Apostila de Eletricidade Basica - UFSM

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    Eletricidade

    Jos Ablio Lima de Freitas

    Marcos Daniel Zancan

    ISBN: 978-85-7782-091-7

  • JOS ABLIO LIMA DE FREITAS

    MARCOS DANIEL ZANCAN

    ESCOLA TCNICA ABERTA DO BRASIL E-TEC BRASIL

    CURSO TCNICO EM AUTOMAO INDUSTRIAL

    Disciplina: Eletricidade

    COLGIO TCNICO INDUSTRIAL DE SANTA MARIA

    Santa Maria RS

    2008

  • F866e Freitas, Jos Ablio Lima de Eletricidade / Jos Ablio Lima de Freitas, Marcos Daniel Zancan. Santa Maria : Universidade Federal : Colgio Tcnico Industrial de Santa Maria, 2008. 90 p. : il. ; 30 cm. ISBN: 978-85-7782-091-7 1. Eletricidade 2. Eletrosttica 3. Eletrodinmica 4. Capacitores 5. Magnetismo 6. Eletromagnetismo 7. Corrente alternada 8. Fator de potncia 9. Circuitos trifsicos 10. Semicondutores I. Zancan, Marcos Daniel II. Ttulo.

    CDU 537

    Presidncia da Repblica Federativa do BrasilMinistrio da EducaoSecretaria de Educao a Distncia

    Colgio Tcnico Industrial de Santa Maria

    Este Caderno foi elaborado em parceria entre o Colgio Tcnico Industrial de Santa Maria e a Universidade Federal de Santa Catarina para o Sistema Escola Tcnica Aberta do Brasil e-Tec Brasil.

    Equipe de Elaborao Colgio Tcnico Industrial de Santa Maria CTISM

    Coordenao InstitucionalPaulo Roberto Colusso/CTISM

    Professores-autoresJos Ablio Lima de Freitas/CTISMMarcos Daniel Zancan/CTISM

    Equipe TcnicaCarlos Gustavo Hoelzel/CTISMAna Claudia Pavo Siluk/CTISMSlvia Nascimento/CTISM

    RevisoMarcus Vinicius Braun/CTISMEduardo Lehnhart Vargas/CTISMFrancisca Lima Rodrigues/CTISM

    IlustraoRafael Cavalli Viapiana/CTISMMarcel Jaques/CTISMAndr Krusser Dalmazzo/CTISM

    Comisso de Acompanhamento e ValidaoUniversidade Federal de Santa Catarina UFSC

    Coordenao Institucional Araci Hack Catapan/UFSC

    Coordenao do Projeto Slvia Modesto Nassar/UFSC

    Coordenao de Design InstrucionalBeatriz Helena Dal Molin/UNIOESTE

    Design InstrucionalElena Maria Mallmann/UFSCJorge Luiz Silva Hermenegildo/CEFET-SC

    Web DesignBeatriz Wilges/UFSC

    Projeto GrficoBeatriz Helena Dal Molin/UNIOESTEAraci Hack Catapan/UFSCElena Maria Mallmann/UFSCJorge Luiz Silva Hermenegildo/CEFET-SCMrcia Freire Rocha Cordeiro Machado/ETUFPRSilvia Modesto Nassar/UFSC

    Superviso de Projeto GrficoAna Carine Garca Montero/UFSC

    DiagramaoJoo Ricardo Zattar/UFSCLus Henrique Lindner/UFSC

    RevisoLcia Locatelli Flres/UFSC

    Ficha catalogrfica elaborada por Josiane S. da Silva CRB-10/1858 Biblioteca Central - UFSM

  • PROGRAMA E-TEC BRASIL

    Amigo(a) estudante!

    O Ministrio da Educao vem desenvolvendo Polticas e Programas para ex-

    panso da Educao Bsica e do Ensino Superior no Pas. Um dos caminhos encontra-

    dos para que essa expanso se efetive com maior rapidez e eficincia a modalidade a

    distncia. No mundo inteiro so milhes os estudantes que frequentam cursos a distn-

    cia. Aqui no Brasil, so mais de 300 mil os matriculados em cursos regulares de Ensino

    Mdio e Superior a distncia, oferecidos por instituies pblicas e privadas de ensino.

    Em 2005, o MEC implantou o Sistema Universidade Aberta do Brasil (UAB),

    hoje, consolidado como o maior programa nacional de formao de professores, em

    nvel superior.

    Para expanso e melhoria da educao profissional e fortalecimento do Ensino

    Mdio, o MEC est implementando o Programa Escola Tcnica Aberta do Brasil (e-Tec

    Brasil). Espera, assim, oferecer aos jovens das periferias dos grandes centros urbanos

    e dos municpios do interior do Pas oportunidades para maior escolaridade, melhores

    condies de insero no mundo do trabalho e, dessa forma, com elevado potencial

    para o desenvolvimento produtivo regional.

    O e-Tec resultado de uma parceria entre a Secretaria de Educao Profissio-

    nal e Tecnolgica (SETEC), a Secretaria de Educao a Distncia (SEED) do Ministrio da

    Educao, as universidades e escolas tcnicas estaduais e federais.

    O Programa apia a oferta de cursos tcnicos de nvel mdio por parte das es-

    colas pblicas de educao profissional federais, estaduais, municipais e, por outro lado,

    a adequao da infra-estrutura de escolas pblicas estaduais e municipais.

    Do primeiro Edital do e-Tec Brasil participaram 430 proponentes de adequao

    de escolas e 74 instituies de ensino tcnico, as quais propuseram 147 cursos tcnicos

    de nvel mdio, abrangendo 14 reas profissionais. O resultado desse Edital contemplou

    193 escolas em 20 unidades federativas. A perspectiva do Programa que sejam ofer-

    tadas 10.000 vagas, em 250 polos, at 2010.

    Assim, a modalidade de Educao a Distncia oferece nova interface para a

    mais expressiva expanso da rede federal de educao tecnolgica dos ltimos anos: a

    construo dos novos centros federais (CEFETs), a organizao dos Institutos Federais

    de Educao Tecnolgica (IFETs) e de seus campi.

    O Programa e-Tec Brasil vai sendo desenhado na construo coletiva e partici-

    pao ativa nas aes de democratizao e expanso da educao profissional no Pas,

    valendo-se dos pilares da educao a distncia, sustentados pela formao continuada

    de professores e pela utilizao dos recursos tecnolgicos disponveis.

    A equipe que coordena o Programa e-Tec Brasil lhe deseja sucesso na sua forma-

    o profissional e na sua caminhada no curso a distncia em que est matriculado(a).

    Braslia, Ministrio da Educao setembro de 2008.

  • SUMRIO

    PALAVRAS DOS PROFESSORES-AUTORES 6

    PROJETO INSTRUCIONAL 7

    CONES E LEGENDAS 8

    MAPA CONCEITUAL 10

    INTRODUO 11

    UNIDADE 1 ELETROSTTICA 13

    UNIDADE 2 ELETRODINMICA 23

    UNIDADE 3 CAPACITORES 33

    UNIDADE 4 MAGNETISMO 39

    UNIDADE 5 ELETROMAGNETISMO 45

    UNIDADE 6 CORRENTE ALTERNADA 57

    UNIDADE 7 CORREO DO FATOR DE POTNCIA 71

    UNIDADE 8 SISTEMAS TRIFSICOS 79

    REFERNCIAS 89

    CURRCULO SINTTICO DOS PROFESSORES-AUTORES 90

  • 6 Jos Ablio limA de FreitAs mArcos dAniel ZAncAn

    PALAVRAS DOS PROFESSORES-AUTORES

    O rpido avano tecnolgico evidenciado nas ltimas dcadas, es-

    pecialmente a partir da segunda guerra mundial, tem proporcionado uma

    constante modernizao industrial, resultando em um aumento contnuo

    da produo, bem como na melhoria da qualidade de vida da populao.

    Entretanto, essa evoluo tem exigido uma demanda crescente de energia,

    em especial a modalidade eltrica.

    Desta forma, a eletricidade constitui-se uma das modalidades

    energticas mais utilizadas no mundo moderno, tanto nos setores residen-

    cial, comercial, industrial quanto na prestao de servios, atravs dos mais

    diversos equipamentos eletroeletrnicos empregados nesses setores.

    O objetivo principal deste estudo oportunizar aos estudantes de

    cursos tcnicos da rea industrial e tecnolgica conhecimentos sobre os

    princpios e fundamentos que regem os circuitos eltricos em corrente con-

    tnua e alternada, constituindo-se em contedos bsicos para estudos mais

    especficos dos referidos cursos. Este material est dividido em oito captu-

    los, cujas temticas se relacionam conforme o projeto instrucional e mapa

    conceitual apresentado a seguir.

    Parabenizamos sua escolha por esta rea promissora e de inova-

    o constante. Salientamos nossa confiana em seu potencial, bem como a

    certeza de que caminharemos juntos na construo e/ou no aprimoramen-

    to de sua qualificao profissional.

  • 7eletricidAde - curso tcnico em AutomAo industriAl

    PROJETO INSTRUCIONAL

    A disciplina Eletricidade apresenta-se na forma presencial e a dis-

    tncia. A carga horria total de 60 horas, sendo 51 horas no Ambiente

    Virtual de Ensino Aprendizagem (AVEA), quatro horas terico-prticas pre-

    senciais, divididas em dois encontros de duas horas e cinco horas destinadas

    s duas avaliaes presenciais (2,5 horas cada).

    Este material didtico contm as palavras dos professores-autores,

    projeto instrucional, mapa conceitual de Eletricidade com a composio das

    unidades de estudo, uma introduo geral s oito unidades: Eletrosttica,

    Eletrodinmica, Capacitores, Magnetismo, Eletromagnetismo, Corrente Al-

    ternada, Correo do Fator de Potncia e Circuitos Trifsicos, e as refe-

    rncias. Essas unidades sero estudadas de forma seqencial, permitindo

    ao estudante construir o conhecimento a partir do entendimento fsico da

    eletricidade, relacionando os conhecimentos adquiridos nas unidades estu-

    dadas, visando identificar suas diversas aplicaes industriais.

    Cada unidade de estudo apresenta uma introduo, objetivos e

    um roteiro de estudo, composto por textos, figuras, exemplos, equaes,

    links, mdias integradas, questionamentos, reflexes, lembretes, sntese e

    atividades de aprendizagem. As atividades de aprendizagem, dispostas ao

    final da unidade, visam reforar o entendimento dos conceitos, bem como

    as aplicaes do assunto estudado ao cotidiano. Devido ao estudo da Ele-

    tricidade envolver tambm anlise de circuitos e ferramentas matemticas,

    sero disponibilizadas no AVEA atividades de aprendizagem adicionais. Os

    questionamentos presentes no material didtico, bem como as atividades de

    aprendizagem sero objetos de discusso em fruns especficos no AVEA.

    No AVEA sero utilizados recursos como hipertextos, animaes,

    simulaes, vdeos e imagens, vinculando o ambiente virtual ao material

    didtico. Sero disponibilizados tambm cronogramas de estudo, atividades

    de aprendizagem e atividades de avaliao para cada unidade, contendo

    instrues, perodos e prazos. As atividades de apr