Apostilha E.Basica, Notas de estudo de Engenharia Elétrica

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ELETRICIDADE

BÁSICA

CENTRO DE FORMAÇÃO PROFISSIONAL – JOÃO MOREIRA

SALLES

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Presidente da FIEMG

Robson Braga de Andrade

Gestor do SENAI

Petrônio Machado Zica

Diretor Regional do SENAI e

Superintendente de Conhecimento e Tecnologia

Alexandre Magno Leão dos Santos

Gerente de Educação e Tecnologia

Edmar Fernando de Alcântara

Elaboração

Rogério Silva Batista

Unidade Operacional

CFP-JMS

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9.1 1ªLEI DE KIRCHHOFF OU LEI DOS NÓS

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FIG 45 – DISTRIBUIÇÃO DA TENSÃO NO CIRCUITO

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Apresentação Apresentação

“Muda a forma de trabalhar, agir, sentir, pensar na chamada sociedade do

conhecimento. “

Peter Drucker

O ingresso na sociedade da informação exige mudanças profundas em todos os

perfis profissionais, especialmente naqueles diretamente envolvidos na produção,

coleta, disseminação e uso da informação.

O SENAI , maior rede privada de educação profissional do país,sabe disso , e

,consciente do seu papel formativo , educa o trabalhador sob a égide do conceito

da competência :” formar o profissional com responsabilidade no processo

produtivo, com iniciativa na resolução de problemas, com conhecimentos

técnicos aprofundados, flexibilidade e criatividade, empreendedorismo e

consciência da necessidade de educação continuada .”

Vivemos numa sociedade da informação. O conhecimento , na sua área

tecnológica, amplia-se e se multiplica a cada dia. Uma constante atualização se

faz necessária. Para o SENAI , cuidar do seu acervo bibliográfico, da sua infovia,

da conexão de suas escolas à rede mundial de informações – internet- é tão

importante quanto zelar pela produção de material didático.

Isto porque, nos embates diários,instrutores e alunos , nas diversas oficinas e

laboratórios do SENAI , fazem com que as informações, contidas nos materiais

didáticos, tomem sentido e se concretizem em múltiplos conhecimentos.

O SENAI deseja , por meio dos diversos materiais didáticos, aguçar a sua

curiosidade, responder às suas demandas de informações e construir links entre

os diversos conhecimentos, tão importantes para sua formação continuada!

Gerência de Educação e Tecnologia

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CAPÍTULO 1- Atomística CAPÍTULO 1- Atomística

1.1 Definição de átomo

Tudo que ocupa lugar na natureza e tem massa é matéria, sejam sólidos, líquidos

ou gases. Por exemplo, a água é matéria e está em estado líquido. Dividindo-se

consecutivas vezes uma porção de água, chega-se a uma gota. Continuando-se a

divisão, haveria um determinado momento em que, se fosse dividida novamente,

a água deixaria de existir e apareceriam, separados, os elementos que a

compõem.

A menor partícula em que se pode dividir um material sem se alterarem as suas

características básicas é chamada de molécula. As moléculas são constituídas

por elementos puros, diferentes ou não, que se agrupam para formá-las. Esses

elementos são chamados de átomos.

Pode-se afirmar que o átomo é o elemento básico de toda a natureza. Se um

átomo de hidrogênio, por exemplo, for dividido, deixará de ser o elemento

hidrogênio, ou seja, deixará de existir como matéria.

Então, átomo é o elemento básico da matéria

1.2 Estrutura do átomo

Os átomos são compostos de duas partes: núcleo e eletrosfera

O núcleo é a parte pesada do átomo e suas partículas não se movimentam.

A eletrosfera é a parte externa do átomo e tem suas partículas sempre

movimentando-se em volta do núcleo.

As partículas que formam o núcleo são: os prótons, que têm carga elétrica

positiva, e os nêutrons, que não têm carga elétrica.

As partículas que formam a eletrosfera são os elétrons, que têm carga elétrica

negativa.

Pode-se observar a estrutura do átomo através da ilustração a seguir

Fig. 1 – Estrutura do átomo

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Fig. 3 - Molécula

Características das Partículas:

Prótons: tem carga elétrica positiva e uma massa unitária.

Nêutrons: não tem carga elétrica mas tem massa unitária.

Elétrons: tem carga elétrica negativa e quase não possuem massa.

Partículas Fundamentais

Os físicos dividem as partículas atômicas fundamentais em três categorias:

quarks, léptons e bósons. Os léptons são partículas leves como o elétron.

Os bósons são partículas sem massa que propagam todas as forças do Universo.

O glúon, por exemplo, é um bóson que une os quarks e estes formam os prótons

e os nêutrons no núcleo atômico.

Os quarks se combinam para formar as partículas pesadas, como o próton e o

nêutron. As partículas formadas pelos quarks são chamadas hádrons. Tal como

outras partículas tem cargas diferentes, tipos diferentes de quarks tem

propriedades distintas, chamadas "sabores" e "cores" , que afetam a forma de

como eles se combinam.

Fig.4 – Partículas fundamentais do átomo

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CAPÍTULO 2 - Carga elétrica CAPÍTULO 2 - Carga elétrica

2.1 Origem da carga elétrica

Na natureza, os átomos encontram-se, normalmente, em equilíbrio elétrico nos

materiais, ou seja, com o mesmo número de prótons (+) e de elétrons (-),

conforme ilustração a seguir.

Fig. 5 – Átomo em equilíbrio

Quando o átomo perde elétrons, sai da situação de equilíbrio e fica com carga

elétrica positiva,. conforme ilustra a figura a seguir.

Fig. 6 – Átomo em desequilíbrio

Recebe, então, o nome de íon positivo ou cátion.

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CAPÍTULO 3 - Força eletromotriz CAPÍTULO 3 - Força eletromotriz

3.1 Considerações gerais

No estudo das Ciências, todo fenômeno que pode ser medido recebe o nome de

grandeza. No estudo da eletricidade, todo fenômeno que provoca ou é provocado

por efeitos elétricos, ou, ainda, contribui ou interfere nesses efeitos, é chamado de

grandeza elétrica.

3.2 - Definição

Para entender força eletromotriz, é necessário imaginar um material onde são

representados um átomo em cada ponta.

Da forma como se encontram na natureza, esses átomos e todo o material

estarão em equilíbrio elétrico, ou seja, com o mesmo número de prótons e de

elétrons, conforme demonstra a figura a seguir.

Fig. 8 – Material com átomos em equilíbrio

Se for retirado um elétron do átomo de uma das pontas, esta ficará com carga

elétrica positiva, ou seja, se tornará um potencial elétrico positivo. A ilustração a

seguir mostra a formação do potencial positivo.

Fig. 9 – Deslocamento de cargas

Acrescentando-se um elétron à outra ponta do material, esta ficará com carga

elétrica negativa, ou seja, se tornará um potencial elétrico negativo. Observa-se

na ilustração a seguir a formação do potencial negativo.

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Fig. 10 – Deslocamento de cargas

Assim, as duas pontas do material ficaram com potenciais elétricos diferentes:

positivo e negativo. Criou-se, então, uma diferença de potencial no material.

No momento em que é formada a diferença de potencial, começa a atuar a força

da natureza, que procura sempre manter os átomos em equilíbrio elétrico. Essa

força é capaz de movimentar, através do próprio material, os elétrons que estão

sobrando em uma ponta para a outra, onde estão faltando, e, por isso, recebe o

nome de força eletromotriz ou tensão.

A diferença de potencial (ddp) e a força eletromotriz (fem) ou tensão (U) podem

ser consideradas como uma só grandeza elétrica, porque aparecem ao mesmo

tempo ou sempre juntas.

Pelo fato de provocar o movimento dos elétrons, a grandeza elétrica "tensão" é

muito importante, pois a energia dos elétrons só é aproveitada, na prática, quando

os mesmos estão em movimento.

Portanto, tensão ( U )é a força que movimenta os elétrons.

Para produzir e manter a tensão em um circuito ou sistema elétrico, são utilizadas

máquinas adequadas, como geradores, baterias, pilhas, etc., chamadas fontes

geradoras.

3.3 Unidade de medida

Toda grandeza pode ser medida, isto é, comparada a um padrão ou unidade de

medida. Cada grandeza elétrica também tem sua unidade de medida.

Para medir tensão é utilizada a unidade volt, que tem como símbolo V

Entretanto, existem situações em que é necessário medir grandes valores de

tensão, como, por exemplo, nas linhas de transmissão que transportam energia

elétrica das usinas até as cidades. Nesses casos, é utilizado um múltiplo da

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