sentido de percurso. i) A energia elétrica está associada com a origem e a natureza microscópica do material onde está presente (pilha ou condutores). j) O filamento da lâmpada não faz parte do circuito. k) O fio condutor não é constituído de átomos e elétrons. l) A corrente elétrica só se estabelece em um circuito fechado. m) As partículas da corrente elétrica saem da pilha e os condutores são caminhos abertos para esse fluir.
Lei de Ohm
A aceleração de um elétron no vácuo provocada pela ação de um campo elétrico é o exemplo mais simples do efeito de uma diferença de potencial sobre uma partícula carregada. Um exemplo comum é a passagem de corrente elétrica num fio metálico. Neste tipo de montagem, as extremidades do fio estão ligadas aos terminais de uma bateria. As transformações químicas que ocorrem no interior de uma bateria vão produzir um campo elétrico que conduz continuamente as cargas para os terminais, estando um deles carregado negativamente e o outro positivamente. A tensão nos terminais da bateria diz-nos qual o valor da energia disponível por unidade de carga, quando as cargas se deslocam num circuito exterior qualquer constituído. Verifica-se experimentalmente uma relação simples, descoberta por Georg Wilhelm Ohm e que é, pelo menos, aproximadamente, válida para a maioria dos condutores metálicos: A intensidade total da corrente I que passa num condutor é proporcional a diferença de potencial V que se aplica entre as extremidades do condutor. Usando o símbolo I para a intensidade de corrente e o símbolo V para a diferença de potencial, podemos escrever:
I ∝ V
ou I = constante x V
A esta relação de proporcionalidade dá-se o nome de Lei de Ohm. Escreve-se geralmente na forma:
I
V
R
ou V = R × I
Onde R é uma constante que se designa por resistência elétrica do condutor. A Lei de Ohm considera, portanto, que a resistência de um dado condutor não depende da intensidade de
corrente, nem da tensão. A resistência depende da natureza do material ( ρ) e de suas
dimensões, nomeadamente, da área da seção transversal ( s ) e do comprimento do fio ( l ). A resistência não é, no entanto, rigorosamente constante para todos os materiais: varia, por exemplo, com as mudanças de temperatura.
R
l s
= ρ×
Questões e problemas
Como variará a intensidade de corrente que passa por um condutor metálico se a diferença de potencial entre os extremos do condutor duplicar?
Como verificar experimentalmente se a Lei de Ohm se aplica a um determinado comprimento de fio?
Uma corrente elétrica de 0,5A flui num resistor de 10Ω. Qual a ddp ou tensão elétrica entre as extremidades do resistor?
Um condutor é atravessado por uma corrente de 2A quando a tensão em seus terminais vale 100V. Qual a resistência elétrica do condutor?
A figura abaixo mostra o gráfico V x I para certo condutor. a) Esse condutor é ôhmico? b) Qual o valor de sua resistência quando submetido a uma ddp de 10V? c) Qual o valor de sua resistência quando submetido a uma ddp de 15V?
Quais são os fatores que influenciam no valor da resistência de um fio condutor metálico?
Considerando que o diâmetro do filamento de tungstênio de uma lâmpada de 127V – 100W é cerca de 3,6.10-2^ mm, seu comprimento 50 cm e sua resistividade é 5,6. 10-8^ Ω.m a 20 ºC, determine a resistência do filamento da Lâmpada, quando ela está desligada.
Questões e Problemas
1) Se montássemos os circuitos A e B, o brilho de L1 seria: (d) Maior no circuito A. (e) Igual nos dois circuitos. (f) Menor no circuito A. (g) Nulo no circuito B. 2) Se montássemos o circuito C, o brilho de L1 seria: (h) Maior no circuito A. (i) Igual nos dois circuitos. (j) Menor no circuito A. (k) Nulo no circuito C. 3) Se montássemos o circuito D, o brilho de L1 seria: (l) Maior no circuito A. (m) Igual nos dois circuitos. (n) Menor no circuito A. (o) Nulo no circuito D.
4) Se montássemos o circuito F, o brilho de
L1 seria: (p) Maior no circuito A. (q) Igual nos dois circuitos. (r) Menor no circuito A. (s) Nulo no circuito F. 5) Qual circuito acima (A a F) não é usual?
Nome do conceito
Letra que representa o conceito
Definição Relação funcional
Unidade de medida (SI)
Símbolo da unidade de medida
Relação com outras grandezas elétricas
∆∆∆∆ V= ΤΤΤΤ /q
I
Potência Elétrica
Oposição oferecida por um material a passagem de corrente elétrica.
6) Com base no circuito ao lado, podemos afirmar que (considere as lâmpadas iguais): a) As lâmpadas estão em série. b) as pilhas estão associadas em série. c) Com a associação das pilhas em paralelo haverá maior brilho nas lâmpadas. d) Quanto Maior a corrente que passa na lâmpada maior o brilho da lâmpada. e) As lâmpadas B e C estão desligadas. f) a corrente elétrica que passa por A é diferente da corrente que passa por D. g) A corrente que passa por A é igual a corrente que passa por B. h) A lâmpada A brilha com a mesma intensidade que D. 7) Em uma seção reta de um fio condutor passa uma carga de 10C a cada 2s. Qual a intensidade da corrente elétrica? 8) Um aquecedor elétrico dissipa 240W quando ligado a uma bateria 12 V. Qual o valor da corrente que percorre a resistência? 9) A transmissão de energia elétrica à grande distância é acompanhada de perdas causadas pela transformação da energia elétrica em que tipo de energia? 10) Como varia a potência dissipada num condutor sob a forma de calor quando se duplica a intensidade de corrente nesse condutor? 11) Ligam-se 12 lâmpadas próprias para a árvore de natal em série e, em seguida, a uma tomada de 120 V. (a) Se cada lâmpada dissipar 10 W de energia calorífica e luminosa, qual a intensidade da corrente no circuito? (b) Qual é a resistência de cada lâmpada?
(c) Suponha que queríamos ligar as doze lâmpadas de 10 W em paralelo a uma tomada de 120 V. Neste caso, o que vai acontecer com cada lâmpada? (d) Que intensidade de corrente passará em cada lâmpada? 12) Considerando que o diâmetro do filamento de tungstênio de uma lâmpada de 127V – 100W é cerca de 3,6.10-2^ mm, seu comprimento 100 cm e sua resistividade é 5,6.10-8^ Ω.m a 20 ºC, determine: a) A resistência do filamento da lâmpada, quando ela está desligada; b) A resistência do filamento da lâmpada ligada. 13) Um ferro elétrico tem potência de 1000W e funciona ligado à tensão de 110V. a) Calcule o valor da corrente elétrica no circuito em funcionamento. b) Qual o significado do valor encontrado? 14) “Os metais de forma geral, tais como o ouro, o cobre, a prata, o ferro, e outros são fundamentais para a existência da sociedade moderna, não só pelo valor que possuem, mas principalmente pela utilidade que têm.” a) Ao ligar dois fios de cobre de mesma bitola, porém de comprimentos diferentes, numa mesma pilha, notei que o fio curto esquenta muito mais que o fio longo. Qual a explicação para este fato? b) Ao ligar dois fios de cobre de mesmo comprimento, porém de bitolas diferentes, numa mesma pilha, notei que o fio mais grosso esquenta mais que o fio mais fino. Qual a explicação para este fato? 15) É possível calcular o “consumo” de energia de uma residência sem usar a informação da conta? Caso sim que dados são necessários? 16) Numa residência um secador de 1200 W/127V foi usado durante 2 horas por dia durante 30 dias: a) Qual o “consumo” de energia devido ao secador neste mês? b) Qual o custo (1 KWh = R$ 0,50)?