Baixe eletrotécnico e outras Notas de estudo em PDF para Eletrotécnica, somente na Docsity!
Rua Maruim, nº 587 Bairro: Centro – Aracaju/SE – CEP 49.010-160 PABX: (79) 3222-
FUNDAMENTOS DE ELETROTÉCNICA
1. CONSTITUIÇÃO DA MATÉRIA
Matéria é tudo aquilo que possui massa e ocupa lugar no espaço. A matéria é constituída de moléculas que por sua vez, são formadas de átomos. O átomo é constituído de um núcleo e eletrosfera, onde encontramos os: Elétrons Prótons Neutros
FIGURA 1: Estrutura do átomo. Portanto, o átomo é formado por: Elétron: é a menor partícula encontrada na natureza, com carga negativa. Os elétrons estão sempre em movimento em suas órbitas ao redor do núcleo. Próton: é a partícula encontrada na natureza com carga positiva. Situa-se no núcleo do átomo. Nêutron: são partículas eletricamente neutras, ficando situadas no núcleo do átomo, juntamente com os prótons. Eletricidade é o fluxo de elétrons de átomo para átomo em um condutor.
TURMA: 01
CURSO TÉCNICO EM ELETROMENÂNICA
PROFESSOR:
Eduardo Gabriel Ramos de Oliveira
Rua Maruim, nº 587 Bairro: Centro – Aracaju/SE – CEP 49.010-160 PABX: (79) 3222-
FIGURA 2: Toda matéria é constituída de átomos. Para entendê-la, deve-se pensar na menor parte da matéria, o átomo (figura 2). Todos os átomos têm partículas chamadas elétrons, que descrevem uma órbita ao redor de um núcleo com prótons. O elemento mais simples é o hidrogênio. Como podemos ver na figura 2 (a), seu átomo tem um único elétron em órbita ao redor do núcleo, com um próton. Um dos mais complexos elementos é o urânio, que tem 92 elétrons em órbita ao redor de um núcleo com 92 prótons. Cada elemento tem sua própria estrutura atômica, porém cada átomo de um mesmo elemento tem igual número de prótons e elétrons.
FIGURA 3: Estrutura do átomo de cobre. O elemento cobre é muito empregado em sistemas elétricos, porque é um bom condutor de eletricidade. Essa conclusão pode ser facilmente verificada observando-se a figura 3. O átomo de cobre contém 29 prótons e 29 elétrons. Os elétrons estão distribuídos em quatro camadas ou anéis.
Rua Maruim, nº 587 Bairro: Centro – Aracaju/SE – CEP 49.010-160 PABX: (79) 3222-
de mesmo sinal se repelem. Se ambas as cargas fossem positivas ocorreria o mesmo fenômeno.
Figura 4: Cargas de mesmo sinal se repelem.
O que ocorreria se um bastão carregado negativamente fosse aproximado de uma bola carregada positivamente? Pela figura 5, nota-se que a bola se movimentaria em direção do bastão, sendo atraída por ele (da mesma forma, um bastão carregado positivamente atrairia uma bola carregada negativamente). Então, fica claro que: cargas de sinais contrários se atraem.
Figura 5: Cargas de sinal contrário se atraem.
Em resumo: Elétrons podem ser levados a abandonar seus átomos em muitos materiais; Uma carga elétrica advinda, por exemplo, de fricção é necessária para causar a fuga dos elétrons de seus respectivos átomos;
Rua Maruim, nº 587 Bairro: Centro – Aracaju/SE – CEP 49.010-160 PABX: (79) 3222-
Cargas de mesmo sinal se repelem e cargas de sinal contrário se atraem. O que aconteceria, por exemplo se um pedaço de fio de cobre fosse submetido a uma carga positiva em um extremo e a uma carga negativa no outro? O fio de cobre contém bilhões de átomos com eletros. Um desses elétrons próximo ao pólo positivo seria atraído por essa carga e abandonaria seu átomo. Esse átomo se tornaria carregado positivamente e atrairia um elétron do próximo, que se carregaria positivamente e assim por toda a extensão do condutor. O resultado integrado é uma movimentação (fluxo) de elétrons através do condutor entre o pólo negativo (-) e o pólo positivo (+).
- CORRENTE ELÉTRICA
Num átomo existem várias órbitas.
FIGURA 6: Órbitas de um átomo. Os elétrons mais próximos do núcleo têm maior dificuldade de se desprenderem de suas órbitas, devido à atração exercida pelo núcleo. Assim os chamamos de elétrons presos. Os elétrons mais distantes do núcleo (última camada) têm maior facilidade de se desprenderem de suas órbitas porque a atração exercida pelo núcleo é pequena, assim recebem o nome de elétrons livres. Portanto, os elétrons livres se deslocam de um átomo para outro de forma desordenada, nos materiais condutores. Considerando-se que nos terminais do material abaixo temos de um lado o pólo positivo e do outro o pólo negativo, o movimento dos elétrons toma um determinado sentido, da seguinte maneira: Os elétrons (-) são atraídos pelo pólo positivo e repelidos pelo negativo. Assim, os elétrons livres passam a ter um movimento ordenado (todos para a mesma direção).
Rua Maruim, nº 587 Bairro: Centro – Aracaju/SE – CEP 49.010-160 PABX: (79) 3222-
2.2 Múltiplos e submúltiplos
Exemplo: I = 2mA = 0,002A I = 6kA = 6000A
- TENSÃO ELÉTRICA
É a força, ou pressão elétrica, capaz de movimentar elétrons ordenadamente num condutor. Vamos fazer uma analogia com a instalação hidráulica mostrada na figura 9. O reservatório A está mais cheio que o reservatório B, portanto o reservatório A “empurra” a água para B, até que se igualem as pressões hidráulicas.
FIGURA 9: Pressão hidráulica.
Rua Maruim, nº 587 Bairro: Centro – Aracaju/SE – CEP 49.010-160 PABX: (79) 3222-
Supondo dois corpos A e B, que possuem cargas elétricas diferentes. O corpo A tem maior número de elétrons do que o corpo B; então dizemos que ele tem maior “potencial elétrico”. Há uma maior diferença de potencia elétrico (d.d.p.).
Ligando-se os corpos A e B com um condutor, o “potencial elétrico” de A empurra os elétrons para B, até que se igualem os potenciais. Comparando-se os dois casos, podemos dizer que o potencial elétrico é uma “pressão elétrica” que existe nos corpos eletrizados.
Então, podemos dizer que: tensão elétrica é a pressão exercida sobre os elétrons para que estes se movimentem. O movimento dos elétrons através de um condutor é o que chamamos de corrente elétrica.
Para que haja corrente elétrica é necessário que haja uma diferença de potencial entre os pontos ligados. Os elétrons são “empurrados” do potencial negativo para o potencial positivo.
Rua Maruim, nº 587 Bairro: Centro – Aracaju/SE – CEP 49.010-160 PABX: (79) 3222-
condutividade elétrica, também oferecem resistência à passagem da corrente, embora m escala bem menor. O símbolo utilizado para sua representação é a letra grega ômega (Ω).
4.1 Múltiplos e submúltiplos
5 - LEIS DE OHM
Um cientista chamado George Simon Ohm, através de diversas experiências, conseguiu relacionar entre si as seguintes grandezas em um mesmo material: tensão - corrente - resistência - dimensões. Tensão; Corrente; Resistência; Dimensões do material. George Ohm ligou um pedaço de um determinado material em uma fonte de tensão variável, como mostra a figura 10.
Rua Maruim, nº 587 Bairro: Centro – Aracaju/SE – CEP 49.010-160 PABX: (79) 3222-
Figura 10: Experiência de George Simon Ohm. Para cada valor de tensão V, mediu-se a corrente I correspondente, como mostra a seguinte tabela 1:
TENSÃO CORRENTE
V 1 I 1
V 2 I 2
V 3 I 3
V 4 I 4
VN IN
TABELA 1:
Ele notou que a razão entre as tensões e correntes resultavam num valor constante:
V I 11 = V I 22 = V I 33 = V I NN = cons tan te
Em seguida, ele repetiu várias vezes esta experiência, mudando tanto o material utilizado como suas dimensões, chegando aos seguintes resultados:
MATERIAIS DIMENSÕES RESULTADO
diferentes iguais constantes diferentes iguais diferentes constantes diferentes TABELA 2:
Dessa forma chegou-se a duas importantes conclusões: 1 - A constante resultante da relação tensão/corrente corresponde à resistência elétrica (R) do material; 2 - A resistência elétrica depende tanto do material como de suas dimensões.
Essas conclusões deram origem às 1ª e 2ª leis de Ohm.
5.1 – Primeira Lei de Ohm
Rua Maruim, nº 587 Bairro: Centro – Aracaju/SE – CEP 49.010-160 PABX: (79) 3222-
Então, com a resistência elétrica, é possível controlar a intensidade da corrente elétrica fornecida por uma fonte de alimentação, isto é, quanto maior a resistência, menor a corrente, e vice-versa. Em resumo, a Primeira Lei de Ohm pode ser escrita matematicamente das três formas a seguir:
V = R. I I = (^) R^ V^ R = VI
EXEMPLO:
a) Numa resistência elétrica, aplica-se uma tensão de 90V. Qual o seu valor, sabendo-se que a corrente que passa por ela é de 30mA?
R = V I^ ⇒R = (^30) x^9010 - 3 ⇒R = 3 kΩ
b) Por uma resistência de l,5 MΩ, passa uma corrente de 350 nA. Qual o valor da tensão aplicada? V = R. I ⇒ V = 1,5 x 10^6 x 350-9^ ⇒ V = 525 mV
c) Conectando-se uma pilha de 1,5V em uma lâmpada, cuja resistência de filamento é de 100 Ω, qual a corrente que percorre o circuito?
I = (^) R^ V^ ⇒I = 1001 ,^5 ⇒I = 15mA
Rua Maruim, nº 587 Bairro: Centro – Aracaju/SE – CEP 49.010-160 PABX: (79) 3222-
5.2 – Segunda Lei de Ohm
A resistência elétrica R de um material é diretamente proporcional ao produto de
sua resistividade elétrica ρ pelo seu comprimento L, e inversamente proporcional à
área A de sua seção transversal.
A
L
R
CARACTERÍSTICAS DOS PRINCIPAIS CONDUTORES
MATERIAL RESITIVIDADE (^ ρ^ )
Alumínio 0, Bronze 0, Cobre 0, Ouro O, Prata 0, Latão 0,
6. POTÊNCIA ELÉTRICA
Quando ligamos um aparelho a uma fonte de eletricidade, produz-se uma certa quantidade de “trabalho”, às custas da energia elétrica que se transforma. Por exemplo: O motor de um ventilador transforma a energia elétrica em energia mecânica, provocando um giro na hélice e consequentemente circulação forçada do ar. O aquecimento de ferro de passar roupa se processa porque na resistência do mesmo se verifica uma transformação de energia elétrica em energia térmica (calor). Ainda como exemplo, temos a lâmpada que, através de um filamento interno, transforma a energia elétrica em energia luminosa. Potência elétrica ou mecânica é a rapidez com se faz trabalho. Podemos considerar, para facilitar o entendimento, como capacidade de produzir trabalho que uma carga possui. A potência da carga depende de outras grandezas, que são: R (resistência) e V (tensão aplicada). Uma vez aplicada uma tensão à resistência teremos a corrente I. Assim, podemos dizer que a potência depende da corrente.
Rua Maruim, nº 587 Bairro: Centro – Aracaju/SE – CEP 49.010-160 PABX: (79) 3222-
7. ENERGIA ELÉTRICA
É a energia “consumida”. Podemos ainda dizer que ela representa o trabalho realizado por um aparelho elétrico. Na verdade, a energia está presente na natureza de várias formas e o que fazemos e transformá-la para a produção de trabalho. Na natureza nada se perde, tudo se transforma. Veja alguns exemplos de formas de energia que encontramos na natureza: Sola; Luminosa; Hidráulica; Mecânica; Eólica.
7.1 Exemplo de transformação de energia
Uma quantidade de água armazenada numa represa possui energia hidráulica em potencial, que pode ser transformada em energia mecânica, fazendo girar o gerador, estará transformando energia mecânica em energia elétrica. A energia elétrica por sua vez, é levada aos consumidores, onde por sua vez, é transformada nas mais variadas formas de energia: térmica, mecânica, luminosa, etc.
Rua Maruim, nº 587 Bairro: Centro – Aracaju/SE – CEP 49.010-160 PABX: (79) 3222-
A energia elétrica depende da potência elétrica da carga (P) e do tempo (t) em que a mesma ficou ligada.
E(Wh) = P(W) x t(h)
E(kWh) = P(W) x t (h)
BIBLIOGRAFIA
ALBUQUERQUE, Rômulo Oliveira. Análise de Circuitos em Corrente Contínua. São Paulo. Ed. Érica. 1987.
RAMALHO, F; FERRARO, N; SOARES, P. Os Fundamentos da Física. São Paulo. Ed. Moderna. 1999.
SENAI. CPM – Programa de Certificação de Pessoal de Manutenção – Elétrica. Espírito Santo. 1996.
CNPNSP – Eletricidade Básica. Rio de Janeiro. 2004.
