Projeto de edificações - eletrico, Exercícios de Física

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Escola Estadual de

Educação Profissional - EEEP

Ensino Médio Integrado à Educação Profissional

Curso Técnico em Edificações

Técnico em Edificações

• Introdução SUMÁRIO
• Princípios Básicos
• Tensão, Corrente e Resistência
• Circuitos Elétricos.......................................................................................................
• Materiais condutores e isolantes.
• Corrente alternada e corrente contínua......................................................................
• Noções de magnetismo aplicado à eletricidade.
• Circuito monofásico / trifásico.....................................................................................
• Distúrbios em instalações elétricas
• Proteção dos conjuntores...........................................................................................
• Dispositivos.
• Esquemas fundamentais de ligações.
• Motor monofásico.
• Símbolos e convenções
• Aspectos Gerais.
• Revisão.
• Previsão de cargas em áreas comerciais e escritórios...............................................
• Recomendações para representação tubular e fiação.
• Exercícios...................................................................................................................
• Mas o que é mesmo um circuito elétrico?.
• Da geração da energia a unidade de consumo.
• Projeto Telefônico.......................................................................................................
• Bibliografia................................................................................................................

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1. PRINCÍPOS BÁSICOS

1.1 PRINCÍPIOS DA TRANSFORMAÇÃO DE ENERGIA

1.1.1 Trabalho

Apenas haverá trabalho quando:

• Um Motor entrar em funcionamento e impulsionar qualquer objeto elétrico
• O freio desacelera qualquer veículo
• Quando a corda de um relógio automático desenrola, movendo os ponteiros.
• A água ao se deslocar subindo no interior de uma planta

Em resumo a palavra trabalho é empregada sempre que fazemos uma atividade física, intelectual ou social.

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Sob o ponto de vista científico, só se realiza trabalho se um corpo se deslocar. Se para movimentar ou parar um corpo se faz necessário aplicar um força sobre ele, e se para aplicar uma força é necessário o fornecimento de energia, podemos dizer que: TRABALHO=FORÇA x DISTÂNCIA. A unidade de medida = Kgf x m.

1.1.2 Potência

Quando realizamos trabalho para deslocar algum peso a certa distância ou altura, gastamos determinada quantidade de tempo. Potência mede a rapidez com que um certo trabalho é realizado.

POTÊNCIA = TRABALHO dividido pelo tempo gasto para realiza-lo. Sua unidade de medida é Kgm sobre segundo (quilograma x metro dividido por segundo).

Na prática é muito comum o uso de um múltiplo do quilograma/segundo, que é o cavalo vapor (CV ou HP). 1 CV é a potência necessária para elevar um peso de 75Kg a 1m de altura em 1 segundo.

1.1.3 Energia

Não há como separar a vida no seu cotidiano de algum tipo ou forma de energia. Não é fácil definir energia, mas o importante é que ela pode ser usada na realização de algum tipo de trabalho.

1.1.4 Tipos de Energia

A energia se apresenta de várias formas ou tipos. Ex: Energia luminosa, térmica, elétrica, química ou nuclear. Sendo assim, temos:

Energia Potencial: é todo tipo de energia que pode ser armazenada ou guardada. Ex: lâmpadas de neon, cinescópio fosforescente, lâmpada incandescente,lâmpadas fluorescentes, etc.

Energia Térmica: energia proveniente do calor

Energia Química: energia gerada quando as substâncias se transformam ou se misturam.

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Prótons – São partículas que possuem carga elétrica positiva. Ficam localizadas no núcleo.

Nêutrons – São partículas que não possuem carga elétrica. Ficam localizadas no núcleo.

Elétrons – São partículas que possuem carga negativa. Ficam localizadas na eletrosfera.

A eletrosfera é constituída de várias camadas ou órbitas por onde circulam os elétrons. Cada camada ou órbita contém certo número de elétrons. O numero de camadas dependerá da quantidade de elétrons presentes no átomo. A camada da eletrosfera mais distante do núcleo é chamada de camada de valência.

Carga Elétrica Neutra - Um Átomo possui carga elétrica neutra quando o número de elétrons é igual ao número de prótrons, e neste caso, dizemos que o átomo está em equilíbrio elétrico.

Carga Elétrica Positiva - Um Átomo possui carga elétrica positiva quando o número de elétrons é menor que o número de prótrons. A tendência é buscar o equilíbrio através da aquisição de um elétron.

Carga Elétrica Negativa - Um Átomo possui carga elétrica negativa quando o número de elétrons é maior que o número de prótrons. Neste caso existe, portanto, um elétron a mais a tendência é que ele se desprenda e passe para o outro átomo que esteja com falta de elétrons.

2.2 CORRENTE ELÉTRICA

Suponha que uma pequena barra de metal é constituída por apenas 3 átomos (A,B,C) e que você consiga retirar um elétron de um dos extremos (C). Este átomo ficaria com carga elétrica positiva. Levando este elétron para o outro extremo do material (Átomo A), este átomo ficaria com carga elétrica negativa.

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Fig. 1

Os Átomos procurarão manter seu equilíbrio elétrico naturalmente. Dessa forma, este elétron a mais no átomo “A” será forçado a caminhar do átomo “A” até o átomo “C”. Esta caminhada dos elétrons que irá ocorrer no material é chamada de Corrente Elétrica.

Na realidade a corrente elétrica é produzida pela circulação de bilhões de elétrons que são infinitamente pequena, difilicultando a sua contagem.

A unidade de medida da corrente elétrica é AMPÈRE (A), A unidade Ampère corresponde a uma passagem de 6,28X10 elevado a 18 ou 6.280.000.000.000.000.000, de elétrons por segundo em um material.

2.3 TENSÃO

No exemplo anterior para o estudo da corrente elétrica, o elétron foi retirado do átomo manualmente. Sabemos que isso é impossível. O deslocamento dos elétrons é provocado por fontes geradoras que produzem força eletromotriz.

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OHM era um físico alemão que nasceu em 1789 e morreu em 1854. OHM elaborou, em 1854, a Lei fundamental das correntes elétricas. Definiu de forma precisa a quantidade de eletricidade, a corrente elétrica e a força eletromotriz.

No circuito representado pela figura abaixo a TENSÃO provoca o fluxo de Corrente e a Resistência se opõe a este fluxo.

Fig.

Em uma série de experiências realizadas por Georg Simon Ohm, ficou demonstrado que:

Se a Resistência do Circuito for Mantida Constante:

• Aumentando a TENSÃO, a CORRENTE aumentará;
• Diminuindo a TENSÃO, a CORRENTE diminuirá.

Se a Tensão Do Circuito for Mantida Constante:

• Aumentando a RESISTÊNCIA, a CORRENTE diminuirá
• Diminuindo a RESISTÊNCIA, a CORRENTE aumentará

A Lei de Ohm Estabelece: Em um circuito fechado a corrente (I) é diretamente proporcional à tensão (E) e inversamente proporcional à resistência (R), a qual é expressa matematicamente da seguinte forma I = (E) dividido por (R). Como a resistência é desconhecida devemos usar uma variante de expressão matemática: R=E/I=9 Volt/3 Ampère = 3 Ohm.

3. CIRCUITOS ELÉTRICOS

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A Energia elétrica para ser utilizada, deverá ser conduzida através de circuitos. Um circuito elétrico compreende um gerador de energia elétrica, fios condutores e a parelhos receptores. Para acendermos uma lâmpada, por exemplo, ela precisa estar ligada a um circuito elétrico. Vamos tomar co mo exemplo u ma lâmpada, que é formada por um bulbo de vidro preenchido com um gás inerte. Duas hastes metálicas sustentam um filamento de tungstênio, que pode atingir temperaturas de até 3.000ºC, sem fundir. A Corrente Elétrica aquece o filamento, que se torna incandescente e emite luz. Então, circuito elétrico é todo percurso que apresenta um caminho fechado a circulação de corrente elétrica.

Para que possamos montar um circuito elétrico é necessário que se tenha, basicamente, os seguintes componentes: Fonte geradora de eletricidade ou fonte de alimentação, aparelho consumidor de energia ou simplesmente carga e condutores.

3.1 COMPONENTES DO CIRCUITO ELÉTRICO

Fig. 5

1. Fonte Geradora ou de Alimentação
2. Aparelho Consumidor ou Carga
3. Condutor

3.2 SIMBOLOGIA

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3.3 TIPOS DE CIRCUITOS

3.3.1 Circuito Série

Um circuito elétrico é chamado de série quando dois ou mais elementos consumidores são conectados de tal forma que a mesma corrente flua através de cada um dos elementos.

Fig. 9

As resistências (lâmpadas) são percorridas pela mesma corrente elétrica. A corrente fui por um só caminho.

Exemplo – No circuito série abaixo, uma das lâmpadas está com o filamento queimado. O que acontecerá com as outras lâmpadas? (figura 10). Dê a resposta.

Fig. 10

3.3.2 Circuito Paralelo

Circuito paralelo é aquele em que existem pontes onde a corrente se divide e segue caminhos diferentes.

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Fig.

4. MATERIAIS CONDUTORES E ISOLANTES

Os tipos e as formas de materiais determinam a intensidade de aplicação.

Fig. 12

Cada tipo de material apresenta características diferentes de se oporem à passagem de corrente elétrica. A resistência elétrica de um certo material é variável e depende de vários fatores tais como: comprimento do material, seção transversal do material (área) e temperatura do material.

4.1 CONDUTÂNCIA

Termo usado para descrever a “facilidade” com que um determinado material conduz a corrente elétrica.

4.2 RESISTIVIDADE

É a resistência oferecida por um material com um metro de comprimento. 1mm quadrado de seção transversal e uma temperatura de 20°C

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5. CORRENTE ALTERNADA E CORRENTE CONTÍNUA

A corrente elétrica já foi definida, anteriormente, como o movimento de elétrons livres em um condutor ligado a uma fonte e energia ou a uma diferença de potencial. Se essa d.d.p., mantiver a mesma polaridade a corrente terá um único sentido, ou seja, será uma corrente contínua.

Existe, porém, outro tipo de corrente elétrica que alterna seu sentido de circulação nos condutores e, por isso, é chamada de Corrente Alternada.

Para o funcionamento dos circuitos internos da grande maioria dos equipamentos eletrônicos a corrente utilizada é a Corrente Contínua.

Entretanto a energia gerada pelas usinas elétricas é transmitida à longas distâncias para os centros consumidores sob a forma de Corrente Alternada.

5.1 GERAÇÃO DE CORRENTE ALTERNADA (CA)

Para que se entenda o processo de geração de Corrente Alternada (CA) é preciso conhecer o seguinte fenômeno: se aproximarmos um fio condutor de um pedaço de imã e movimentarmos o fio ou o imã ou ambos é induzida no fio condutor uma tensão ou força eletromotriz.

Todo imã possui dois pólos: polo norte e pólo sul. Quando o fio condutor é movimentado em direção ao pólo norte a tensão induzida possui uma certa direção (polaridade) e quando o movimento do fio condutor é em direção ao pólo sul a tensão induzida muda de direção (polaridade).

Fig. 15

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Quando o movimento do fio ou do imã é de cima para baixo a corrente que circula no circuito é de cima para baixo e tensão induzida tem a direção (polaridade) indicada pela deflexão para o lado direito do instrumento de medição.

Quando o movimento do fio ou do imã é de baixo para cima a corrente que circula no circuito é de baixo para cima e a tensão induzida tem a direção (polaridade) indicada pela deflexão para o lado esquerdo instrumento de medição. A tensão induzida no fio condutor poderá ser maior se:

• Aumentarmos a velocidade de deslocamento entre condutor e campo;
• Aumentarmos a intensidade do campo magnético colocando um imã mais potente;
• Aumentarmos o número de condutores. Na figura acima observamos que o fio condutor dá 2 (duas) voltas (2 espiras) sobre a imã. Se aumentarmos o número de voltas (espiras) aumentaremos a tensão induzida.

Fig.

Na figura anterior, o fio condutor de uma espiral está entre um polo norte e um polo sul. Uma força externa movimentará a espira com o sentido de rotação indicado pela seta. Observe que o lado 1 da espira se movimentará em direção ao polo,o sul e o lado 2 em direção ao polo norte. (quanto mais próximo estiver o fio condutor do imã, maior será a força eletromotriz –tensão - induzida).