Fluxo de Corrente Elétrica: Tipos, Conceitos e Aplicações, Slides de Circuitos Elétricos

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Lista de Figuras

Figura 1 – Circuito simples - Fonte: O Blog do Mestre (www.oblogdomestre.com.br)................................................................... 6 Figura 2 – Átomo e sua constituição – Fonte: Blog Lei de Ohm(www.leideohm.blogspot.com.br) ....................................................... 8 Figura 3 – Materiais existentes em um fio condutor - Fonte: Tecnologia do Globo (www.tecnologiadoglobo.com) ......................................................... 9 Figura 4 – Conceito de corrente elétrica – Fonte: pinimg.com ...................... Figura 5 – Analogia da tensão elétrica. - Fonte: www.bosontreinamentos.com.br .............................................................. Figura 6 - Circuito simples em série - Fonte: www.energiaeletrica.net .......... Figura 7 – Circuito alternado simples – Fonte: Wikipédia (www.wikipedia.com) ........................................................................................................... Figura 8 – Gerador de CA – Fonte: Wikipédia (www.wikipedia.com) ............. Figura 9 – Tipos de ondas - Fonte: BZ Tech (www.bztech.com.br ................. Figura 10 - Corrente Contínua – Fonte: Só Física (www.sofisica.com.br) ....... Figura 11 – Símbolo terra – Fonte: (www.pantojaindustrial.com) ................. 22 Figura 12 – Aterramento – Fonte: (www.pantojaindustrial.com .................... Figura 13 – Aterramento – Fonte: www.eletricistabrasil.com.br ................... 22 Figura 14 – Tomada padrão Brasil - Fonte: www.foxlux.com.br .................... Figura 15 – Circuito em série – Fonte: cfq-carolina-torres-9a.blogspot.com.br ........................................................................................................... Figura 16 - Circuito em paralelo – Fonte: cfq-carolina-torres- 9a.blogspot.com.br ................................................................................ Figura 17 – Símbolo R de Resistência – Fonte: Murall (www.murall.com.br) .. Figura 18 – Circuito com resistência – Fonte: Embarcados (www.embarcados.com.br) ..................................................................... Figura 19 – Analogia Ohm, Amp e Volt – Fonte: www.mundodaeletrica.com.br ........................................................................................................... Figura 20 – Resistor usada em circuitos – Fonte: (alunosonline.uol.com.br) ..

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Figura 21 – Fórmula de Lei de Ohm – Fonte: www.mundodaeletrica.com.br/lei- de-ohm ................................................................................................. Figura 22 – Fórmula de Lei de Ohm – Fonte: www.dreaminc.com.br/sala_de_aula/lei-de-ohm/....................................... Figura 23 - Energia Elétrica - Fonte: Energy Book(www.energybook.info) ..... Figura 24 – Unidades Elétricas – Fonte: Blog do Eletricista (www.blogdeletricista.blogspot.com.br) ....................................................

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Quando você liga uma luz na sua residência, você está conectando uma fonte de Energia (geralmente fornecida pela sua companhia de energia ou por um sistema fotovoltaico) a uma lâmpada. Isso é conhecido como circuito elétrico.

Os sistemas elétricos, como os circuitos em sua casa, usam uma corrente padrão para fazer coisas como lâmpadas trabalharem. Os sistemas eletrônicos controlam a corrente elétrica, mudando suas flutuações, direção e tempo de várias maneiras, a fim de realizar uma variedade de funções. Este controle é o que distingue os sistemas elétricos.

Corrente Elétrica

A corrente elétrica é o fluxo de cargas elétricas carregadas por pequenas partículas chamadas elétrons. Então, onde exatamente você encontra elétrons e como eles se movimentam?

Você encontra a resposta dando uma espiada dentro do átomo. Os átomos são os blocos de construção natural de tudo. Eles são tão pequenos que você pode encontrar milhões deles em uma única partícula de poeira! Os elétrons são encontrados em todos os átomos no universo, fora do centro do átomo, ou núcleo.

Todos os elétrons têm uma carga elétrica negativa e são atraídos para partículas positivamente carregadas, conhecidos como prótons, que existem dentro do núcleo. A carga elétrica é uma espécie de força dentro de uma partícula, e as palavras “positivo” e “negativo” são usadas para descrever as duas forças diferentes que expõem tal efeito.

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Em circunstâncias normais, um número igual de prótons e elétrons residem em cada átomo, e o átomo é dito ser eletricamente neutro.

Força Eletromagnética

A força entre os prótons e os elétrons, é conhecida como força eletromagnética , e age uma como cola invisível, mantendo as partículas atômicas juntas, como a força gravitacional da terra mantém a lua à vista. Os elétrons mais próximos do núcleo são mantidos no átomo com uma força maior do que os elétrons mais distantes do núcleo, e alguns átomos se agarram aos seus elétrons externos com uma grande força, enquanto outros são um pouco mais relaxados.

Materiais como o ar, a madeira e o plástico, nos quais os elétrons estão todos firmemente ligados são isolantes - eles não gostam de deixar seus elétrons serem facilmente transportados por uma corrente elétrica. No entanto, outros

Figura 2 – Átomo e sua constituição – Fonte: Blog Lei de Ohm(www.leideohm.blogspot.com.br)

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energia mecânica. Desta forma, você faz o brilho do filamento, a rotação do motor ou a vibração do diafragma do alto-falante.

Como você não pode ver as massas de elétrons, (e espero que também não queira tocar), tente pensar sobre a água para ajudar a fazer sentido.

Uma única gota de água não pode fazer muito para ajudar um grupo inteiro de gotas de água para trabalhar em uníssono, temos que uní-las através de um cano, direcionar o fluxo de água para um objeto (por exemplo, uma roda de água), e você pode colocar a energia da água resultante para um bom uso.

Assim como milhões de Gotas de água que se movem na mesma direção constituem uma corrente, também milhões de elétrons se movendo na mesma direção resultam em uma corrente elétrica. Dessa maneira, Benjamin Franklin veio com a ideia de que a eletricidade age como um líquido e tem propriedades semelhantes, como corrente e pressão.

Figura 4 – Conceito de corrente elétrica – Fonte: pinimg.com

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Tensão

Pense na tensão como pressão elétrica. Assim como a pressão da água empurra a água através de válvulas, a tensão envia elétrons através de fios e outros componentes do circuito. Quanto maior for a pressão, mais forte será o impulso e, portanto, quanto maior for a tensão, mais forte a corrente elétrica que é empurrada através de um circuito.

Você também pode ouvir os termos diferença de potencial, potencial de voltagem, potencial ou queda de tensão. Tente não deixar que esses termos diferentes o confundam. Nós discutiremos isso um pouco mais a frente.

Figura 5 – Analogia da tensão elétrica. - Fonte: www.bosontreinamentos.com.br

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✓ Um caminho: Um caminho condutor fornece um fluxo para a corrente elétrica entre a fonte e a carga.

Potência (Watt)

Os elétrons criam força de trabalho. O trabalho é uma medida da energia que um dispositivo como uma lâmpada ou um motor usa sobre uma determinada quantidade de tempo quando você aplica uma tensão para ela. Quanto mais elétrons você empurrar, e quanto mais força você empurrá-los, mais energia elétrica fica disponível e mais trabalho pode ser feito.

A energia total utilizada no trabalho durante algum período de tempo é conhecida como Watt. A potência é calculada multiplicando a força (tensão) pela força do fluxo de elétrons (corrente):

Tensão(V) x Corrente(I)=Potência(W) ou V(volt) x I(ampere)=P(watt).

Os cálculos de energia são realmente importantes em eletrônica. Se você energizar muitos elétrons em uma só parte, correrá o risco de gerar muita energia térmica e pode fritar essa parte. Muitas peças eletrônicas tem as potências máximas para que você evite entrar em uma situação de aquecimento.

Fornecimento de Energia Elétrica

Se você pegar um fio de cobre e torná-lo em um círculo, torcendo as extremidades juntas, você acha que os elétrons livres irão fluir? Bem, os elétrons podem até se deslocar um pouco, porque são muito fáceis de se mover, mas a menos que uma força esteja puxando-os de uma maneira ou de outra, você não vai conseguir fazer a corrente fluir.

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Pense sobre o movimento da água que está em um tubo fechado: a água pode até se movimentar um pouco, mas não vai correr através do tubo por conta própria. Você precisa introduzir uma força para empregar a energia necessária para obter uma corrente fluindo através do tubo. Assim como um carro precisa de gasolina para andar, um circuito precisa de uma fonte de energia elétrica para funcionar.

Mas como a Energia Elétrica é Criada?

Todas as fontes de energia elétrica tomam alguma forma de energia (por exemplo, mecânico, químico, calor ou luz) e convertem-nas. Porque diferentes fontes produzem diferentes tipos de corrente elétrica:

Corrente Contínua ( conhecida como CC ou DC -Direct Current ) e Corrente Alternada ( conhecida como CA ou AC -Alternating Current ).

✓ Corrente contínua é um fluxo constante de elétrons em uma direção, com pouca variação na força da corrente. As baterias produzem CC e a maioria dos circuitos eletrônicos usa CC.

✓ Corrente alternada é um fluxo flutuante de elétrons que continua mudando a direção para frente e para trás. As companhias de energia fornecem CA para residências.

Fontes

O símbolo que é comumente usado para representar uma bateria em um diagrama é mostrado abaixo. O sinal positivo significa o cátodo ou catodo (como preferir) e o sinal negativo significa o ânodo ou anodo (como preferir). Geralmente a tensão é mostrada ao lado do símbolo.

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O fluxo de elétrons pode ser induzido movendo um fio perto de um ímã, ou movendo um ímã perto de um fio. Esta técnica é chamada de indução eletromagnética e funciona graças à estreita relação entre magnetismo e eletricidade. À medida que a bobina gira dentro do ímã, faz com que os elétrons fluam em uma direção, mas quando a bobina gira 180o^ graus, o ímã puxa os elétrons na outra direção novamente. Esta rotação cria uma Corrente Alternada (CA). Nas usinas de energia do Brasil, a bobina faz 60 rotações completas a cada segundo, o fluxo de elétrons muda de direção 120 vezes por segundo.

A rotação é chamada de ciclo. O número de ciclos por segundo na corrente é conhecida como Frequência e é medida em unidades chamadas Hertz , abreviadas como Hz. Na Europa é comum gerar CA a 50 Hertz, nos Estados Unidos e muitos outros países usamos 60 Hertz como um padrão. No Brasil não é diferente.

A corrente alternada CA é transformada em tensões mais elevadas, para transmissão a longas distâncias. Quando a corrente atinge seu destino, ela é reduzida para baixas tensões (110/220 volts em algumas partes do Brasil, por exemplo) para distribuição em residências e empresas. O símbolo utilizado nos diagramas de circuito para uma tensão CA é ( ~ ), como no diagrama abaixo:

Figura 7 – Circuito alternado simples – Fonte: Wikipédia (www.wikipedia.com)

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Exemplo de um gerador de corrente alternada (CA):

A corrente alternada CA está constantemente mudando, então você não pode descrever sua força com um único número, como você pode com corrente contínua CC. Uma maneira comum de discutir suas variações é olhar para uma forma de onda, ou o padrão da tensão ao longo do tempo. A forma de onda CA mostra como a tensão de mudança faz com que os elétrons fluam em uma direção (a região positiva do gráfico abaixo) e depois a outra (a área negativa):

Figura 8 – Gerador de CA – Fonte: Wikipédia (www.wikipedia.com)

Figura 9 – Tipos de ondas - Fonte: BZ Tech (www.bztech.com.br

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carga nunca vai ser revertida. Isto contrasta com a corrente alternada que varia a direção do fluxo.

Fontes de corrente contínua incluem, fontes de alimentação, células eletroquímicas e baterias, células e painéis fotovoltaicos. A intensidade, ou amplitude, de uma corrente contínua pode variar com o tempo, e esta flutuação pode ser periódica. Em alguns desses casos, a CC tem um componente sobreposto a ele. Um exemplo disso é a saída de uma célula fotovoltaica que recebe um sinal de comunicações de luz modulada. Uma fonte de CC às vezes é chamada de gerador de CC.

Baterias e várias outras fontes de CC produzem uma tensão constante. Isso é chamado de CC puro e pode ser representado por uma linha reta, horizontal em um gráfico de tensão versus tempo. O pico e os valores eficazes são os mesmos. O valor de pico a pico é zero porque a amplitude instantânea nunca muda. Em alguns casos, o valor de uma tensão de corrente contínua pulsa ou oscila rapidamente com o tempo, de maneira semelhante às mudanças em uma onda de corrente alternada.

Figura 10 - Corrente Contínua – Fonte: Só Física (www.sofisica.com.br)

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Compreendendo as Direções

Fluxo real do elétron v.s. Fluxo de corrente

convencional

Os primeiros cientistas descreveram a corrente elétrica como o fluxo de uma carga indo de um terminal positivo para um terminal negativo. Muito mais tarde, os cientistas determinaram que na realidade os elétrons fluem de um terminal negativo para um terminal positivo. Mas o convencionado padrão descreve a direção da corrente elétrica em diagramas com uma seta que aponta à direção oposta do fluxo de elétrons real, ou seja, da forma que os primeiros cientistas à descreveram.

Fluxo Convencional

A corrente flui do lado positivo para o lado negativo, que é o contrário do fluxo real dos elétrons. Todas as descrições de circuitos eletrônicos usam corrente convencional, então se você vir uma seta representando o fluxo de corrente em um diagrama de circuito, você sabe que está mostrando a direção do fluxo de corrente convencional.

A letra (I), é usada como símbolo para representar a Corrente, que é medida em amperes (abreviado para A). Nos circuitos CA, a corrente está constantemente invertendo o sentido. Então, como você mostra uma corrente em um diagrama de circuito? Qual caminho a seta deve apontar? A resposta é que não importa. Você escolhe arbitrariamente uma direção para fluxo (conhecido como a direção de referência), e você deve rotular a corrente I. O valor de I flutua para cima e para baixo conforme a corrente alterna. Se o valor