APOSTILA DE ELETROTÉCNICA

Curso Tcnico em Automao e Controle de ProcessosMdulo I Bsico

ELETROTCNICA

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SUMRIO

1 IUNTRODUO ELETRICIDADE............................................... 1.1 A TEORIA ELETRNICA....................................................................................................... 1.2 CONDUTORES E ISOLANTES............................................................................................ 1.3 RESISTNCIA E CONDUTNCIA..................................................................................... 1.4 FORA ELETROMOTRIZ...................................................................................................... 1.5 CAMPO ELTRICO.................................................................................................................. 2 LEI DE OHM........................................................................ 2.1 ASSOCIAO DE RESISTORES........................................................................................ 3 POTNCIA ELTRICA.............................................................. 4 MEDIDAS ELTRICAS.............................................................. 4.1 GALVANMETRO.................................................................................................................... 4.2 MEDIO DE CORRENTE..................................................................................................... 4.3 MEDIO DE TENSO......................................................................................................... 4.4 MEDIO DE RESISTNCIA.............................................................................................. 4.5 MEDIO DE POTNCIA..................................................................................................... 5 CIRCUITOS BSICOS DE CC E CA RETIFICAO DE CA................... 5.1 CIRCUITO DE CC.................................................................................................................... 5.2 CIRCUITO DE CA.................................................................................................................... 5.3 RETIFICAO DE CA............................................................................................................ 6 NOES DE ATERRAMENTO ELTRICO......................................... 6.1 DEFINIO DE ATERRAMENTO....................................................................................... 6.2 TIPOS DE ATERRAMENTO.................................................................................................. 6.3 OS PERIGOS DA CORRENTE ELTRICA.......................................................................... 6.4 OS EFEITOS DA CORRENTE ELTRICA.......................................................................... 6.5 CUIDADOS NAS INSTALAES ELTRICAS ............................................................. 6.6 MEDIDAS PREVENTIVAS NAS INSTALAES DE CORRENTE ELTRICA......... 7 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS.................................................

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UNIDADE 11 - INTRODUO ELETRICIDADE

O mundo moderno poder, muito justificadamente, ser chamado um mundo eltrico, pois a eletricidade serve de base a muitas das coisas produzidas pela civilizao atual. Todavia, a eletricidade, ou, mais precisamente, seus efeitos, so conhecidos de longa data. O homem primitivo temia as conseqncias do raio e acreditava ser ele uma arma dos deuses. Mesmo em nossos dias, h uma tendncia para atribuir ao sobrenatural tudo o que no possa ser devidamente explicado. Felizmente, esta atitude vem sendo progressivamente eliminada proporo que aumenta o nmero de pessoas que se beneficiam das vantagens trazidas pelo ensino. Os cientistas, ao tentarem analisar qualquer fenmeno, desenvolvem, inicialmente, uma hiptese, a qual nada mais que um ligeiro esboo do que acreditam ser a explicao. Aps terem realizado uma srie de testes e julgarem possuir uma base slida para a explicao do fenmeno, apresentam uma teoria, isto , o que julgam ser uma descrio precisa do desenvolvimento do fenmeno. Quando esta teoria houver sido confirmada, atravs de vrias experincias realizadas por elementos categorizados, temos ento uma lei. Uma lei cientfica apresenta fatos de natureza imutvel e preciso absoluta. Para expicar o fenmeno da eletricidade, devemos recorrer teoria eletrnica. Atualmente, a teoria que, segundo a cincia, melhor explica o que a eletricidade. uma teoria relativamente nova e no se pode afirmar se chegar a constituir uma lei. Noutras palavras, a cincia aceita esta teoria, porm no devemos cerrar as portas s novas teorias que, eventualmente, podero surgir.

1.1 A TEORIA ELETRNICA Vivemos num dos planetas do sistema solar. O nosso planeta chamado Terra, e sabemos da existncia de mais oito planetas no sistema solar. Todos variam de tamanho, porm possuem uma caracterstica comum, ou seja, giram em torno do sol, obedecendo a uma trajetria fixa denominada rbita. O sol o centro deste sistema (Fig. 1). O sistema solar apenas um dos inmeros sistemas existentes no universo. O sol uma estrela, isto , um corpo que desprende luz e calor. De modo idntico, outras estrelas so o centro de seus prprios sistemas. Assim, para distinguir entre o sistema solar e os outros sistemas estrelares, podemos dizer que o primeiro possui nove planetas girando em torno dele, ao passo que o sistema da estrela X possui apenas cinco. Se tivssemos um microscpio suficientemente poderoso que nos permitisse ver a estrutura de todos os elementos existentes na terra, verificaramos que qualquer destes elementos composto de sistemas solares em miniatura. Tais sistemas infinitesimais so conhecidos pelo nome de tomos, e toda matria (no sentido amplo da palavra, englobando todas as substncias como gases, lquidos e slidos) composta de tomos.


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SATURNO JPITER VNUS MERCURIO SOL TERRA MARTE URANO

NETUNO

PLUTO

Figura 1 - Sistema solar O sistema solar atmico possui um ncleo (que corresponde ao sol) e um ou mais eltrons (correspondendo aos planetas), que giram a tremenda velocidade em torno do ncleo, obedecendo a rbitas fixas. Os tomos diferem entre si somente na estrutura de seus sistemas individuais. Assim como o sistema solar possui 9 planetas, determinado tipo de sistema atmico poder ter 9 eltrons, girando em torno de seu ncleo. Outros podero ter mais; alguns, menos. Por exemplo, um tomo de hidrognio possui apenas um eltron girando em torno do seu ncleo, ao passo que um tomo de carbono dispe de seis (Fig. 2). _ eltron ncleo eltron

_ncleo

_

+

_

+ + + + + + _ _

_

tomo de carbono tomo de hidrognio Figura 2 Sistemas solares atmicos. Quando uma substncia compreende apenas um tipo de tomo, chamado elemento. Caso disponha de 2 ou mais tipos, chamada composto. Tudo o que nos cerca est classificado em elementos ou compostos, e as propriedades fsicas ou qumicas destas substncias dependem, unicamente, do modo pelo qual seus componentes atmicos se estruturam ou se ligam para formar a substncia.


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5O ncleo e os eltrons que compem um tomo so, na realidade, cargas eltricas. A palavra carga significa fora em potencial, ou uma possvel fonte de energia mantida em estado de aproveitamento, para realizar determinado tipo de trabalho. A execuo de um trabalho exige gasto de energia. Em nosso estudo, consideramos a energia eltrica, cuja fonte a carga eltrica. O ncleo de um tomo composto de nutrons, que so eletricamente neutros, isto , no possuem carga, e de prtons, que possuem uma carga positiva idntica carga negativa do eltron. O prton da ao ncleo sua caracterstica positiva predominante: o nutron atribui-lhe apenas maior massa ou peso. Os prtons e nutrons esto estreitamente ligados e no tendem a deixar os seus lugares. Por outro lado, alguns dos eltrons que giram em torno do ncleo esto menos firmemente ligados s suas rbitas e, caso tenha oportunidade, se afastaro delas. Este tipo de eltron conhecido por eltron livre. O eltron que tende a circular em sua rbita e que dificilmente se afasta dela conhecido como eltron planetrio (Fig. 3). Eltron planetrio Eltron livre

_ncleo ncleo

_

_ + + _ + + _ _

+ + + + _

_

Figura 3 O eltron livre est menos preso sua rbita que o eltron planetrio. Uma vez que, normalmente, o tomo possui um nmero de prtons exatamente igual ao de eltrons, consideramo-lo eletricamente neutro, isto , as cargas positivas do ncleo compensam as cargas negativas dos eltrons (Fig. 4). Eltron

_ncleo

Eltron

_ncleo

_

+ + + +

_ _

+ + + + _

_tomo equilibrado Figura 4 O TOMO NEUTRO. As Cargas negativas dos eltrons equilibram as cargas positivas do ncleo. tomo desequilibrado Figura 5 O tomo perdeu um eltron, consequentemente sua carga positiva.


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6Contudo, quando um ou mais eltrons livres, negativamente carregados, deixam suas rbitas, o equilbrio existente desfeito e o tomo deixa de ser neutro. Uma vez que perdeu um eltron negativo, o tomo passa a atuar como um corpo com carga positiva (Fig. 5). Qualquer objeto que possua carga positiva atrair quaisquer corpos negativamente carregados existentes em sua proximidade. Contrariamente, corpos que possuam cargas idnticas se afastaro. Este fato deu origem a regra:

Cargas idnticas se repelem e cargas diferentes se atraem

Da, um tomo que tenha sofrido desequilbrio e, conseqentemente, esta com excesso de cargas positivas, atrairo quaisquer eltrons livres que lhe estejam prximos (Fig. 6). tomo 2 desequilibrado

Eltron livre

tomo 1

_ncleo

Eltrons Planetrios

tomo 3 desequilibrado

_ncleo ncleo

_ + + + + _ _

_

_

+ + + +

_ _ _

+ + + +

_

_

Eltron livre atrado pelo tomo 2

Eltron livre e agora atrado pelo tomo 3

Figura 6 O eltron livre se desloca de um tomo desequilibrado para outro. Na realidade, somente os eltrons se movimentam. Esta movimentao de eltrons de um tomo para outro que gera a corrente eltrica ou fluxo de eletricidade. Assim, de acordo com a teoria eletrnica, a corrente eltrica nada mais que a simples movimentao de eltrons livres de um tomo para outro; da o conceito de que:

Corrente eltrica o fluxo de eltrons que se deslocam de um ponto de potencial negativo para outro de potencial positivo.

1.2 CONDUTORES E ISOLANTES Uma vez que podemos considerar toda matria como sendo composta de tomos e desde que os tomos so constitudos de cargas eltricas, podemos concluir que toda matria possui, fundamentalmente, uma natureza eltrica. Contudo, determinadas substncias retm seus eltrons de forma mais rgida que outras. Assim, no permitem uma movimentao de eltrons to intensa, quanto a que possvel em matrias que possuem menor domnio sobre seus eltrons. De acordo com o que vimos anteriormente, a corrente eltrica nada mais que o movimento de eltrons de um tomo para outro; da resulta a possibilidade de as substncias que resistem a


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7este movimento agirem como isolantes ou no-condutores. Consideram-se estas como possuidoras de poucos eltrons livres. Materiais como o cobre e a prata so considerados timos condutores, ao passo que o vidro e a mica, por exemplo, so julgados excelentes isolantes. Nenhuma substncia pode ser considerada um perfeito condutor ou isolante, contudo utilizamos essas expresses por serem mais prticas. Assim, se desejarmos elevado fluxo de eltrons, usamos um condutor, e se pretendermos fluxo reduzido, empregamos um isolante. O circuito eltrico o caminho atravs do qual os eltrons se movem livremente. Ao se estabelecer um circuito, deve-se empregar um condutor, como um arame metlico. Nos pontos do circuito onde se torna necessrio evitar a disperso de eltrons ou cortar seu fluxo, deve-se utilizar isolantes. Diz-se que um circuito est fechado quando eletricamente completo, dando margem a que os eltrons faam uma trajetria de ida e volta a seu ponto de origem. Diz-se que um circuito est aberto ou interrompido quando seu caminho no est completo (Fig. 7).

Figura 7 O percurso dos eltrons chamado circuito. O circuito est fechado quando eletricamente completo, dando margem a que os eltrons faam um percurso de ida e volta ao seu ponto de origem; diz-se interrompido quando o percurso incompleto.

1.3 RESISTNCIA E CONDUTNCIA O grau de impedimento que a movimentao dos eltrons, presentes em qualquer substncia, sofre, denominado resistncia. Mesmo os melhores condutores possuem certo grau de resistncia. A unidade adotada para medir esta resistncia denominada ohm. Em qualquer condutor, a resistncia proporcional ao seu comprimento e inversamente proporcional sua seo transversal. Isto significa que a resistncia de um pedao de fio duplicar de valor, se seu comprimento for dobrado e diminuir da metade, se a sua seo transversal for duplicada e sua extenso permanecer a mesma. Por exemplo, suponhamos que um pedao de fio com 30 cm de comprimento e 6 cm de rea transversal possua uma resistncia de 4 ohms. Se adicionssemos 30 cm ao comprimento original, a resistncia seria igual a 2 4 = 8 ohms. Idnticamente, se


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8aumentssemos o comprimento de mais 30cm , a resistncia total seria ento 3 4 ou 12 ohms. Nesses exemplos, a seo transversal permaneceu inalterada. Agora, suponhamos que o fio tivesse sua seo transversal elevada para 12 cm. A resistncia seria ento inversamente proporcional a esta rea. Uma vez que ela duas vzes maior, para que possamos obter uma proporo inversa, devemos multiplic-la por ou simplesmentes dividi-la por 2. Assim, teramos a expresso de resistncia 4 = 2 ohms. Caso a seo transversal houvesse sido elevada quatro vezes, a resistncia resultante teria sido 4 ou 1 ohm (Fig.8)

RESISTNCIA 4 OHMS

1" 1"

= 1 POLEGADA QUADRADA

RESISTNCIA 4 OHMS

1,4" 1,4"

= 2 POLEGADAS QUADRADAS

RESISTNCIA 4 OHMS

2" 2"

= 4 POLEGADAS QUADRADAS

Figura 8 A resistncia do condutor depende de sua rea transversal e comprimento. Condutncia um termo de significado diretamente oposto quele da resistncia. a propriedade que tm as substncias de aumentar o fluxo de eltrons. O cobre, por exemplo, possui maior condutncia que o vidro. Quanto maior este ndice, maior valor possuir a substncia em termos de condutibilidade; pelo contrrio, quanto maior o valor da resistncia, maior valor ter a substncia como isolador. A unidade de condutncia o mho, que, conforme facilmente se desprende, o inverso da palavra ohm. Contudo, na prtica, o nico fator considerado a resistncia.

1.4 FORA ELETROMOTRIZ (f.e.m.) Sabemos que a corrente eltrica um movimento de eltrons, conseqentemente, para que se possa produz-la, torna-se necessrio provocar a movimentao dos eltrons. Para tanto, deve-se obter uma fonte de fora eletromotriz. Na verdade, dispomos de um grande nmero de meios para este fim, quais sejam: frico, calor, luz, qumica e mecnica. 1.4.1 - Eletrizao por atrito Uma pessoa, caminhando sobre um pavimento atapetado, acumular, geralmente, uma carga eltrica, a qual produzida pelo atrito entre o tapete e os sapatos com que est calada. O que na verdade acontece que os eltrons livres existentes no tapete ficam acumulados no corpo da pessoa. Assim, ela adquire um excesso de eltrons negativos, e podemos dizer que est negativamente carregada. Quando esta pessoa toca a maaneta de uma porta, ou qualquer outro objeto, os eltrons tendem a fugir, dando origem fasca ou leve choque que se produzir. Este um dos exemplos da carga eltrica produzida pela frico. Outro exemplo comum deste tipo de eletricidade obtm-se com uma caneta tinteiro ou um pente de baquelita. Se um desses


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9artigos for vigorosamente friccionado contra a manga de um palet (Fig. 9), verificar-se- que se tornou eletricamente carregado, do mesmo modo e pela mesma razo do exemplo anterior. Se aproximarmos a caneta a um pequeno pedao de papel, observaremos que o papel ser atrado pela caneta. Originalmente, o papel era neutro; todavia, quando a carga negativa da caneta agiu sobre ele, os eltrons foram repelidos, tornando o papel positivamente carregado. Em obedincia lei cargas diferentes se atraem, o papel adere caneta (Fig. 10).

Figura 9 Eletrizao de uma caneta-tinteiro por meio de frico.

Figura 10 A caneta tinteiro, eletrizada negativamente, atrai outros objetos. Alguns materiais, como a borracha, sempre adquirem uma carga negativa, pois ganham eltrons quando ocorre a frico com outro material. Outros, como o vidro, tornam-se positivos em virtude da perda de eltrons.


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101.4.2 Eletrizao trmica Quando se unem dois metais difrentes e se aplica calor a ponto de juno, os eltrons transferem-se de um metal para outro como se houvesse sido estabelecido um circuito. Este o princpio do elemento trmico, um instrumento atravs do qual as variaes de calor so mensuradas por um medidor eltrico ou dispositivo registrador (Fig. 11). Regra geral pode-se dizer que o calor acelera o movimento eletrnico. Na verdade, este movimento pode tornar-se to acentuado a ponto de os eltrons se projetarem no espao.

Figura 11 O elemento trmico. A aplicao de calor na juno de dois metais diferentes produz um movimento de eltrons. 1.4.3 - Eletrizao luminosa Determinadas substncias qumicas possuem propriedades fotoeltricas, isto , tendem a gerar atividade eltrica, quando submetidas a um raio de luz (Fig. 12). Esta propriedade foi aproveitada nas vlvulas fotoeltricas, as quais, geralmente, consistem de dois elementos bsicos. Um dos elementos revestido com material sensvel luz, sendo que o outro no. Quando a luz atinge o primeiro elemento, os eltrons so expelidos, atingindo o 2 elemento e voltando ao seu ponto de origem, atravs do circuito. A quantidade de corrente produzida muito pequena, todavia, a utilizao de circuitos amplificadores adequados permite realizar um trabalho eficaz.

Deve-se notar que, similarmente eletricidade produzida pelo calor, estamos falando de eletricidade em movimento. Este movimento chamado corrente, em virtude de os cientistas de antigamente acreditarem que a eletricidade flua de modo idntico gua. Contudo, uma corrente eltrica s fluir quando existir um circuito, ou caminho eltrico completo que permita aos eltrons partir e retornar a seu ponto de origem. O fluxo de corrente s ocorre quando o


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11circuito for eletricamente completo, ou quando existir entre os pontos do circuito uma diferena de potencial criada por uma fora eletromotriz. esta fora (f.e.m.) que impele os eltrons em sua trajetria.

Figura 12 A clula fotoeltrica. Assim que a luz atinge o elemento sensvel, ocorre um movimento de eltrons.

1.4.4 - Eletrizao qumica Quando mergulhamos determinados metais numa soluo qumica, denominada soluo cida (eletrlita), e quando existe um circuito completo, registra-se a ocorrncia de atividades eltricas. Duas placas de metal (geralmente chamadas elementos) e a soluo cida compem a unidade conhecida por clula. Uma bateria poder dispor de uma ou vrias clulas ligadas fsica e eletricamente (Fig. 13).

Figura 13 Bateria


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121.4.5 - Eletrizao mecnica Quando se verifica a necessidade de um abastecimento elevado de energia eltrica, o meio mais econmico de obt-la com o emprego de geradores (Fig. 14), Os geradores so unidades mecnicas acionadas por motores eltricos, turbinas a vapor ou fora hidrulica. Seu princpio de funcionamento reside no fato de ser possvel gerar eletricidade, valendo-se de um condutor (geralmente enrolado em bobina), quando este forado a mover-se atravs de um campo magntico.

Figura 14 Gerador 1.5 CAMPO ELTRICO 1.5.1 - O campo dieltrico Pode-se demonstrar, usando um eletroscpio, que a rea em torno de um objeto carregado sofre a influncia da carga. Para explicar este fenmeno, admite-se que linhas invisveis de fora irradiam-se do objeto carregado, projetando-se em todas as direes. A rea ocupada por tais linhas chamada campo (Fig. 15).

Figura 15 As linhas de fora que se irradiam de um objeto carregado formam o campo dieltrico O campo que envolve um objeto carregado denominado campo eletrosttico ou dieltrico. Caso dois objetos, um com carga negativa e outro com carga positiva, entrem em contato, seus campos se interpenetraro (Fig. 16). O inverso acontece, caso os dois campos com cargas idnticas entrem em contato (Fig. 17). Alis, de acordo com a regra: cargas idnticas se repelem, cargas diferentes se atraem.


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Figura 16 Os campos de objetos com carga diferente tendem a se atrair, quando aproximados um do outro.

Figura 17 Os campos de objetos com carga similar tendem a se repelir. Podemos dizer que a energia eltrica se encontra armazenada tanto no campo dieltrico quanto na prpria carga, por ser possvel conseguir trabalho com a simples utilizao do campo. Assim, as folhas do eletroscpio mudaro de posio, caso sejam submetidas aos seus efeitos.

1.5.2 - O campo eletromagntico Desde que a corrente eltrica , na realidade, um fluxo de eltrons entre tomos em desequilbrio, segue-se que deve existir um campo de fora em torno dos prprios eltrons e do circuito que utilizam para sua passagem. Se um pedao de fio, ligado atravs de uma bateria, for mantido prximo a um punhado de limalha de ferro, esta aderir ao fio durante todo o tempo em que houver passagem de corrente. Com o desligamento da corrente, a limalha de ferro se desprender (Fig. 18).


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Figura 18 Um fio, atravs do qual ocorre uma passagem de corrente, atua como se fosse um m e atrair a limalha de ferro. Esta experincia poder, ainda, ser demonstrada de outra forma, isto , espalhando-se a limalha sobre um mata-borro e fazendo-se o fio passar verticalmente atravs dela (Fig. 19). A limalha se agrupar em crculo, ao redor do fio, apresentando maior concentrao na parte central e menor densidade nas partes mais afastadas do fio. Este campo circular, que envolve um condutor de corrente, conhecido por campo eletromagntico, em virtude de o campo produzido pela corrente possuir propriedades magnticas, isto , poder de atrair o ferro. Devemos observar que o campo dieltrico est associado a no-condutores (da a expresso dieltrica), ao passo que o campo magntico est sempre associado a condutores.


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Figura 19 O campo eletromagntico existente em torno de um fio, atravs do qual ocorre uma passagem de corrente, tem um formato circular. 1.5.3 Magnetismo O magnetismo, ou propriedade de atrair o ferro, encontra-se presente numa srie de substncias em estado natural. Os dispositivos manufaturados, que possuem esta propriedade, so conhecidos como ms, sendo chamados eletroms quando as suas propriedades magnticas dependem de um fluxo de corrente. Os ms permanentes ou artificiais so aqueles em que as qualidades magnticas so adquiridas por processos especiais. Os ms artificiais podem ser feitos, esfregando-se uma pedra-m ou um outro m artificial a um pedao de ferro ou de ao. Contudo, o mtodo mais eficaz colocar um pedao de ferro dentro de uma bobina, atravs da qual esteja passando uma corrente eltrica.

Figura 20 Tipo de eletrom. Na verdade, os eletroms nada mais so que bobinas (denominadas solenides) com um ncleo de ao ou ferro (Fig. 20). Quando removido, o ncleo pode ser usado como m, pois conserva suas propriedades magnticas. Este fenmeno chamado magnetismo residual, isto , o magnetismo


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16que o ferro conserva mesmo depois de afastado do campo magntico. Os termos barra, ferradura e anel so, geralmente, empregados para designar o formato do m. Um m de forma de barra, conforme o prprio nome indica, uma pea de ferro, ao passo que o m em forma de ferradura (Fig. 21) tem o aspecto de uma ferradura em tamanho grande. Este ltimo tipo usado quando se deseja concentrar o campo magntico existente entre as duas extremidades ou, melhor, entre os dois plos. Quando houver necessidade de concentrar, ainda mais, o campo magntico, utiliza-se o m em forma de anel (Fig. 22). Neste, no existe um campo externo, pois as linhas de fora esto completamente concentradas no prprio ncleo. Todavia, caso o anel esteja quebrado, um campo externo ser formado entre os dois plos resultantes.

Fig. 21 - ms em forma de ferradura e em forma de barra

Fig. 22 ma em forma de anel.

1.5.4 - Plos magnticos Caso um m em forma de barra, suspenso por um fio, seja deixado em estado de repouso, verificaremos que uma de suas extremidades apontar para o plo norte; esta extremidade do m conhecida como plo norte e a outra plo sul. A Terra , em si, um m de grandes propores. Deve-se, porm notar que seu plo norte geogrfico , na realidade, o plo sul magntico, isto do ponto de vista de sua ao como m. Esta a razo pela qual o norte de uma bssola (que nada mais que um m em forma de barra montado sobre um pino) aponta sempre em sua direo (Fig. 23).


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Figura 23 A bssola um m em forma de barra. Seu plo norte apontar no sentido plo norte terrestre. O plo norte da Terra , na realidade, o plo sul, isto do ponto de vista da sua atuao como m. Se dois ms em forma de barra forem suspensos e colocados juntos, notaremos que o plo sul de um atrair o plo norte do outro. Um m colocado prximo a outro m, que estiver suspenso, ser atrado ou repelido, dependendo de sua respectivas polaridades. Plos idnticos se repelem, plos diferentes se atraem. Noutras palavras, as mesmas leis que regem a repulso e a atrao eltrica existem com relao aos plos magnticos. Por esta razo que se emprega o sinal positivo ( + ) para indicar o plo norte do m e o sinal negativo ( - ) para indicar o plo sul. Considera-se o campo magntico que envolve um m como partindo do plo norte e retornando ao ponto de origem, atravs do plo sul. 1.5.5 - Induo magntica Se um m (Fig. 24) for colocado sobre uma mesa e prximo a um pedao de ferro, verificaremos que o ferro se tornar magnetizado. O campo originado no plo norte do m penetrar no pedao de ferro, estabelecendo um plo sul do ponto de penetrao. Atravessando o pedao de ferro, formar um plo norte na outra extremidade e retornar ao m original, atravs do seu plo sul. Este processo de imantar um objeto, colocando-o prximo a um campo magntico denominado induo magntica. ela que faz com que o ferro seja atrado pelo m. Assim, o objeto inicialmente neutro torna-se magnetizado com um plo diferente do plo mais prximo do m original. Em obedincia s leis de atrao e repulso, o m recm-formado ser atrado e aderir ao m original.

Figura 24 Induo magntica. As linhas de fora magnticas originrias do m fazem com que o prego se torne magnetizado, penetrando atravs do plo norte do prego situado de frente ao plo sul do m. Este fato faz com que o prego seja atrado pelo m.


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18 UNIDADE 22 - LEI DE OHM

Conforme estudamos anteriormente, sabemos que no existe um condutor que possamos considerar perfeito. Conseqentemente, cada condutor possui um certo grau de resistncia. Sabemos que resistncia significa a oposio ao movimento dos eltrons de um tomo em desequilbrio para outro. Uma vez que todos os circuitos e dispositivos utilizadores de carga so, de uma forma ou de outra, compostos de condutores, segue-se que a resistncia est presente em todos os circuitos eltricos, dependendo sua intensidade do comprimento, seo transversal e material com que feito o fio utilizado, bem como das caractersticas particulares (constantes) dos dispositivos utilizadores de carga. Assim, na anlise de um circuito, a resistncia um dos principais fatores a ser considerado. Alm desses, existem dois outros elementos a observar, a voltagem ou f.e.m. e a corrente ou fluxo de eltrons. Seja o resistor da Figura 1, onde se aplica uma ddp U entre seus terminais e se estabelece a corrente eltrica de intensidade i.

A

i

B

UFigura 1

O fsico alemo George Ohm verificou que existem resistores para os quais, variando-se a ddp U, a intensidade da corrente eltrica i varia na mesma proporo, isto , U e i so diretamente proporcionais. Nessas condies, podemos escrever:

U = R . i

O coeficiente de proporcionalidade R recebe o nome de resistncia eltrica do resistor. Observe que, para resistores diferentes, sob mesma ddp, atravessado por corrente de menor intensidade aquele que tiver maior valor de R. Da o nome de resistncia eltrica dada a R, pois traduz a dificuldade que o resistor oferece passagem da corrente eltrica. A frmula U = R . i - em que U e i so diretamente proporcionais, isto , R constante constitui a lei de Ohm. Os resistores que obedecem lei de Ohm so chamados de resistores hmicos. A lei de Ohm pode ento ser assim enunciada: Em um resistor hmico, mantido a uma temperatura constante, a ddp aplicada diretamente proporcional intensidade de corrente que o atravessa.


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19Realcemos mais uma vez que para os resistores hmicos, mudando-se a ddp U, a intensidade da corrente i muda na mesma proporo, isto , a resistncia eltrica R permanece constante. No SI, a unidade de resistncia eltrica denomina-se ohm (smbolo ). O valor R da resistncia eltrica do resistor colocado acima do smbolo que o representa graficamente (Fig. 2a). Se o condutor tiver resistncia eltrica nula, ele representado por uma linha contnua (Fig. 2b).

A

R

B

A

R = 0

B

Figura 2a

Figura 2b

Simplificando, a lei de Ohm define a relao entre a corrente, a tenso e a resistncia. H trs formas de express-la matematicamente. A corrente num circuito igual tenso aplicada ao circuito do circuito: dividida pela resistncia

I =

U R

A resistncia de um circuito igual tenso aplicada ao circuito corrente que passa pelo circuito:

dividida pela

R = U I

A tenso aplicada a um circuito igual ao produto da corrente pela do circuito:

resistncia

U = I . R

onde: I = corrente, R = resistncia, U = tenso, V Conhecendo-se duas das quantidades, U, I ou R, pode-se calcular a terceira.

As equaes da lei de Ohm podem ser memorizadas e exercitadas com eficincia utilizando-se o crculo da lei de Ohm (Fig. 3). Quando forem conhecidas duas quantidades, para se determinar a equao para U, I ou R, cubra a terceira quantidade a ser calculada.


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20I = U I R U R Figura 3 R = U I U =

I

R

2.1 - ASSOCIAO DE RESISTORES Os resistores podem ser associados de diversas maneiras. Basicamente existem dois modos distintos de associ-los: em srie e em paralelo.

2.1.1 - Associao de resistores em srie Vrios resistores esto associados em srie quando ligado um em seguida ao outro, de modo a serem percorridos pela mesma corrente (Fig. 4).

i Rs

R1

i

R2

i

R3

i

U1

U2

U3 Figura 4

U

A ddp U na associao igual soma das ddps em cada resistor U1, U2, U3.

U = U1 + U2 + U3Como em cada resistor passa a mesma corrente, as ddps individuais valem: U1 = R1 i U2 = R2 i U3 = R3 i

Ento, as ddps em cada resistor so diretamente proporcionais s respectivas resistncias. Na resistncia equivalente: U = Rs i, ento Rs i = R1 i + R2 i + R3 i.

Logo:

Rs = R1 + R2 + R3Em uma associao de resistores em srie, a resistncia equivalente associao igual soma das resistncias dos resistores associados.


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21No caso de n resistores de resistncia eltricas iguais a R, tem-se: R1 = R2 = R3 = ..... = R, onde: Rs = nR

2.1.2 - Associao de resistores em paralelo Vrios resistores esto associados em paralelo quando so ligados pelos terminais, de modo que fiquem submetidos mesma ddp (Fig. 5).

i

R1

i

R2

i

R3

i

Rs

U1

U2

U3

U

Figura 5 A corrente i do circuito principal se divide pelos resistores associados em valores e i3. Verifica-se que: i1, i2

i = i1 + i2 + i3Como a ddp em cada resistor a mesma, pela lei de Ohm temos: i1 = U , i2 = U , i3 = U . Logo, as intensidades da corrente em R1 R2 R3 cada resistor so inversamente proporcionais s respectivas resistncias. Na resistncia equivalente: i1 = U , e ento Rp U Rp = U R1 + U + R2 U R3

1 = 1 + 1 + 1 Rp R1 R2 R3

Em uma associao de resistores em paralelo, o inverso da resistncia equivalente associao igual soma dos inversos das resistncias associadas.


21

22 UNIDADE 33 - POTNCIA ELTRICA A potncia seja ela eltrica ou mecnica, refere-se razo de produo de trabalho. Diz-se que executado um trabalho sempre que uma fora provoca o movimento de uma massa. Se uma fora mecnica usada para levantar ou mover um peso, um trabalho estar sendo executado. Entretanto, a fora exercida SEM CAUSAR movimento, tal como uma mola comprimida entre dois objetos fixos, no constitui trabalho. Como sabemos, a tenso uma fora eltrica, e que essa tenso fora a passagem de uma corrente em um circuito fechado. Entretanto, quando existe tenso entre dois pontos e no flui corrente, nenhum trabalho executado. A situao semelhante da mola comprimida. Somente quando a tenso provoca o movimento de eltrons que estar sendo executado um trabalho. A RAZO instantnea em que o trabalho executado chama-se potncia eltrica e a sua unidade de medida o WATT. Uma quantidade total de trabalho pode ser executada em quantidades diferentes de tempo. Por exemplo: uma determinada quantidade de eltrons pode ser deslocada de um ponto a outro em um segundo ou em uma hora, dependendo da razo em que so movidos. Em ambos os casos, o trabalho total executado o mesmo. Entretanto, quando o trabalho executado em tempo curto, a wattagem ou RAZO DE POTNCIA INSTANTNEA, maior do que quando a mesma quantidade de trabalho executada em um perodo de tempo maior. Como afirmado, a unidade bsica de potncia o WATT e igual tenso aplicada ao circuito multiplicada pela corrente que flui nesse circuito. Isso representa a razo, em qualquer instante, de execuo de trabalho pelo movimento de eltrons no circuito. O smbolo P indica a potncia eltrica. Assim, a frmula de potncia :

P = E.IOnde, E a tenso e I a corrente que flui no resistor ou circuito cuja potncia est sendo medida. A quantidade de potncia mudar quando a tenso, a corrente, ou ambos, mudarem. Como vimos na lei de Ohm I = P = E . I, teremos: P = E( E ) R E R , e substituindo I da frmula

E P = R

Em aditamento, o equivalente de E na lei de Ohm R.I. Se este equivalente substituir E na frmula P = E.I, a frmula de potncia tambm poder ser inscrita como: P = E.I P = (I.R)I

P = I . REducao ProfissionalCreated with novaPDF Printer (www.novaPDF.com)

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23Resumindo, podemos dizer que: a . Potncia, relacionada com E e I:

P = E . IA frmula indica que a potncia o produto de E multiplicado por I, independente dos seus valores individuais. Se E ou I variar, mantido que seja o valor resistivo, P variar proporcionalmente. Se ambos, E e I, variarem, P variar numa razo quadrtica. b . Potncia relacionada com I e R:

P = I . RA frmula indica que se R for mantido constante e I variado, P variar com o quadrado de I, porque I aparece como uma quantidade elevada ao quadrado. Se I for mantido constante e R variado, P variar numa razo direta e proporcional com R porque esse um multiplicador na frmula. c . Potncia, relacionada com E e R:

E P = RA frmula indica que, se R for mantido constante e E variado, P varia com o quadrado de E porque este aparece como uma quantidade elevada ao quadrado. Se E for mantido constante e R variado, P variar numa razo inversa mas proporcional a R porque este um divisor na frmula. A figura 1 mostra um sumrio de doze frmulas bsicas. As quatro quantidades bsicas E, I, R e P esto no centro da figura. Adjacentes a cada quantidade esto trs frmulas, cada uma expressando essa quantidade em funo das outras duas. Se verificarmos, veremos que se trata de uma simples transposio de termos das frmulas bsicas.

E / R E / R I / R I.E P.R P/I I.R P / I P/E

P I E R

P/R E/I E / P

Figura 1


23

24 UNIDADE 44 - MEDIDAS ELTRICAS

Os aparelhos de medidas eltricas so instrumentos que fornecem uma avaliao da grandeza eltrica, baseando-se em efeitos fsicos causados por essa grandeza. Vrios so os efeitos aplicveis, tais como: foras eletromagnticas, fora eletrostticas, efeito Joule, efeito termoeltrico, efeito da temperatura na resistncia, etc. Classificao dos instrumentos de medidas eltricas Quanto ao princpio de funcionamento: Instrumentos eletromagnticos; Instrumentos eletrodinmicos; Instrumentos eletroqumicos; Instrumentos dinmicos.

Quanto corrente Instrumentos de corrente continua CC; Instrumentos de corrente alternada CA.

Quanto grandeza a ser medida Ampermetros; Voltmetros; Ohmmetros; Wattimetros; Varmetros Fasmetros; Frequencmetros, etc...

Quanto apresentao da medida Instrumentos indicadores - apresentam o valor da medida no instante em que est sendo feita, perdendo-se esse valor no instante seguinte; Instrumentos Registradores - apresentam o valor da medida no instante em que est sendo feita e registra-o de modo que no o perdemos; Instrumentos integradores - apresentam o valor acumulado das medidas efetuadas num determinado intervalo de tempo.

Quanto ao uso Instrumentos industriais; Instrumentos de laboratrio.


24

254.1 - GALVANMETRO

Figura 1 O dispositivo acima, pode ser usado como elemento bsico na construo de INSTRUMENTOS DE MEDIO de grandezas eletrodinmicas, denominado galvanmetro (Fig.1). O galvanmetro um dispositivo que tem a propriedade de detectar correntes que por ele passa, por meio de um ponteiro que sofre uma deflexo proporcional corrente que o atravessa. Simbologia:

G R g Em geral, os galvanmetros so muito sensveis, e suportam pequenas correntes; O maior valor de corrente que um galvanmetro mede, sem ser danificado, denominado corrente de fundo de escala; Para medio de correntes mais elevadas, liga-se em paralelo com o galvanmetro um resistor designado por derivador (antigamente resistor shunt Fig. 2).

Figura 2 - Resistor derivador Educao ProfissionalCreated with novaPDF Printer (www.novaPDF.com)

25

26Portanto, o resistor derivador que tem pequeno valor, ligado em paralelo como o galvanmetro, reduz a corrente que circula pelo instrumento, protegendo-o contra correntes elevadas.

4.2 MEDIO DE CORRENTE Todos os instrumentos destinados a medir correntes, que atualmente so utilizados, baseiam o seu funcionamento na ao magntica da corrente. Medidores de corrente ou AMPERMETROS so ligados em srie com o circuito de corrente, apresentando uma pequena resistncia interna. Ilustrao:

Esquema de ligao do ampermetro (Fig.3).

.Construo do ampermetro

.

. .A RnFigura 3

Um ampermetro construido usando-se um resistor derivador em paralelo com um galvanmetro (Fig. 4).

Figura 4


26

27O resistor derivador, em paralelo com o galvanmetro permite que se consiga usar o instrumento para medir correntes superiores correntre de fundo de escala do galvanmetro. Caso o ampermetro deva ser utilizado para uma faixa de medio n vezes superior a existente (fator de amplificao n), ento uma parte da corrente passar pelo ampermetro e (n-1) partes devero passar pelo derivador.

Resistncia do instrumento Ri Resistncia Rn = ________________________ Fator de amplificao - 1

Ri Rn = _________ n - 1

Exemplo: A faixa de medio de ampermetro deve ser ampliada de resistncia interna de 2 ohms. Qual o tamanho do derivador Rn? Fator de amplificao: n = 1 = 10, Rn 0,1 = Ri = n - 1 2 = 10 1 2 9 = 0,22 ohms

100 A para 1A. A

Para a medio de correntes alternadas elevadas, so usados transformadores de corrente.

4.3 MEDIO DE TENSO Medidores de tenso ou voltmetros so medidores de corrente com elevada resistncia interna. Quando da aplicao de uma tenso, circula nos aparelhos uma determinada corrente, que provoca a deflexo do ponteiro. Devido a resistncia interna inaltervel do instrumento, a escala pode ser ajustada em volts. Ilustrao

Voltmetros so ligados em paralelo com o consumidor ou rede (Fig. 5). Para medio de tenses mais elevadas, utilizado um resistor de pr-ligao.


27

28

.

V

.

Rp

Figura 5 - Voltmetro com resistor e pr-ligao. Se a tenso a ser medida n vezes superior faixa de medio existente, ento o valor de tenso a ser consumido pelo resistor de ( n 1 ) volts. Rp = Resistor de pr-ligao Ri = Resistncia interna do instrumento Rp = Ri . (n 1) Exemplo: A faixa de medio de um voltmetro de 12 volts deve ser ampliada para 60 volts. A resistncia interna do instrumento de 2000 ohms. Qual o valor de Rp?

Fator n =

60 12

=

5;

Rp = Ri (n - 1) = 2000 ( 5 - 1) = 8000 ohms.

Para a medio de tenses alternadas elevadas, empregam-se transformadores de potencial.

4.4 MEDIO DE RESISTNCIA Um mtodo muito usado para a medida de resistncia eltrica a ponte de Wheatstone. Compese de dois divisores de tenso ligados em paralelo, cada um composto de 2 resistores (R1 R3) e (R2 R4), sob a mesma tenso, acrescentando-se mais um ampermetro (galvanmetro) ligado entre os terminais de um dos divisores de tenso (Fig. 6).

. . .R1 A R3 R1 = R3 R2 R4

R2

.

R4

Figura 6 - Divisores de tenso ligados em paralelo (ligao em ponte) A ponte se baseia no princpio de que a corrente no galvanmetro nula, quando a relao entre os valores R1 e R2 de um dos lados igual a ralao R3 e R4. Isto significa:


28

29Os resistores R3 e R4 podem ser feitos variveis, mediante um cursor que desliza sobre o fio metlico. Esta forma possvel determinar o valor de um resistor Rx desconhecido (Fig. 7).

Rx

.G R4

R2

.Neste caso:

R3

.

Figura 7 - Ligao da ponte de medio

Rx = R2 x R3 R4Na execuo normal de pontes de medio usa-se um potencimetro no lugar do fio com cursor.

4.5 MEDIO DE POTNCIA Nos instrumentos eletrodinmicos utilizados para a medio de potncia, um resistor ligado antes da bobina de tenso (Fig. 8), quando a corrente nesta bobina no deve atingir valores muito elevados. Neste caso, a ligao deve ser feita de tal forma que a bobina de corrente e a de tenso em uma de suas extremidades estejam ligadas ao mesmo plo (P).

. Bobina de Tensowattmetro

Bobina de corrente 1 2 3 5

Figura 8 - Ligao das bobinas do

.

.

.

Figura 9 - Ligao do wattmetro

Assim, evita-se que entre as duas bobinas esteja atuando toda a tenso, o que poderia dar origem descarga no instrumento. Se a deflexo do ponteiro se der no sentido inverso ao desejado, ento necessrio inverter a polaridade de uma das bobinas (Fig. 9).


29

30Ilustrao:


30

31 UNIDADE 55 - CIRCUITOS BSICOS DE CORRENTE CONTNUA E CORRENTE ALTERNADA RETIFICAO DE CORRENTE -

Antes que um trabalho til possa ser executado, usando-se a energia potencial disponvel numa fonte de f.e.m., torna-se necessrio que os eltrons disponham de um curso, ou circuito, atravs do qual se possam movimentar. O circuito eltrico deve ser completo, isto , deve principiar uma fonte de f.e.m., passar pela carga ou elementos utilizadores e retornar ao ponto de partida, atravs de um curso diferente. Na figura 1, ilustraremos este fato (uma bateria, agindo como fonte de f.e.m. alimenta uma carga, no caso, uma lmpada eltrica). Os eltrons se movimentam do ponto X ao ponto A, passam atravs da lmpada, no ponto B, e retornam ao ponto Y da bateria. Assim, em se tratando de circuitos eltricos, esta a primeira regra, ou melhor, o eltron deve dispor de uma via completa de ida e volta fonte de f.e.m., para que se d a passagem da corrente eltrica.

Figura 1 Um circuito eltrico completo consiste de uma fonte de f.e.m., um condutor e uma carga. Diz-se que o circuito est fechado quando a corrente pode fazer um percurso de ida e volta, atravs do fio, fonte f.e.m.

Suponhamos que um disjuntor (que servisse para abrir e fechar o circuito), fosse instalado no circuito. Se o disjuntor estivesse desligado, os eltrons no poderiam percorrer o circuito. Assim, o circuito estaria aberto ou incompleto. Para fechar o circuito e restabelecer o curso eletrnico, necessrio ligar o disjuntor. Isto permitir a livre passagem dos eltrons, atravs do percurso estabelecido.

5. 1 - CIRCUITO DE CORRENTE CONTNUA A corrente contnua, tambm denominada de DC, definida como sendo uma corrente unidirecional de valor (intensidade) uniforme. Verifica-se que ela atinge seu valor mximo imediatamente aps o circuito ter sido estabelecido. Este valor, uma vez atingido, permanecer uniforme, a menos que as constantes do circuito venham a sofrer alguma modificao (Fig. 3).


31

32

Fig. 3 A corrente contnua unidirecional e tem amplitude constante.

5.1.l Circuito srie Um circuito srie aquele que permite somente um percurso para a passagem da corrente. Nos circuitos em srie (Fig. 4), a corrente I a mesma em todos os pontos do circuito. Isto quer dizer que a corrente que passa por R1 a mesma que passa por R2, por R3, e exatamente aquela fornecida pela bateria.

R1 + V _ I I I R3Figura 4 Quando as resistncias so ligadas em srie (Fig. 3), a resistncia total do circuito igual soma das resistncias de todas as partes do circuito, ou

I

R2

RT = R1 + R2 + R3

(equao 1)

Onde RT = resistncia total,

R1, R2, e R3 = resistncias em srie

Exemplo 1: Um circuito srie formado por resistores de 50 , 75 e 100 (Fig. 5). Calcule a resistncia total do circuito.


32

33

R1 RT = ? 50 75 100 R3Figura 5 Utilizando a equao RT = R1 + R2 + R3, somar os valores dos trs resistores em srie. RT = R1 + R2 + R3 = 50 + 75 + 100 = 225 (resposta). A tenso total atravs de um circuito srie igual a soma das tenses nos terminais de cada resistncia do circuito (Fig. 6), ou

R2

VT = V1 + V2 + V3Onde V1 = V2 = V3 =

(equao 2)

VT = tenso total, V tenso nos terminais da resistncia R1 , V tenso nos terminais da resistncia R2 , V tenso nos terminais da resistncia R3 , V

Embora as Eqs. ( 1 ) e ( 2 ) tenham sido aplicadas a circuitos que contm trs resistncias, elas tambm se aplicam a qualquer nmero n de resistncias, isto , RT = R1 + R2 + R3 + . . . + Rn VT = V1 + V2 + V3 + . . . + Vn (equao 1a) (equao 2a)

A lei de Ohm pode ser aplicada ao circuito todo ou a partes separadas de um circuito em srie. Quando ela for aplicada a uma certa parte de um circuito, a tenso atravs dessa parte igual corrente dessa parte multiplicada pela sua resistncia. Para o circuito que aparece na figura 7, V1 = I R1 V2 = I R2 V3 = I R3

V1 R1 VT I R3 V3Figura 6

V1 = 6 V R1 R2 V2 VT = ? R2 R3 V3 = 54 VFigura 7

V2 = 30 V


33

34Exemplo 2: Num circuito srie obtm-se 6 V nos terminais de Rl, 30 V nos terminais de R2 e 54 V nos terminais de R3 (Fig. 7). Qual a tenso total atravs do circuito? Escreva a Eq. ( 2 ) e some as tenses nos terminais de cada uma das trs resistncias.

VT = V1 + V2 + V3 = 6 + 30 + 54 = 90 (resp.) Para se calcular a tenso total atravs de um circuito srie, multiplica-se a corrente pela resistncia total, ou

VT = I RTOnde VT = tenso total, V I = corrente, A RT = resistncia total,

(equao 3)

Lembre-se de que num circuito srie passa a mesma corrente em qualquer parte do circuito. No somente as correntes em cada parte do circuito para obter I na eq. 3.

Exemplo 3 Um resistor de 45 e uma campainha de 60 esto ligados em srie (figura 8). Qual a tenso necessria atravs dessa associao para produzir uma corrente de 0,3 A?

R1 = 45 + VT = ? _

I = 0,3 A

R2 = 60 Figura 8 1 passo - Calcular a corrente I. O valor da corrente o mesmo em cada parte de circuito em srie. I = 0,3 A (dado) 2 passo - Calcule a resistncia total RT. Some as duas resistncias. RT = R1 + R2 = 45 + 60 = 105


34

353 passo - Calcule a tenso total VT. Utilize a lei de Ohm VT = IRT = 0,3 (105) = 31,5 V (resposta)

Recapitulando: a) A corrente que flui em um circuito srie a mesma em qualquer componente. b) A resistncia total de um circuito srie igual soma das resistncia individuais. c) A tenso total atravs do circuito srie igual soma das quedas individuais de tenso.

5.1.2 Circuito paralelo 5.1.2.1 Tenso e corrente em um circuito paralelo Um circuito paralelo aquele no qual dois ou mais componentes esto ligados mesma fonte de tenso (Fig. 9). Os resistores R1, R2 e R3 esto em paralelo entre si e com a bateria. Cada percurso paralelo ento um ramo ou malha com a sua prpria corrente. Quando a corrente total IT sai da fonte de tenso V, uma parte I1 da corrente IT flui atravs de R1, uma outra parte I2 flui atravs de R2m e a parte restante I3 passa atravs de R3. As correntes, I1, I2 e I3 nos ramos podem ser diferentes. Entretanto, se for inserido um voltmetro (um instrumento que serve para medir a tenso de um circuito) atravs de Rl, R2 e R3, as respectivas tenses V1, V2 e V3 sero iguais. Portanto,

V = V1 = V2 = V3

(equao 4)

IT V

.I1 R1 V1

I2

.R2 V2

Voltmetro I3 R3 V3

.IT = I1 + I2 + I3

.Figura 9 (equao 5 )

A corrente total IT igual soma das correntes em todos os ramos.


35

36Esta frmula aplica-se a qualquer nmero de ramos em paralelo sejam as resistncias iguais ou no. Pela lei de Ohm, cada corrente de ramo igual tenso aplicada dividida pela resistncia entre os dois pontos onde a tenso aplicada. Assim sendo (Fig. 8) para cada ramo temos as seguintes equaes:

Ramo 1 :

I1 = V1 = V R1 R1

Ramo 2 :

I2 R2

= V2 = V R2

(equao 6)

Ramo 3 :

I3 =

V3 = V R3 R3

Com a mesma tenso aplicada, um ramo que possua menor resistncia permite a passagem de uma corrente maior atravs dele do que um ramo com uma resistncia mais alta.

Exemplo 4 Duas lmpadas que retiram do circuito 2 A mais uma terceira lmpada que retira 1 A esto ligadas em paralelo atravs de uma linha de 110 V (Fig. 10). Qual a corrente total? A frmula para a corrente total : IT = I1 + I2 + I3 IT = 2 + 2 + 1 = 5 A (resp.)

A corrente total de 5 A.

IT Fonte de alimentao de 110 V

. .

I1

.Figura 10

I2

I3

2A

2A

.

1A


36

37

IT = 20 A 110 V

.I1 = 12 A R1

I2 = ? R2

.Figura 11

Exemplo 5 - Dois ramos R1 e R2 ligados a uma linha de tenso de 110 V consomem do circuito uma corrente total de 20 A (Fig. 11). O ramo R1 retira 12 A do circuito. Qual a corrente I2 no ramo R2? Partindo da Eq. 5, transponha os membros para isolar I2 e ento substitua os valores dados: IT = I1 + I2 I2 = IT - I1 I2 = 20 - 12 = 8 A (resp.)

A corrente no ramo R2 de 8 A.

Exemplo 6 - Um circuito paralelo formado por uma cafeteira eltrica, um torrador de po e uma panela de frituras, ligados s tomadas de 120 V de uma cozinha. Que corrente fluir em cada ramo do circuito e qual a corrente total consumida por todos os eletrodomsticos mencionados? Inicialmente, desenhe o circuito conforme o diagrama da figura 12. Mostre a resistncia de cada aparelho. H um potencial de 120 V atravs de cada aparelho considerado. A seguir, utilizando a eq. 6, aplique a lei de Ohm a cada aparelho ligado.

IT

.

I1 15

.

I2 15

I3 R3 12

V= 120 V R1

R2

Cafeteira eltrica:

.

Figura 12 I1 = V = 120 = 8 A (resp.) R1 15 I2 = V = 120 = 8 A (resp.) R2 15

.

Torrador de po:


37

38Panela de frituras: I3 = V = 120 = 10 A (resp.) R3 12

Determine agora a corrente total, atravs da eq. 5: IT = I1 + I2 + I3 IT = 8 + 8 + 10 = 26 A (resp.)

5.1.2.2 Resistncia em um circuito paralelo a Resistncia total A resistncia total num circuito paralelo pode ser determinada aplicando-se a lei de Ohm: divida a tenso comum atravs das resistncias em paralelo pela corrente total da linha.

V RT = ITRT a resistncia total de todos os ramos em paralelo atravs da fonte de tenso V, e IT a soma da corrente de todos os ramos. Exemplo 7 Qual a resistncia total do circuito que aparece na Fig. 13 (Exemplo 6)? No exemplo 6, a tenso da linha de 120 V e a corrente total da linha de 26 A. Conseqentemente, RT = V = 120 = 4,62 IT 26 (resp.) ( equao 7 )

A carga total ligada linha de 120 V a mesma se houvesse uma nica resistncia equivalente de 4,62 ligada atravs da linha (Fig. 12). Os termos resistncia total e resistncia equivalente so usados indiferentemente.

IT = 26 A 120 V RT = 4,62

Figura 13


38

39b Frmula geral inversa A resistncia total em paralelo dada pela frmula:

1 = 1 + 1 + 1 +... + 1 Rt R1 R2 R3 Rn

(equao 8)

onde: RT a resistncia total em paralelo e R1 , R2 , R3 e Rn so as resistncias nos ramos.

Exemplo 8 - Calcule a resistncia total dos resistores de 2 , 4 e de 8 associados em paralelo (Fig. 14). Escreva a frmula para as trs resistncias em paralelo

1 = RT

1 + 1 + 1 R1 R2 R3

Substituindo os valores das resistncias 1 = RT Some as fraes, 1 = 4 + 2 + 1 = RT 8 8 8 7 8 1 + 1 + 1 2 4 8

Inverta os dois lados da equao para obter o valor de RT RT = 8 = 1,14 7 ( resp.)

. .R1 2 R2 4 R3 8

RT = ?

. .Figura 14 Educao Profissional

(b) Circuito equivalente

(a) Circuito com ramos em paralelo

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40Observe que quando as resistncias esto ligadas em paralelo, a resistncia total sempre menor do que a resistncia de qualquer ramo isoladamente. Neste caso, RT = 1,14 menor do que R1 = 2 , R2 = 4 e R3 = 8 . Exemplo 9 - Acrescente um quarto resistor de 2 em paralelo ao circuito da (Fig. 14).Qual a nova resistncia total e qual o efeito de se acrescentar uma outra resistncia em paralelo? Escreva a frmula para as quatro resistncias em paralelo

1 = 1 + 1 + 1 + 1 RT R1 R2 R3 R4 Substituindo os valores, 1 = 1 + 1 + 1 + 1 RT 2 4 8 2 Somando as fraes, 1 = RT Invertendo, RT = 8 = 0,73 11 (resp.) 4 + 2 + 1 + 4 = 11 8 8 8 8 8

Dessa forma, vemos que o efeito de se acrescentar uma outra resistncia em paralelo uma reduo da resistncia total de l,14 para 0,73 .

c Frmulas simplificadas A resistncia total de resistores iguais associados em paralelo igual resistncia de um resistor dividida pelo nmero de resistores:

R RT = n

(equao 9)

onde, RT = resistncia total de resistores iguais em paralelo, R = resistncia de um dos resistores iguais, N = nmero de resistores iguais

Exemplo 10 - Quatro lmpadas, cada uma delas com uma resistncia de 60 , esto ligadas em paralelo. Calcule a resistncia total.


40

41 dado R = R1 = R2 = R3 = R4 = 60 n = 4 Escrevendo a equao 9 e substituindo os valores, teremos:

RT = R = 60 = 15 n 4

(resp.)

Quando quaisquer dois resistores diferentes estiverem em paralelo, mais fcil calcular a resistncia total multiplicando as duas resistncias, e ento dividindo o produto pela soma das resistncias.

R1R2 RT = R1 + R2(equao 10)

onde RT a resistncia total em paralelo e R1 e R2 so os dois resistores em paralelo.

Exemplo 11 - Calcule a resistncia total de um resistor de 6 associado a um outro de 18 em paralelo. So dados R1 = 6 , R2 = 18 . Escrevendo a equao 10 e substituindo os valores, teremos: RT = R1R2 = R1 = R2 6 (18) = 108 = 4,5 6 + 18 24 (resp.)

5.2 - CIRCUITO DE CORRENTE ALTERNADA Temos utilizado a expresso corrente contnua (DC), ou seja, corrente unidirecional para distingui-la de outra forma de eletricidade onde a direo da corrente sofre inverses peridicas. Alem disto, ao estudarmos a ao da corrente contnua, verificamos que ela atinge seu valor mximo imediatamente aps o circuito ter sido estabelecido. Este valor, uma vez atingido, permanecer uniforme, a menos que as constantes do circuito venham sofrer alguma modificao. Portanto, podemos definir a corrente contnua como sendo uma corrente unidirecional de valor (intensidade) uniforme. Dispomos, tambm, de outro tipo de eletricidade em movimento, ao qual denominamos corrente alternada (AC). Conforme o prprio nome indica, a direo da corrente se modifica, alternandamente, de um sentido para outro. Alm disso, diferentemente da corrente contnua que permanece constante ao atingir sua mxima intensidade, na corrente alternada esta amplitude vai de zero ao mximo, retorna a zero, atinge


41

42novo mximo na direo oposta e retorna, novamente, a zero. Esta variao de intensidade, de zero a zero, completando um percurso em determinado perodo de tempo, denominada ciclo. Assim, um ciclo representa duas mudanas completas de direo (Fig. 15).

Figura 15 Durante o seu ciclo, a corrente alternada varia de direo e amplitude.

O nmero de ciclos atingidos num determinado perodo de tempo chamado freqncia. Geralmente, a corrente alternada usada para iluminao possui uma freqncia de 60 ciclos. Isto significa que a direo da corrente sofre 120 inverses por segundo (1 seg.). Portanto, a corrente alternada pode ser definida como sendo a corrente que varia continuamente de intensidade e sofre inverses peridicas na sua direo. A corrente alternada, obtida atravs de um dispositivo mecanicamente operado denominado alternador (gerador AC), e uma corrente induzida, isto , uma corrente resultante da penetrao de linhas magnticas de fora atravs de um condutor ou vice-versa. Para atingir este efeito, o condutor pode ser deslocado para dentro ou para fora do campo magntico, conforme explicao abaixo. J verificamos a maneira pela qual os eltrons, em movimento, estabelecem um campo magntico em torno de um condutor. Inversamente, uma variao no campo magntico de um condutor tende a causar movimentao dos eltrons. A simples existncia de um campo no suficiente; o campo deve sofrer alguma sorte de modificao. Caso um m seja mantido sobre uma bobina ligada a um medidor de alta sensibilidade, com uma graduao zero no centro da escala (Fig. 16), nenhuma indicao de corrente ser registrada at que o m seja introduzido na bobina.


42

43

Figura 16 Com o m afastado da bobina e com as linhas de fora em posio fixa, no se registrar a induo de voltagem atravs da bobina, conseqentemente, o aparelho no acusar a passagem de corrente. Quando isto acontece, o campo magntico, que envolve o m, penetra na bobina, fazendo com que o ponteiro se desloque e retorne posio zero. Agora, caso retiremos o m, o ponteiro se deslocar para o lado oposto, retornando a zero, medida que as linhas de fora, movendo-se em direo contrria, penetram na bobina. Examinemos cuidadosamente o que aconteceu: a - Quando a bobina estava fora do campo magntico , o medidor no acusava a presena de corrente no circuito (Fig. 16). b - Quando as linhas magnticas de fora se movimentaram, aproximando-se e envolvendo a bobina, o medidor acusou a presena de corrente. Esta corrente movia-se numa direo especfica (Fig. 17).

Figura 17 A movimentao e penetrao do campo magntico na bobina, induzir uma voltagem atravs da bobina e far com que o aparelho registre a passagem de corrente.


43

44c Assim que as linhas de fora cessam de movimentar-se (quando o m permaneceu imvel dentro da bobina), a corrente retornou ao ponto zero. Isto serve para demonstrar que a simples existncia de um campo magntico em torno de um condutor no produzir a passagem de corrente atravs dele (Fig. 18). O campo deve sofreu uma variao.

Figura 18 A simples existncia do campo magntico em torno da bobina no suficiente para induzir voltagem. O campo deve estar em movimento. d Quando o m foi retirado, o campo em torno da bobina sofreu uma variao. Conseqentemente, registrou-se a presena de corrente, porm movendo-se em direo oposta (Fig. 19).

Figura 19 A retirada do m produz a alterao necessria passagem de corrente. Este processo inverte a direo tanto das linhas de fora como da corrente.

e Assim que a bobina deixou de ser influenciada pela variao do campo magntico, a corrente desapareceu (acusando o medidor uma leitura zero) (Fig. 20)


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Figura 20 Quando a bobina se afasta da zona de influncia do campo em mutao, o ponteiro do medidor retorna ao zero. A voltagem induzida deixa de existir, por conseguinte o medidor no poder registrar passagem de corrente. Portanto, esta forma de eletricidade em movimento conhecida como corrente induzida, por se ter originado (convm lembrar que no havia corrente no circuito) da ao de linhas magnticas de fora. Uma corrente induzida sempre alternada, isto , sofre modificaes peridicas na sua direo.

5.3 RETIFICAO DE CORRENTE ALTERNADA O uso da corrente alternada generalizou-se em virtude das inmeras vantagens que oferece. Uma delas a de poder ser transmitida, da usina de fora casa do consumidor, fbricas, etc, com maior economia e eficincia. Com a utilizao dos transformadores, podemos elev-la ou reduzi-la, de acordo com as necessidades. Inversamente, a corrente DC (corrente contnua), s pode ser transmitida na voltagem original, estando conseqentemente sujeita s perdas resultantes da resistncia da linha. Para reduzi-la e fornecer a carga mxima da corrente, torna-se necessrio usar um dimetro maior; esse fato faz com que a execuo de sistemas DC se torne muito dispersiva. Por outro lado, a corrente alternada pode ter sua voltagem inicial elevada acentuadamente. Esta voltagem pode ser transportada a grandes distncias atravs de fios de pequeno dimetro, em virtude do decrscimo proporcional nos valores da corrente, quando a voltagem elevada por intermdio de transformadores. Por exemplo, um gerador AC de 220 volts fornecendo 100 amp. iniciais pode, com o uso de transformadores, fornecer 2.200 volts em 10 amp. (com a mesma energia). Desde que uma corrente de 10 amp. pode ser transportada atravs de um fio com bitola menor, segue-se que a construo da linha de transmisso ser feita com maior economia. Alm disso, a queda de tenso numa corrente de 10 amp. ser 1/10 menor que numa corrente de 100 amp. (Fig. 21). Naturalmente, a utilizao de transformadores eleva o custo das instalaes, mas isto importa no maior alcance da distribuio de fora com um mnimo de perdas, bem como no fato de os transformadores permitirem que qualquer valor de voltagem (mais alta ou mais baixa que a tenso transmitida) possa ser obtido no ponto de consumo.


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Figura 21 Modo pelo qual a corrente alternada transmitida a grandes distncias. Com a difuso no uso da energia AC (corrente alternada), torna-se, em certos casos, necessrio transform-la em corrente contnua, especificamente no carregamento de baterias. Este processo denominado retificao e o dispositivo utilizado para efetu-lo, retificador. Usa-se tambm o conversor sncrono, que um aparelho especial de construo similar do conversor rotativo (usado para converter corrente DC em AC). Pode-se empregar ainda um motor AC acionando um gerador DC. Contudo, os retificadores so de construo mais simples e rgida, menos dispendiosos, mais econmicos no tocante manuteno e operao, e igualmente eficazes na maioria das aplicaes. E ainda, grande parte dessas unidades funcionam silenciosamente, contrariamente ao intenso rudo e vibrao desenvolvidos pelos motores-geradores, conversores sncronos etc. Nos retificadores mais atuais, usa-se o diodo como elemento retificador. O diodo permite somente a passagem do potencial positivo, e enquanto este potencial positivo estiver presente, observa-se a passagem de corrente. Este o princpio bsico da retificao da corrente alternada. Por conseguinte, se a onda senoidal AC apresentada na figura 22 representa a corrente alternada fornecida, ento, no ponto 1 da curva, a corrente AC estar iniciando seu ciclo no lado positivo. No ponto 2 ter atingido seu potencial mximo, baixando a zero no ponto 3. Durante este perodo do ciclo, um potencial positivo aparecer na placa da vlvula permitindo, conseqentemente, a passagem de corrente. No ponto 3, a curva senoidal comea a baixar alm de zero, atingindo a corrente alternada a parte negativa do ciclo. No ponto 4, o mximo potencial negativo alcanado, retornando a zero ao chegar no ponto 5. Nesta parte do ciclo, a placa se apresenta com potencial negativo e no permite a passagem de corrente. O processo se repetir enquanto a corrente AC estiver sendo fornecida.


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Figura 22 A linha pontilhada representa a situao de parte do ciclo AC quando se dispe do potencial negativo.

Podemos, agora, apresentar a curva da figura 22, como na figura 23. Apenas a metade positiva de cada ciclo permitiu a passagem de corrente. Portanto, diz-se que a corrente alternada original foi retificada, isto , o circuito de sada apresenta uma corrente DC. Este processo conhecido por retificao de semi-onda em virtude de somente metade do ciclo AC ter sido utilizado para fornecer potncia DC.

Figura 23 Quando ocorre a retificao, as partes negativas do ciclo AC deixam de aparecer no circuito de sada. Na Fig. 22 a linha pontilhada representava parte negativa do ciclo. Note-se sua ausncia aqui. Os retificadores mais eficientes utilizam o processo conhecido como retificao de onda completa. Nesse tipo de circuito, ambos os lados dos ciclos AC so retificados e, por conseguinte, reduz-se o espaamento entre as cristas (Fig. 24). Essa reduo d margem a que a corrente DC pulsante seja filtrada com maior eficincia.

Figura 24 Circuito retificador de onda completa


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48 UNIDADE 66 - NOES SOBRE ATERRAMENTO ELTRICO

6.1 DEFINIO DE ATERRAMENTO Aterramento a ligao eltrica intencional com a Terra. Esta ligao visa propiciar um meio favorvel e seguro (de baixssima resistncia eltrica e robustez mecnica conveniente) ao percurso de correntes eltricas perigosas e indesejveis. o caso das descargas eltricas produzidas por fenmenos atmosfricos (raios) ou ainda por ocasio das faltas eltricas. Falta (eltrica) o contato ou arco acidental entre partes sob potenciais diferentes, e/ou de uma ou mais dessas partes para a Terra, num sistema ou equipamento eltrico energizado (NBR5473). Nesta ocasio e neste percurso, flui a Corrente de falta, funo da tenso para a Terra e da Resistncia de falta. A Resistncia de falta a resistncia eltrica da parte do circuito percorrido pela corrente de falta compreendida entre os condutores considerados ou entre estes e a Terra, no local da falta (NBR5473). As instalaes eltricas esto sujeitas a defeitos como falhas de isolamento de condutores ou partes energizadas que, em contato com superfcies condutoras, podero coloc-las sob um potencial eltrico diferente do da terra. Algum, em contato com a terra ou com algum elemento condutor em contato com esta, no instante em que tocar superfcies com potencial eltrico diferente do da terra, estabelecer um caminho condutor fechado entre dois pontos sob potencial eltrico diferente, o que ocasionar a circulao do corrente eltrica deste ponto Terra. Este o fenmeno do choque eltrico que ser estudado mais adiante. Por outro lado, algumas instalaes utilizam a propriedade condutora da superfcie da Terra como meio funcional; o que veremos a seguir.

6.2 TIPOS DE ATERRAMENTO Em uma instalao eltrica, poderemos ter dois tipos de aterramento: Aterramento Funcional por razes funcionais deve ser utilizado para garantir o funcionamento correto dos equipamentos, ou para permitir o funcionamento adequado da instalao, o condutor neutro, assim denominado pois o seu potencial eltrico (teoricamente) nulo em relao ao potencial da terra, considerado zero. Algumas instalaes especiais utilizam a superfcie da terra funcionalmente com condutor neutro (condutor de retorno). o caso das redes de distribuio em Sistema MRT (Monofsico com Retorno pela Terra) que possuem um nico condutor (o outro terminal do transformador de distribuio firmemente conectado Terra) e dos sistemas de transporte por trao de trens e bondes, onde tambm s existe um condutor que alimenta os equipamentos, pois o retorno da corrente se d pelos trilhos, em contato com a superfcie da terra. O condutor Neutro representado pela letra N, e a NBR 5410 recomenda a utilizao de cor azul para isolao deste condutor. Aterramento de Proteo responsvel pela ligao das massas (carcaas metlicas de quadros de distribuio, de transformadores, de motores eletrodutos metlicos etc) e de


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49elementos condutores estranhos instalao terra, com o objetivo de garantir a proteo contra indiretos (Proteo do ser humano). O condutor de proteo representado pela letra PE (Protection to Earth) e, em condutores isolados, deve-se usar a cor verde ou verde-amarela, conforme recomendao da NBR5410.

6.3 OS PERIGOS DA CORRENTE ELTRICA Ao circular pelo corpo humano, ou de animais, a corrente eltrica produz um efeito patofisiolgico chamado Choque Eltrico que pode, muitas vezes, provocar leses graves, ou mesmo vtimas fatais. A IEC - International Eletrical Code reuniu os estudos e experincias realizados por especialistas de diversos pases na Publicao N 479-1, Effects of Current Passing Trough The Human Body de 1984. Este documento a base de referncia das principais normas internacionais e de muitos pases, inclusive do Brasil Norma NBR-(5410), nos captulos que tratam da proteo de pessoas e de animais domsticos contra os choques eltricos. No estudo dos choques eltricos, devemos considerar que na sua ocorrncia esto envolvidos trs elementos: a Parte Viva, a Massa e o Elemento Condutor Estranho Instalao Eltrica. Parte Viva: parte condutora, pertencente instalao eltrica, que em condies normais, apresenta ou pode apresentar diferencial de potencial eltrico em relao Terra(NBR 5473) o potencial eltrico da Terra , por conveno, considerado zero. Nas linhas eltricas utilizamos a terminologia condutor vivo. Massa: conjunto de partes metlicas no destinadas a conduzir corrente. Eletricamente interligadas e Isoladas das partes vivas (NBR5473); a parte de uma instalao, que pode ser tocada facilmente, e que em condies normais no apresenta diferena de potencial em relao Terra, porm, em casos de faltas ou defeitos, a massa pode vir a transformar-se em parte viva. So considerados massa, as carcaas e invlucros metlicos de equipamentos eltricos, os eletrodutos metlicos etc. Elemento Condutor Estranho Instalao: elemento cujo uso faz parte da instalao, mas que nela pode introduzir um potencial eltrico, normalmente o potencial da Terra. So exemplos: as estruturas metlicas de construes, as tubulaes metlicas de utilidades (gua, arcondicionado, gs, etc) e as paredes e pisos no isolantes. No caso dos choques eltricos, como mostrado na figura 1, o corpo humano constitui um elemento condutor estranho instalao.

Figura 1 O Choque Eltrico (Parte Viva, Massa e Elemento Condutor estranhos instalao). Educao ProfissionalCreated with novaPDF Printer (www.novaPDF.com)

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506. 4 OS EFEITOS DA CORRENTE ELTRICA Os efeitos da circulao da corrente eltrica pelo o corpo humano dependem principalmente de sua intensidade e do tempo de circulao da mesma. Ela provoca reaes patofisiolgicas nas pessoas, cujos principais eleitos so os seguintes: Tetanizao: Contrao muscular provocada pela circulao da corrente eltrica atravs dos tecidos nervosos. Este efeito sobrepe-se ao comando cerebral. A partir de certo valor, a corrente provoca a contrao total do msculo, impedindo, por exemplo, que um indivduo que esteja segurando um objeto energizado possa larg-lo. Este limite conhecido como o limiar de no largar e, experimentalmente, chegou-se a valores de 6 a 14 milimperes, para mulheres e 9 a 23 mlliampres para homens (em corrente alternada, 50/60 Fiz). Parada Respiratria: Se tetanizao atingir os msculos peitorais, a funo respiratria poder ser afetada. Isto pode ocorrer quando a corrente de choue atingir valores superiores ao limiar de no largar. Por esta razo, de grande importncia a respirao artificial (boca a boca) no imediato socorro s vitimas de choque eltrico. Queimadura: A circulao de corrente eltrica pelo corpo humano, que possui certa resistncia eltrica, provoca uma liberao de calor (efeito joule), produzindo queimaduras que so mais intensas nos pontos de entrada e sada da corrente, devido elevao da densidade de corrente eltrica nestes locais. A esta razo soma-se o fato de que a epiderme apresenta resistncia eltrica superior aos tecidos internos e tambm a existncia da resistncia de contato entre a pele e as partes sob potenciais eltricos distintos. Fibrilao Ventricular: Os impulsos eltricos originados no ndulo seno-atrial do corao humano produzem os movimentos de contrao (sstole) e de expanso (distole) que fazem o msculo cardaco vibrar periodicamente no ritmo de 60 a 100 vezes por minuto. Se queles impulsos somam-se e sobrepem-se os efeitos produzidos por uma corrente eltrica externa de intensidade consideravelmente maior (a corrente de choque), o tecido cardaco fica submetido impulsos eltricos de intensidade e freqncia bastante distintos da situao normal, produzindo um funcionamento desordenado (arrtmico) do corao que, nessa situao no consegue exercer a sua funo. Esse fenmeno, conhecido por Fibrilao Ventricular, responsvel por um grande numero de acidentes fatais, pois ele praticamente irreversvel, mesmo cessado o choque. Modernamente, a utilizao de desfibriladores cardacos tem produzido resultados favorveis, porm, de pouco efeito prtico, j que em cerca de 3 minutos, tempo de socorro muito curto para acidentes ocorridos em obras, estaro comprometidos irremediavelmente o corao e o crebro. A Tabela 1, a seguir, apresenta os efeitos fisiolgicos da corrente eltrica alternada, de freqncia 15 a 100Hz, trajeto mo esquerda ps, em pessoas de no mnimo, 50 Kgf de peso.

Tabela 1 Efeitos Fisiolgicos da Corrente Eltrica

Valor da corrente de choque (mA) At 0,5 mA

Efeitos sobre o Corpo Humano Geralmente nehum efeito perceptvel; no mximo, um pequeno formigamento.


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51Entre 0,5 a 10 mA Efeitos fisiolgicos geralmente no danosos; paralisia parcial e moderada dos msculos do brao e incio de tetanizao. Mesmos efeitos da faixa anterior, geralmente sem nenhum efeito patofisiolgico perigoso, se houver interrupo da corrente em at 5 segundos. Efeitos fisiolgicos notveis; tontura, sufocamento, possvel parada respiratria; caso a corrente persista por um perodo anterior a 150 ms, poder haver fibrilao cardaca. Efeitos fisiolgicos graves e irreversveis: parada respiratria e fibrilao cardaca; possibilidade de reverso somente com a utilizao imediata de socorro mdico e equipamento especializado (desfibrilador).

Entre 10 e 30 mA

Entre 30 a 500 mA

Acima de 500 mA

A Tabela 1 baseada na Publicao N 479-1 da IEC, que estabelece Zonas de Efeito para circulao de correntes alternadas de 15 a 100Hz, no trajeto mo esquerda ps, para pessoas com 50 Kgf ou mais. 6.5 CUIDADOS NAS INSTALAES ELTRICAS Algumas providncias so essenciais. Deve-se, assim: Tomar alguns cuidados com as instalaes eltricas, como, por exemplo, no deixar fios, partes metlicas ou objetos expostos que possam ser tocados por pessoas. Em casos de emergncia, colocar placas de advertncia de forma bem visvel com o nome do responsvel: No deixar chaves tipo faca nem quadro de comando de fora exposto, com suas partes energizadas oferecendo riscos de contato acidental; Proteger os equipamentos eltricos de alta tenso atravs de guardas fixas, como cercas, ou instal-los em locais que no ofeream perigo; Usar fiao correta para as ligaes, dimensionando a bitola da mesma de acordo com a carga (corrente) que ir conduzir, usando para isso de preferncia, as tabelas da NBR 5410; Proteger as instalaes eltricas, usando fusveis e disjuntores para que, em caso de sobrecarga, o circuito seja desligado, queimando o fusvel ou desligando o disjuntor, provocando o corte do fornecimento de energia e com isso no danificando a instalao eltrica e o equipamento. Ao ligar um aparelho e uma tomada eltrica ou ao fazer uma ligao de um aparelho a uma rede eltrica, verificar se a tenso da linha de fornecimento corresponde do aparelho e se, ligando o aparelho, no se ir sobrecarregar a linha provocando a queima do fusvel, queda de disjuntores ou danos na fiao eltrica; No ligar simultaneamente mais de um aparelho mesma tomada de corrente; Usar ferramentas manuais com isolamento eltrico; Certificar se o circuito eltrico est energizado ou no, atravs do detector de tenso: Identificar o nvel de tenso das instalaes eltricas, e colocar placas de advertncia.


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526.6 MEDIDAS PREVENTIVAS EM INSTALAES ELTRICAS As medidas a seguir tm importncia capital na preveno de acidentes. Somente usar material, aparelhos e equipamentos, de qualidade comprovada: Permitir a instalao e manuteno somente por profissionais qualificados e obedecendo s normas tcnicas vigentes fio pas: Manter as instalaes e os aparelhos em timo estado de conservao e manuteno; Tomar cuidado em qualquer servio nas instalaes eltricas, mesmo nas de baixa tenso; Usar somente fios com capacidade adequada para o equipamento a ser utilizado, devidamente protegido contra toque acidental, preferivelmente isolado e protegido mecanicamente, fazendose a instalao area ou por eletroduto (condute) rgido ou flexvel; Aterrar eletricamente as carcaas e as protees metlicas dos equipamentos. Proteger de toques acidentais os equipamentos sob tenso, colocando-os dentro de caixas especiais ou cercando-os com barreiras fixas (cerca de tela balaustrada). Nos acidentes de origem eltrica, o nmero de casos totais poder ser consideravelmente diminudo se medidas de socorros forem postas imediatamente em prtica, j que o tempo de exposio corrente um fator muito importante no agravamento deste tipo de acidentes. E o ideal que todos conheam os mtodos de primeiros socorros para acidentes causados por eletricidade, ou, pelo menos, o pessoal que trabalha com ela ou em lugares onde o risco de choques eltricos alto. Na reanimao de um acidentado, deve-se observar alguns cuidados como, por exemplo: Antes de tocar no corpo da vtima, procurar livr-la do circuito eltrico com segurana e rapidez; No usar as mos nuas ou qualquer objeto metlico para cortar o circuito ou afastar fios; usar luvas ou bastes isolantes; Verificar se o desligamento da corrente no causar uma grande queda da vitima e, se isto for ocorrer procurar um meio de ampar-la. Passos a seguir na reanimao: a) Desligar imediatamente o circuito; b) Mover o menos possvel a vtima; c) Examine as narinas, abra a boca, desenrole a lngua e retire objetos estanhos (dentaduras, palitos, alimentos, etc.) se for o caso; d) Se for o caso de respirao artificial, seguir as instrues dos Primeiros Socorros; e) Afrouxar o colarinho e peas de roupa que impeam a livre circulao; f) Se for o caso, iniciar imediatamente a massagem cardaca.


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537- REFERNCIAS

COMPANHIA SIDERRGICA DE TUBARO, Biblioteca Central. Medidas Eltricas Esprito Santo: 1997. COMPANHIA SIDERRGICA DE TUBARO, Biblioteca Central. Eletricidade - Maurice Grayle Suffern - 4 edio 1970. Princpios Bsicos de

LIVRO DIDTICO. Fsica Bsica - Nicolau Gilberto Ferraro e Paulo Antonio de Toledo Soares 4 edio So Paulo: Atual, 1998. UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPRITO SANTO, Biblioteca Central. Eletricidade Bsica Milton Gussow, M.S. .

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPRITO SANTO, Biblioteca Central. Os Fundamentos da Fsica Eletricidade Francisco Ramalho Jnior, Nicolau Gilberto Ferrado e Paulo Antonio de Toledo


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APOSTILA DE ELETROTÉCNICA