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Sumário
1 Sumário........................................................................................................................................... 3 1 ..................................................................................................................................................... 2 ..................................................................................................................................................... 3 ..................................................................................................................................................... 4 Introdução....................................................................................................................................... 4 5 ..................................................................................................................................................... 6 ..................................................................................................................................................... 7 Tensão elétrica................................................................................................................................ 5 7.1 ELETRIZAÇÃO DE UM CORPO................................................................................................. 5 7.2 ELETRIZAÇÃO POR ATRITO..................................................................................................... 6 7.3 ATRAÇÃO E REPULSÃO ENTRE CARGAS ELÉTRICAS....................................................... 7 7.4 POTENCIAL ELÉTRICO.............................................................................................................. 8 8 ..................................................................................................................................................... 9 ..................................................................................................................................................... 10 Relação entre desequilíbrio e potencial elétrico............................................................................. 10 10.1 UNIDADE DE MEDIDA DE TENSÃO........................................................................................ 12 10.2 FONTES GERADORAS DE TENSÃO......................................................................................... 14 10.3 PILHAS.......................................................................................................................................... 14 10.4 TENSÃO FORNECIDA POR UMA PILHA................................................................................. 17 10.5 (^) GRÁFICO TENSÃO CC VERSUS TEMPO................................................................................. 17 11 ..................................................................................................................................................... 12 ..................................................................................................................................................... 13 Apêndice......................................................................................................................................... 18 13.1 QUESTIONÁRIO.......................................................................................................................... 18 13.2 BIBLIOGRAFIA............................................................................................................................ 18
Tensão elétrica
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Espaço SENAI
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Introdução
A tensão, tal como a corrente e a resistência elétrica, é uma grandeza de fundamental importância no estudo da eletricidade e da eletrônica.
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No estado natural, qualquer porção de matéria é eletricamente neutra. Isto significa que, se nenhum agente externo atuar sobre uma determinada porção de matéria, o número total de prótons e elétrons dos seus átomos será igual. A Fig. 1 mostra alguns corpos no estado natural e portanto eletricamente neutros.
Fig.1 Exemplos de corpos neutros.
Esta condição de equilíbrio elétrico natural da matéria pode ser desfeita, de forma que um corpo deixe de ser neutro e fique carregado eletricamente. O processo através do qual se faz com que um corpo eletricamente neutro fique carregado é denominado de eletrização.
Eletrização é um processo que permite fazer com que um corpo
neutro fique eletricamente carregado.
O tipo de carga elétrica (positiva ou negativa) que um corpo assume após sofrer um processo de eletrização depende do tipo do corpo e do processo utilizado. Os processos de eletrização atuam sempre nos elétrons que estão na última camada dos átomos (camada de valência). Quando um processo de eletrização retira elétrons da camada de valência dos átomos o material fica com o número de prótons maior que o número de elétrons. Nestas condições, o corpo fica eletricamente positivo, conforme ilustrado na Fig..
Fig.2 Eletrização por atrito produzindo um corpo carregado positivamente.
Na eletrização por retirada de elétrons, o corpo fica carregado
positivamente.
Quando um processo de eletrização acrescenta elétrons a um material, o número de elétrons torna-se maior que o número de prótons. Nestas condições, o corpo fica eletricamente negativo, como mostrado na Fig..
Fig.3 Eletrização por atrito produzindo um corpo carregado negativamente.
Na eletrização por acréscimo de elétrons, o corpo fica carregado
negativamente.
ELETRIZAÇÃO POR ATRITO
Existem vários processos de eletrização, dentre os quais o mais comum é o por atrito. A eletrização por este processo é muito comum na natureza. Por exemplo, quando se usa um pente, o atrito com os cabelos provoca uma eletrização do pente (retiram-se elétrons do pente ), conforme mostrado na Fig. 4.
Fig.4 Eletrização do pente por atrito. Aproximando-se o pente (eletrizado positivamente) de pequenos pedaços de papel, estes são atraídos momentaneamente pelo pente, comprovando a existência da eletrização, conforme ilustrado na Fig..
Fig.5 Atração de pequenos pedaços de papel por um pente eletrizado.
Outro exemplo muito comum na natureza de eletrização por atrito ocorre nas tempestades. As nuvens são atritadas contra o ar adquirindo com isso uma carga elétrica muito grande. O relâmpago, que é um fenômeno elétrico, comprova a existência de grandes cargas elétricas nas nuvens.
Existem ainda outros processos de eletrização, tais como: eletrização por indução, eletrização por contato, eletrização por impacto etc. Em qualquer processo, contudo, o resultado são corpos carregados eletricamente. A carga elétrica de um corpo obtida por eletrização denomina-se eletricidade estática.
ATRAÇÃO E REPULSÃO ENTRE CARGAS ELÉTRICAS
Fig.7 Pente sem ter sofrido atrito e na presença de pequenos pedaços de papel.
Entretanto, se o pente for eletrizado, ao aproximá-lo das partículas de papel estas serão atraídas por ele. Isto significa que o pente carregado tem capacidade de realizar o trabalho de movimentar o papel, como pode ser visto na Fig..
Fig.8 Efeito da atração eletrostática entre um pente eletrizado e pequenos pedaços de papel.
Quando um corpo adquire capacidade de realizar um trabalho, diz-se que este corpo tem potencial. Como no caso do pente, a capacidade de realizar o trabalho se deve a um desequilíbrio elétrico. Assim, seu potencial é denominado de potencial elétrico. Qualquer corpo eletrizado tem capacidade de realizar um trabalho.
Todo corpo eletrizado apresenta um potencial elétrico.
A afirmação também é válida para corpos eletrizados negativamente. Os corpos eletrizados positivamente têm potencial elétrico positivo e os corpos eletrizados negativamente têm potencial elétrico negativo , conforme ilustrado na Fig..
Fig.9 Corpos com potenciais elétricos positivos e negativos.
Relação entre
desequilíbrio e
potencial elétrico
Através dos processos de eletrização, é possível fazer com que os corpos fiquem intensamente ou fracamente eletrizados. Um pente fortemente atritado fica intensamente eletrizado, enquanto que se for fracamente atritado, sua eletrização será fraca, conforme ilustrado nas Figs.10 e 11.
Fig.10 Pente fortemente atritado. Fig.11 Pente fracamente atritado.
O pente intensamente atritado tem maior capacidade de realizar trabalho porque é capaz de atrair maior quantidade de partículas de papel, como mostrado nas Figs.12 e 13.
Fig.12 Pente fortemente atritado atrai mais papel.
Fig.16 Diferença de potencial entre corpos eletrizados.
A diferença de potencial é também denominada de tensão elétrica.
No campo da eletrônica e da eletricidade, utiliza-se quase
exclusivamente a expressão tensão ou tensão elétrica para indicar a
ddp.
UNIDADE DE MEDIDA DE TENSÃO
A tensão entre dois pontos pode ser medida através de instrumentos. A unidade de medida de tensão é o Volt e o símbolo desta grandeza elétrica é V.
O Volt é a unidade de medida de tensão.
Em algumas situações, a unidade de medida padrão se torna inconveniente. Por exemplo, o metro, que é uma unidade de medida de comprimento, não é adequada para expressar o comprimento de um pequeno objeto, como por exemplo, o diâmentro de um botão, utilizando-se por isso submúltiplos do metro, como o centímetro (0,01m) ou milímetro (0,001m). A unidade de medida de tensão (Volt) também tem múltiplos e submúltiplos adequados a cada situação. A Tabela 1 mostra alguns deles.
Tabela 1 Múltiplos e submúltiplos do Volt. Denominação Símbolo Valor com relação ao Volt
Múltiplos Megavolt MV 106 V ou 1.000.000V
Quilovolt KV 103 V ou 1.000V
Unidade Volt V Submúltiplos Milivolt MV 10 -3^ V ou 0,001V
Microvolt V 10 -6^ V ou 0,000001V
No campo da eletricidade, usam-se normalmente o volt e o
quilovolt. Na área da eletrônica, contudo, usa-se normalmente o
volt, o milivolt e o microvolt.
A conversão de valores é feita de forma semelhante à de outras unidades de medida.
Quilovolt Volt Milivolt Microvolt
kV V mV F 06 D V
Posição da vírgula
Apresentam-se a seguir alguns exemplos de conversão.
- 3,75V é o mesmo que 3750 mV. Veja porque:
kV V mV F 06 D V
kV V mV F 06 D V
- 0,05V é o mesmo que 50mV. Veja porque:
kV V mV F 06 D V
kV V mV F 06 D V
As pilhas são fontes geradoras de tensão usadas, por exemplo, em diversos aparelhos portáteis. Elas são constituídas basicamente por dois tipos de metais mergulhados em um preparado químico, conforme ilustrado na Fig..
Fig.20 Constituição básica de uma pilha.
Este preparado químico reage com os metais retirando elétrons de um e levando para o outro. Um dos metais fica com potencial elétrico positivo e o outro fica com potencial elétrico negativo. A Fig.21 ilustra a eletrização dos metais.
Fig.21 Processo de eletrização dos metais.
Entre os dois metais existe, portanto, uma ddp ou tensão elétrica , conforme mostrado na Fig..
Fig.22 Diferença de potencial entre os dois metais de uma pilha.
Pela própria característica de funcionamento das pilhas, um dos metais torna-se positivo e o outro negativo. Cada um dos metais é denominado de pólo. As pilhas dispõem de um pólo positivo e um pólo negativo. A Fig.23 mostra o aspecto real de duas pilhas (pilha pequena e pilha de telefone), indicando os seus pólos.
Fig.23 Exemplos de pilhas com a indicação de seus pólos.
Os pólos de uma pilha nunca se alteram. O pólo positivo sempre tem potencial positivo e o pólo negativo sempre tem potencial negativo. Normalmente se diz que as polaridades de uma pilha são fixas.
Devido ao fato de as pilhas terem polaridade invariável, a tensão fornecida é denominada de tensão contínua, tensão CC (corrente contínua) ou ainda tensão DC (do inglês direct current).
E(V)
t 1 t 2 t 3 t
Em tE= 1,5 V 1 , t 2 e t 3 1,
Fig.25 Gráfico tensão versus tempo.
O gráfico da Fig.25 mostra que a tensão fornecida por uma pilha comum é 1,5V em qualquer instante de tempo.
Apêndice
QUESTIONÁRIO
- O que se entende por tensão elétrica e qual a sua unidade?
- O que se entende por eletrização?
- O que é uma tensão contínua?
BIBLIOGRAFIA
LANG, JOHANNES G. Corrente, tensão, resistência : EP 02 [ Strom,
- Spannung - Widerstand] Traduzido e adaptado pelo Setor de Divulgação Tecnológica, Siemens. 2. a^ ed. São Paulo, Siemens/Edgard Blücher, 1977, 73pp.
SCHUSTER, KARL. Constituição da Matéria : EP 01 [Aufbau der Materie]
Traduzido e adaptado pelo Setor de Divulgação Tecnológica, Siemens. 2.a ed. São Paulo, Siemens/Edgard Blücher, 1977, 62pp.
VAN VALKENBURG, NOOGER & NEVILLE. Eletricidade Básica , 15.a^ ed., São Paulo, Freitas Bastos, 1970, v.1.
