Construção civil eletricidade, Resumos de Física

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g o v e r n o d o e s t a d o d e s ã o p a u l o

Eletricista

1

Ele t ri cis ta

C o n s t r u ç ã o C i v i l

emprego

GOVERNO DO ESTADO DE SÃO PAULO

Geraldo Alckmin Governador

SECRETARIA DE DESENVOLVIMENTO ECONÔMICO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA

Rodrigo Garcia Secretário

Nelson Baeta Neves Filho Secretário-Adjunto

Maria Cristina Lopes Victorino Chefe de Gabinete

Ernesto Masselani Neto

Coordenador de Ensino Técnico, Tecnológico e Profissionalizante

Antonio Rafael Namur Muscat Presidente da Diretoria Executiva Hugo Tsugunobu Yoshida Yoshizaki Vice-presidente da Diretoria Executiva

Gestão de Tecnologias aplicadas à Educação

Direção da Área Guilherme Ary Plonski Coordenação Executiva do Projeto Angela Sprenger e Beatriz Scavazza Gestão do Portal Luiz Carlos Gonçalves, Sonia Akimoto e Wilder Rogério de Oliveira Gestão de Comunicação Ane do Valle

Gestão do processo de produção editorial

Gestão Editorial Denise Blanes Equipe de Produção Assessoria pedagógica: Ghisleine Trigo Silveira Editorial: Airton Dantas de Araújo, Beatriz Chaves, Camila De Pieri Fernandes, Carla Fernanda Nascimento, Célia Maria Cassis, Daniele Brait, Fernanda Bottallo, Lívia Andersen, Lucas Puntel Carrasco, Mainã Greeb Vicente, Patrícia Maciel Bomfim, Patrícia Pinheiro de Sant’Ana, Paulo Mendes e Sandra Maria da Silva Direitos autorais e iconografia: Aparecido Francisco, Beatriz Blay, Hugo Otávio Cruz Reis, Olívia Vieira da Silva Villa de Lima, Priscila Garofalo, Rita De Luca e Roberto Polacov Apoio à produção: Luiz Roberto Vital Pinto, Maria Regina Xavier de Brito, Valéria Aranha e Vanessa Leite Rios Diagramação e arte: Jairo Souza Design Gráfico

Fundação Carlos Alberto Vanzolini

Concepção do programa e elaboração de conteúdos

Geraldo Biasoto Jr. Diretor Executivo

Lais Cristina da Costa Manso Nabuco de Araújo Superintendente de Relações Institucionais e Projetos Especiais

Coordenação Executiva do Projeto José Lucas Cordeiro

Equipe Técnica Ana Paula Alves de Lavos, Bianca Briguglio, Dilma Fabri Marão Pichoneri, Emily Hozokawa Dias, Karina Satomi, Laís Schalch, Selma Venco e Walkiria Rigolon Textos de Referência Maria Helena de Castro Lima

Fundação do Desenvolvimento Administrativo – Fundap

Secretaria de Desenvolvimento Econômico, Ciência e Tecnologia

Coordenação do Projeto Juan Carlos Dans Sanchez

Equipe Técnica Cibele Rodrigues Silva e João Mota Jr.

Agradecemos aos seguintes profissionais e instituições que colaboraram na produção deste material:

CTP, Impressão e Acabamento Imprensa Oficial do Estado de São Paulo

Anamaco, Arnaldo Borges da Silva Filho, Jhone da Silva, Marcelo Bonetti e Rima Yehia

Caro(a) Trabalhador(a)

Você inicia um novo caminho rumo à construção de novas aprendizagens.

O objetivo do Programa Via Rápida Emprego é ampliar seus conhecimentos, para além dos conteúdos específicos da ocupação de eletricista.

Este Programa parte do princípio de que é muito importante que o estudante- -trabalhador aprenda as técnicas relacionadas à ocupação. Porém, entendemos que igualmente importante é compreender como os conhecimentos sobre essa área avançaram ao longo do tempo, como está o mercado de trabalho da ocupação, o que se espera que o trabalhador saiba para exercê-la, como desenvolver o trabalho por conta própria, entre outros aspectos.

Também acreditamos que você já tem muitos conhecimentos, experiências e vivências, e tudo isso será valorizado e potencializado neste curso. Nele, você terá a oportunidade de aprender sobre o ofício de eletricista, conhecendo o seu histórico, desde sua origem até os dias de hoje.

A Unidade 1 trata de como o conhecimento sobre eletricidade foi construído ao longo dos anos.

Na Unidade 2, partindo do levantamento de suas experiências, você aprenderá mais sobre os conhecimentos necessários para o exercício da atividade de eletricista.

As ferramentas e os materiais básicos para o exercício do trabalho de eletricista são tema da Unidade 3.

A Unidade 4 vai tratar de um tema fundamental para todas as ocupações: a segurança do trabalho; e buscaremos mostrar como esse aspecto é particularmente importante quando se trata da ocupação de eletricista.

O planejamento de serviços elétricos é assunto da Unidade 5. Você vai saber como identificar as necessidades do cliente, definir o tipo e a quantidade de material a ser utilizado, elaborar um cronograma com a previsão de quanto tempo levará para concluir o trabalho e, ainda, preparar o orçamento do trabalho para apresentação ao cliente.

Na Unidade 6, você vai estudar os principais conceitos que fazem parte dos estudos de eletricidade e que serão fundamentais para você exercer esta ocupação.

Você está pronto para começar? Então, mãos à obra!

S u m á r i o

Unidade 1 9

Alguns trAços dA históriA dA eletricidAde

Unidade 2 35

os conhecimentos dA ocupAção e os próprios conhecimentos

Unidade 3 47

As ferrAmentAs de trAbAlho do eletricistA

Unidade 4 55

trAbAlhAr com segurAnçA

Unidade 5 65

plAnejAr serviços elétricos

Unidade 6 73

revisão e AmpliAção de conceitos

Eletricista 1 Arco Ocupacional C o n s t r u ç ã o C i v i l 9

un i d a d e 1

Alguns traços da

história da eletricidade

Em geral, quando falamos de eletricidade, o que nos vem à cabeça?

Um choque? Um raio? Ou as cidades e suas ruas iluminadas; os fios que percorrem toda a cidade fixados em postes; aparelhos elétricos em funcionamento; chuveiros elétricos com água quen- te; motores elétricos trabalhando e movimentando a produção industrial e agrícola; MP3, tablets , computadores, televisões ligadas trazendo informação de todo o mundo para dentro de nossas casas? Carros, ônibus, trens e metrôs, movidos a eletri- cidade; baterias e pilhas que mantêm em funcionamento brin- quedos, relógios, máquinas fotográficas, filmadoras, telefones celulares; transformadores de tensão e corrente; carregadores de baterias e pilhas...

© Clóvis Ferreira/Pulsar Imagens

10 Arco Ocupacional C o n s t r u ç ã o C i v i l Eletricista 1

Há, ainda, muitos outros exemplos. Para se ter uma ideia, pense em tudo que você fez hoje, desde a hora em que acor- dou: Quantas coisas utilizou que dependem de eletricidade? Não é exagero pensar que quase todos os confortos e comodidades de que desfrutamos hoje dependem da descoberta da eletricidade e de seu desenvolvimento pos- terior. Parece difícil acreditar que muitos e muitos anos se passaram antes de tudo isso se tornar realidade. E saiba, foram muitos anos mesmo! Pois a história da hu- manidade tem milhões de anos e o homem sempre convi- veu com fenômenos de natureza elétrica tão grandiosos como os raios ou pequenos como as centelhas e faíscas geradas ao bater duas pedras (uma na outra), mas foi so- mente por volta do século VI (6) a.C. (antes de Cristo), em um lugar chamado Grécia, que foram dados os primeiros passos em direção à descoberta da eletricidade como nós a conhecemos hoje. Outro aspecto difícil de imaginar é que a eletricidade não surgiu associada às tomadas e à luz elétrica. Isso, que para nós é tão normal, demorou muito a ser inventado e trouxe mudanças que os homens que viveram no passado jamais puderam sonhar. O estudo da eletricidade se iniciou a par- tir de uma curiosa capacidade que alguns objetos adquirem se forem atritados com outros. Após o atrito, eles passam a atrair ou repelir outros objetos, e isso depende de quais objetos são atritados e também de quais são colocados em sua proximidade. Voltaremos a conversar sobre isso, pois se trata de um ramo da eletricidade, chamado eletrostática, que teve grande importância no início do desenvolvimento da eletricidade, mas hoje apresenta pouca relevância, pois as grandes transformações que ocorreram quanto ao conhe- cimento da eletricidade se deram pelo entendimento da eletrodinâmica, que permitiu, posteriormente, compreender e unir eletricidade e magnetismo. O conceito de eletricidade tem a ver com a produção de energia envolvendo cargas elétricas e a passagem de corren- te elétrica. E foi preciso muitos séculos de estudo até

Conceito: Forma de expres- são de um conhecimento que é reconhecido e compar- tilhado universalmente. Século: 100 anos.

12 Arco Ocupacional C o n s t r u ç ã o C i v i l Eletricista 1

É porque a energia se transforma que podemos reaproveitar a energia elétrica, que percorre centenas ou milhares de quilômetros até chegar às casas, e transformá-la em outras formas de energia que necessitamos. Por exemplo, para tomarmos um banho quente nos chuveiros elétricos, a energia elétrica é transformada em térmica; ou para movimentar o motor de um liquidificador, a energia elétrica se transforma em energia mecânica.

Vamos retomar a história do desenvolvimento do conhecimento humano sobre a eletricidade?

Por volta do ano 500 a.C. (antes de Cristo), quase nada se sabia sobre a eletricidade, embora alguns povos já tivessem conhecimentos bastante avançados em outras (e variadas) áreas:

• Os chineses, por exemplo, inventaram o papel, a bússola e a pólvora; e no ano 3000 a.C. (antes de Cristo) tinham uma sociedade imperial organizada. As artes na China também eram muito desenvolvidas. Os chineses se destacavam na ar- quitetura, na escultura e na pintura, usando, em geral, cores fortes e brilhantes.
• Os egípcios conheciam a arte e as técnicas de construção com pedras, e fizeram uso dessa técnica produzindo grandiosas construções.
• Uma parte dos povos que viviam no Oriente Médio conhecia muito sobre núme- ros e consta que um dos alfabetos mais antigos do mundo foi criado nessa região, em um lugar chamado Ugarit, ao norte da Síria.

Pedra com inscrições em alfabeto cuneiforme.

© Album Art/Latinstock

Eletricista 1 Arco Ocupacional C o n s t r u ç ã o C i v i l 13

• Já os macedônios, como parte do povo que vivia na região onde hoje é a Grécia, eram peritos na arte da guerra.

Enfim, havia muito conhecimento sendo desenvolvido no mundo.

E foi nessa época, por volta do ano 600 a.C. (antes de Cristo), na Grécia, que um filósofo e matemático chamado Tales (que nasceu na cidade de Mileto) fez expe- riências que marcaram o início do estudo da eletricidade.

Ele percebeu que, esfregando lã de carneiro em âmbar, este passava a atrair pequenos pedaços de palha e de madeira. Começou então a experimentar se outros materiais se comportavam como o âmbar, com a capacidade de atrair objetos depois de atritados.

Tales de Mileto, c. 625 a.C.–558 a.C. (antes de Cristo).

600 a.C.

No Egito, surgem as 1as^ construções de pedra em for- ma de tijolos.

2800 a.C.

Na China, inven- ção da bússola.

2000 a.C.

Na Síria, em Ugarit, surge o 1º alfabeto.

1500 a.C. 700 a.C.

Na Grécia, Tales de Mileto faz as 1as^ experiências de eletricidade.

Na Fenícia, sur- gem as 1as^ embar- cações com 2 fileiras de remos de cada lado.

© NYPL/Science Source/Getty Images

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tico, ou seja, uma máquina que gera eletricidade estática ao atritar objetos para eletrizá-los.

Veja a seguir como era a máquina construída por Guericke; como se deu sua evo- lução, com a construção de um gerador eletrostático mais moderno e potente em 1931, pelo físico Robert Jemison van de Graaff (1901-1967); e como se reproduz seus efeitos nos dias de hoje.

Atividade 1 É hora de experimentar

Vamos fazer uma experiência bastante simples para observar como a energia elétri- ca pode ser gerada pelo atrito.

1. O primeiro passo é cortar alguns pedaços de papel bem pequenos e deixá-los espalhados sobre uma mesa ou bancada de madeira.
2. Em seguida, cada aluno receberá um pedaço de plástico e deverá esfregá-lo no próprio cabelo algumas dezenas de segundos.

Gerador eletrostático Simulação de umgerador eletrostático. de van de Graaff.

Máquina construída por Guericke.

© Bettmann/Corbis/Latinstock

© Photolibrary/Glow Images

© Mark Burnett/Photoresearchers/Photoresearchers/Latinstock

16 Arco Ocupacional C o n s t r u ç ã o C i v i l Eletricista 1

1. Agora, aproxime o plástico dos pedaços de papel e observe.
2. Registre os resultados da experiência e suas conclusões.
3. Discuta com os colegas. Todos chegaram ao mesmo resultado? Por que isso aconteceu?

Se você tiver oportunidade, visite:

1. A Estação Ciênciade São Paulo, disponível em: da Universidade , acesso em: 14 maio 2012.
2. O Parque Sabina, da Prefeitura de Santo André, disponível em: , acesso em: 14 maio
3. Durante a semana ele é aberto apenas para escolas, mas nos fins de semana abre para o público em geral. Nesses locais, você poderá ver várias experiências e conhecer muito sobre as ciências físicas e naturais; até mesmo ficar com os “cabelos em pé”, como os da imagem reproduzida anteriormente.

As ciências da natureza e o conhecimento científico Podemos dizer – ao tratar- mos de ciências da natureza

• que um conhecimento é científico quando a mesma ideia pode ser verificada em diferentes momentos e con- textos, desde que mantidas algumas condições predeter- minadas. No caso desse experimento, as condições eram que todos trabalhassem usando os mes- mos materiais: plástico, cabe- lo humano e pequenos peda- ços de papel. Isso ocorrendo, todos chega- rão aos mesmos resultados.

Para lembrar a história No século XVIII (18), a ciência e a técnica passaram por muitas mu- danças; e, com isso, também mudou a forma de produzir bens e serviços. Era a chamada Revolução Industrial. São características desse período:

• novas relações de trabalho, com máquinas ocupando o lugar de par- te do trabalho humano e a disseminação do trabalho assalariado;
• novas relações políticas, com a perda de poder da nobreza e do clero (Igreja) e a ascensão de uma nova elite política nas cidades: a burguesia;
• novas relações sociais e econômicas, com a separação entre aque- les que eram donos dos meios de produção (máquinas, ferramen- tas etc.) e os que sabiam trabalhar com eles; e a dominância do modo de produção capitalista.

18 Arco Ocupacional C o n s t r u ç ã o C i v i l Eletricista 1

1. Discutam com a classe as respostas de vocês e vejam se todos têm a mesma opinião.

Para resumir A essa altura, as principais descobertas nesse assunto eram as seguintes:

1. A de que existem duas possibilidades de gerar eletricidade: a) Eletrização por atrito: quando se atrita um objeto em outro, desde que ambos sejam compostos de materiais distintos, eles ganham eletricidade (carga elétrica). b) Eletrização por contato: quando se encosta um objeto eletrizado em um “neutro” (não eletrizado), o primeiro cede uma parte de sua eletricidade (carga) para o segundo e os dois se tornam eletrizados.
2. E a de que existem dois tipos de produtos ou objetos: os que conduzem a eletricidade e os que a isolam e não permitem que ela seja conduzida para outros corpos.

Eletricidade vítrea e eletricidade resinosa

Conhecendo os trabalhos de Guericke e de Gray, e buscando aprimorar essas teorias, um químico francês chamado Charles Du Fay (1698-1739) pesquisou vários mate- riais e identificou outros condutores e isolantes elétricos.

Percebeu que poderiam ocorrer diferentes fenômenos com um mesmo material. Ele poderia atrair outro corpo ou então repeli-lo, dependendo do material com o qual foi atritado. Enquanto dois objetos eletrizados por atrito com o vidro se repeliam, qualquer um deles poderia atrair objetos eletrizados com o âmbar. O mesmo poderia ser identificado para dois objetos que fossem atritados com o âmbar: eles iriam se repelir, mas atrairiam objetos que fossem atritados com o vidro. Assim, estabeleceu que haveria duas formas de eletricidade (a vítrea e a resinosa), e que dois corpos carregados com o mesmo tipo de eletricidade se repeliam (afastavam), enquanto dois corpos carregados com formas de eletricidade distin- tas se atraíam.

Pela primeira vez, falava-se de dois tipos de eletricidade (e por isso havia a possibi- lidade de os objetos se repelirem ou atraírem). E essa constatação possibilitou que, mais tarde, se identificasse a existência de dois tipos de cargas elétricas, hoje deno- minadas positivas e negativas.

Acumuladores de eletricidade

O próximo passo importante nesse caminho da ciência foi a descoberta de uma forma de “guardar” ou armazenar a eletricidade, para usá-la quando fosse necessá- rio. Isso foi possível com a invenção do condensador ou capacitor, um dispositivo capaz de guardar cargas elétricas.

Eletricista 1 Arco Ocupacional C o n s t r u ç ã o C i v i l 19

Dois cientistas (o holandês Pieter van Musschenbroek [1692-1761], na cidade ho- landesa de Leyden, e o alemão Ewald Georg von Kleist [c. 1700-1748], na Pomerâ- nia, atual Alemanha) tiveram destaque nesse campo. Ambos fizeram experiências muito semelhantes, praticamente na mesma época. E, ao custo de alguns choques, aprenderam que a eletricidade produzida por uma máquina eletrostática (ou gerador) poderia ser acumulada.

Seus experimentos envolveram jarros de vidro, água e pedaços de metal. Falando de forma simplificada, eles conseguiram manter eletrizado, por um tempo maior, um metal preso numa garrafa de vidro preenchida com água. O metal ficava em parte dentro da garrafa, mergulhado na água apenas com uma ponta para fora. Essa ponta era eletrizada por contato (com um gerador eletrostático) e permanecia ele- trizada por muito mais tempo do que se estivesse fora da garrafa. Nasciam assim os primeiros acumuladores de eletricidade.

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