ELETRNICA x ELETROTCNICA

ELETRNICA

a cincia que estuda a forma de controlar aenergia eltrica por meios eltricos nos quaisos eltrons tm papel fundamental.

Divide-se em analgica e em digital porquesuas coordenadas de trabalho optam porobedecer estas duas formas de apresentaodos sinais eltricos a serem tratados.

ELETRNICA

Estuda o uso de circuitos formados por componenteseltricos e eletrnicos, com o objetivo principal derepresentar, armazenar, transmitir ou processarinformaes alm do controle de processos e servomecanismos.

Pode-se afirmar que os circuitos internos doscomputadores (que armazenam e processam informaes),os sistemas de telecomunicaes (que transmiteminformaes), os diversos tipos de sensores e transdutores(que representam grandezas fsicas - informaes - sobforma de sinais eltricos) esto, todos, dentro da rea deinteresse da Eletrnica.

ELETROTCNICA

o ramo da cincia que estuda uso de circuitos formadospor componentes eltricos e eletrnicos, com o objetivoprincipal de transformar, transmitir, processar earmazenar energia.

Sob esta definio, as usinas hidreltricas, termoeltricase elicas (que geram energia eltrica), as linhas detransmisso (que transmitem energia), ostransformadores, retificadores e inversores (queprocessam energia) e as baterias (que armazenamenergia) esto, todos, dentro da rea de interesse daEletrotcnica.

ELETRICIDADE BSICA

ELETROSTTICA E ELETRODINMICA

Carga Eltrica

A matria formada de pequenas partculas, os tomos. Cada tomo, por sua vez, constitudo de partculas ainda menores, no ncleo: os prtons (positivos) e os nutrons (sem carga); na eletrosfera: os eltrons (negativos). s partculas eletrizadas, eltrons e prtons, chamamos "carga eltrica".

Condutores e Isolantes

Condutores de eletricidade

So os meios materiais nos quais h facilidade de movimento de cargas eltricas, devido presena de "eltrons livres". Ex: fio de cobre, alumnio, etc.

Isolantes de eletricidade

So os meios materiais nos quais no h facilidade de movimento de cargas eltricas. Ex: vidro, borracha, madeira seca, etc.

Medida da Carga Eltrica

q = - n.e (se houver excesso de eltrons)

q = + n.e (se houver falta de eltrons)

e = 1,6.10-19 C

Onde:

q = quantidade de carga (C)

n = nmero de cargas

e = carga elementar (C)

unidade de carga eltrica no SI o coulomb (C)

Campo Eltrico

Existe uma regio de influncia da carga Q

onde qualquer carga de prova q, nela colocada,

estar sob a ao de uma fora de origem

eltrica. A essa regio chamamos de campo

eltrico.

O campo eltrico E uma grandeza vetorial*. A figura abaixo mostra a

orientao do campo eltrico para uma carga positiva e para uma carga

negativa.

* Grandeza vetorial s pode ser caracterizada quando tem intensidade, direo e sentido.

Potencial Eltrico

Consideremos um campo eltrico originado por uma carga puntiforme Q. Define-se como potencial eltrico VA , num ponto A desse campo, o trabalho realizado pela fora eltrica, por unidade de carga, para desloc-la desse ponto A at o infinito.

Nestas condies, o potencial eltrico dado por:

onde k0 denominada constante eletrosttica, e seu valor no SI :

O potencial eltrico uma grandeza escalar, associado a cada ponto do campo eltrico, ficando determinado apenas pelo seu valor numrico. Portanto, pode ser positivo ou negativo, dependendo apenas do sinal da carga criadora do campo eltrico.

1 Volt o potencial de um ponto que fornece a carga de 1C, nele colocada, uma

energia de 1J.

Diferena de potencial

Graas fora do seu campo eletrosttico, uma carga pode realizar trabalho ao deslocar outra carga por atrao ou repulso.

Essa capacidade de realizar trabalho chamada potencial.

Quando uma carga for diferente da outra, haver entre elas uma diferena de potencial (ddp).

Movimento dos eltrons

Nos metais, os eltrons das ltimas camadas so fracamente ligados a seu ncleo atmico, podendo facilmente locomover-se pelo material. Geralmente, este movimento aleatrio, ou seja, desordenado, no seguindo uma direo privilegiada.

Quando o metal submetido a uma diferena de potencial eltrico (ddp), como quando ligado aos dois

plos de uma pilha ou bateria, os eltrons livres do metal adquirem um movimento ordenado.

A esse movimento ordenado de eltrons damos o nome de corrente eltrica.

Intensidade e Medida da Corrente Eltrica

A intensidade de corrente eltrica dada por:

Onde :q a quantidade de carga que atravessa a seco reta do condutor num determinado intervalo de tempo (t).

A quantidade de carga no igual ao nmero de eltrons que atravessam a seco reta do condutor; pois |q| = n|e| (e a carga do eltron).

No SI, a intensidade de corrente eltrica, medida em coulomb(C) por segundo(s), denominada ampre (A), designao que homenageia o matemtico francs Andr Marie Ampre, que tinha grande interesse pela Eletricidade.

1Coulomb/segundo = 1C/s = 1A Na Corrente Contnua (CC), o sentido do campo eltrico E

permanece sempre o mesmo e o sentido de i tambm no se altera.

Fonte eltrica

As fontes eltricas so fundamentais na compreenso daeletrodinmica, pois elas que mantm a diferena depotencial (ddp) necessria para a manuteno da correnteeltrica. Num circuito eltrico, a fonte eltrica representadapelo smbolo abaixo:

Smbolo de fonte eltrica no circuito.

O plo positivo (+) representa o terminal cujo potencialeltrico maior. O plo negativo (-) corresponde ao terminalde menor potencial eltrico.

Circuito eltrico simples

O sistema formado por um fio condutor com as extremidades acopladas aos plos de um gerador considerado um circuito eltrico simples, no qual a corrente eltrica se d atravs do fio.

No fio condutor os eltrons se deslocam do plo negativo para o plo positivo. Nesse deslocamento h perda de energia eltrica, devido a colises dos eltrons com os tomos do material.

Exemplo de Circuito Simples

A figura abaixo mostra a representao grfica de um circuito eltrico contendo um gerador, uma lmpada e fios condutores.

Circuito Eltrico Corrente Contnua (CC)

AMPERMETRO o instrumento que fornece o valor da intensidade da corrente eltrica.

Quando a corrente eltrica muito pequena, o aparelho usado para a sua medida o galvanmetro. Trata-se de um aparelho semelhante ao ampermetro, s que bem mais sensvel, com capacidade para efetuar medies de pequenas correntes eltricas.

Veja abaixo alguns exemplos de ampermetros:

Ampermetro de Bancada

Alicate ampermetro

Montagem de um ampermetro num circuito

eltrico

Resistores

De onde provm o calor fornecido por aparelhos como ferro eltrico, torradeira, chuveiro e secadora eltrica? Por que a lmpada fica quente depois de acesa?

Esse aquecimento acontece pela transformao da energia eltrica em calor, fenmeno denominado efeito Joule, decorrente da coliso de eltrons da corrente com outras partculas do condutor. Durante a coliso, a transformao de energia eltrica em calor integral.

Condutores com essa caracterstica so denominados resistores.

Exemplos de resistores

Resistncia eltrica e Lei de Ohm

A resistncia eltrica uma grandeza caracterstica do resistor, e mede a oposio que seus tomos oferecem passagem da corrente eltrica.

Considere o resistor representado no trecho do circuito abaixo, onde se aplica uma ddp U e se estabelece uma corrente de intensidade i.

Lei de Ohm Define-se como resistncia eltrica R do resistor o

quociente da ddp U aplicada pela corrente i que o atravessa.

R=U/i

A unidade de resistncia eltrica no SI ohm ().

R=U/i => 1 ohm = 1Volt/1ampre

O fsico e professor universitrio alemo Georges Simon Ohm (1787-1857) verificou experimentalmente que para alguns condutores, o quociente entre a ddp U e a correspondente intensidade i da corrente eltrica constante e que essa constante a resistncia R do resistor.

A relao U=Ri se transformou na primeira lei da eletrodinmica, conhecida como Lei de Ohm. Todo resistor que obedece Lei de Ohm denominado resistor hmico, cujo grfico U x i o seguinte:

Para resistores que no obedecem 1a Lei de Ohm, conhecidos como condutores no-hmicos ou no-lineares, o grfico U x i pode ser representado como a seguir:

Potncia eltrica

Num chuveiro eltrico em funcionamento, que quantidade de energia eltrica transformada em calor por segundo? Ser que tanto no inverno quanto no vero essa quantidade a mesma?

Em Eletrodinmica, a quantidade de energia transformada por unidade de tempo denominada potncia eltrica.

A partir de P = U2/R pode-se entender o que acontece no chuveiro eltrico quando a chave mudada da posio de inverno para a de vero.

No inverno, a potncia dissipada pelo resistor do chuveiro deve ser maior que no vero, portanto, como U constante, a resistncia do chuveiro menor.

Observe que nesse caso circula pelo resistor do chuveiro uma corrente maior do que aquela que circula com a chave na posio de vero.

Associao de resistores

Resistores em Srie

Nesse tipo de associao, a corrente eltrica percorre todos os resistores antes de retornar tomada.

Resistncia equivalente de um circuito em srie

A introduo da resistncia equivalente em um circuito no modifica o valor da corrente eltrica, temos:

U=Ri

Sabendo que U = U1+ U2 + U3, temos:

Req .i = R1 .i + R2 .i+ R3 .i

Dividindo os membros da igualdade pela corrente i, temos:

Req = R1 + R2 + R3

Em geral, numa associao de resistores em srie, a resistncia equivalente Req igual soma das

resistncias individuais.

Resistores em paralelo

Quando vrios resistores esto associados em paralelo, a ddp entre os terminais de cada resistor a mesma e, conseqentemente, a ddp entre os terminais da associao tambm a mesma. Nesse tipo de associao, os eltrons retornam tomada cada vez que passam por um resistor.

De acordo com a 1 Lei de Ohm, a corrente que atravessa cada um dos resistores inversamente proporcional respectiva resistncia.

E a corrente total que atravessa o conjunto de resistores em paralelo igual soma das correntes que atravessam cada resistor individualmente.

Resistncia equivalente de um circuito em paralelo