Eletricidade Basica Sociesc

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( ) 1 Parcial ( ) 2 Parcial ( ) Recuperao ( ) Exame Final/Certificao ( ) Exerccios ( ) Prova Modular ( ) Avaliao Substitutiva ( ) Aproveitamento Extraordinrio de Estudos Nota: Disciplina: Professor: Turma: Data: Aluno (a): RQ 0501 Rev. 12 Pgina 1 de 1 ELETRICIDADE BSICA RQ 0501 Rev. 12 Pgina 2 de 2 1 ESTUDO DA ELETRICIDADE difcil imaginar o mundo sem eletricidade, ela afeta nossas vidas de diversos modos. Vemos o uso da eletricidade diretamente em nossos lares, para iluminao, funcionamento de aparelhos eletrodomsticos, telefone, televiso, rdio, equipamento de som, aquecimento, etc. A eletricidade tem sido usada na fabricao da maioria das coisas que utilizamos diretamente ou para operar mquinas que fazem ou processam os produtos de que necessitamos. Sem a eletricidade, a maior parte dos instrumentos que usamos e equipamentos de que desfrutamos atualmente, no seria possvel. Veja na figura 1 alguns desses instrumentos e equipamentos. Figura 1- Eletricidade & Aplicaes A palavra eletricidade tem sua origem na antiga palavra grega usada para designar o mbar elektron. Os gregos primitivos observaram que o mbar (uma resina fossilizada) adquiria a propriedade de atrair pequenos pedaos de materiais, quando esfregado com um tecido, tais como folhas secas. Posteriormente, os cientistas verificaram que essa propriedade de atrao ocorria em outros materiais como a borracha e o vidro, porm no em materiais como o cobre ou o ferro. Os que apresentavam a RQ 0501 Rev. 12 Pgina 3 de 3 propriedade de atrao, quando friccionados com um tecido, eram descritos como sendo carregados com uma fora eltrica, notou-se que alguns dos materiais carregados eram atrados por um pedao de vidro tambm carregado, e que outros eram repelidos. Benjamin Franklin chamou as duas espcies de carga (ou eletricidade) de positiva e negativa. Sabemos agora que, na realidade, o que se observava nos materiais era o excesso ou deficincia de partculas chamadas eltrons. Ao estudar as regras ou leis que se relacionam com o comportamento da eletricidade, e os seus mtodos de produo, controle e uso, voc ter respostas para muitas questes curiosas sobre eletricidade. Na figura 2 mostramos uma dessas curiosidades. Figura 2 O fenmeno chamado de eletricidade esttica ou eletrosttica 2 TENSO ELTRICA Para que uma carga se movimente, isto , para que haja conduo de eletricidade, necessrio que ela esteja submetida a uma diferena de potencial, mais conhecida pela abreviatura ddp. 2.1 Conceito de Tenso Eltrica Comecemos este tpico com uma analogia... No sistema hidrulico (figura 3), a gua se desloca da caixa dgua 1 para a caixa dgua 2 por causa da diferena de altura. RQ 0501 Rev. 12 Pgina 4 de 4 Figura 3 Sistema Hidrulico Portanto, a corrente de gua existe por causa da diferena de potencial gravitacional entre as caixas dgua. A corrente eltrica existe por causa da diferena de potencial eltrico entre dois pontos. A diferena de potencial eltrico entre dois pontos denominada tenso eltrica, simbolizada pelas letras V, U ou E, cuja unidade de medida volt [V]. Tenso eltrica a fora necessria para movimentar eltrons. Como a tenso eltrica uma grandeza que faz parte dos circuitos eltricos, necessrio saber medi-la. Voltmetro o instrumento que serve par medir a diferena de potencial ou tenso. Sua unidade no Sistema Internacional volt (V). Smbolo do voltmetro: 2.2 Tipos de tenses: H dois tipos de tenses: a) Tenso Contnua, Constante ou DC (do ingls, "direct current", corrente direta) RQ 0501 Rev. 12 Pgina 5 de 5 a tenso que no varia de valor e sentido com o tempo. Simbologia: Exemplos de tenso constante: pilha, bateria, etc... Por conveno, na fonte de alimentao, o ponto de maior potencial denominado potencial positivo (plo +) e o de menor potencial denominado potencial negativo (plo - ). Representao Grfica da Tenso Contnua: b) Tenso Alternada ou AC (do ingls, "alternating current, corrente alternada) a tenso que varia de valor e sentido com o tempo. Simbologia: A tenso disponvel nas tomadas um exemplo de tenso AC Representao Grfica da Tenso Alternada: RQ 0501 Rev. 12 Pgina 6 de 6 A partir de uma tenso AC, pode-se determinar: A tenso de pico da onda em volts, representada por Vp A tenso de pico a pico da onda em volts, representada por Vpp A tenso eficaz ou rms, representada por Vrms. A tenso Vrms calculada utilizando a frmula : 2VpVrms = O perodo da onda em segundos O perodo representa o tempo que o sinal leva para completar um ciclo completo. representado pela letra T. A freqncia da onda em Hertz (HZ) A freqncia representa o nmero de ciclos por segundos, e calculada a partir da frmula: Perodofreqncia1= Observe que a freqncia calculada atravs do inverso do perodo CURIOSIDADE Histria Alessandro Volta (1745 1827) RQ 0501 Rev. 12 Pgina 7 de 7 Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta nasceu em 18 de fevereiro de 1745, na cidade de Como, na Lombardia. Educado em escola jesutica, sua famlia esperava que ele seguisse a carreira religiosa. Mas seu interesse pelos fenmenos eltricos o levou a estudar os relatos sobre as experincias com eletricidade dos especialistas da poca e os conceitos sobre cargas eltricas e suas manifestaes. Aps realizar muitas experincias Volta inventou o eletrforo, um dispositivo usado para gerar eletricidade esttica atravs do atrito. Alm de inventar vrios Instrumentos para medir a eletricidade, Volta foi considerado o pioneiro da eletroqumica e um dos cientistas que mais contribuiu para a expanso do eletromagnetismo e da eletrofisiologia. Ele morreu em 3 de maro de 1827, em sua residncia de campo. 3 CORRENTE ELTRICA O fenmeno da corrente eltrica ocorre quando uma fonte externa de energia aplicada sobre um corpo (geralmente metlico), cujos eltrons passam a mover-se de maneira ordenada, com direo e intensidade ditados por essa fonte. Corrente eltrica o movimento ordenado de eltrons dentro de um corpo. 3.1 Definio de Corrente Eltrica interessante lembrar que, para muitas pessoas, no existe diferena entre tenso e corrente. Essa confuso comum porque a eletricidade uma grandeza que no pode ser vista, ouvida ou tocada, embora seus efeitos possam ser facilmente percebidos. Mas a diferena entre as duas grandezas pode ser facilmente definida com uma nica frase: Tenso a causa - Corrente o efeito. Voc sabia? RQ 0501 Rev. 12 Pgina 8 de 8 Os passarinhos no tomam choque porque no ficam sujeitos a uma diferena de potencial (todo o fio est no mesmo potencial eltrico), ou seja, no h corrente eltrica passando por seus corpos. A tenso sempre tenta fazer com que a corrente circule, mas a corrente somente fluir quando receber a "fora" de uma fonte de tenso e encontrar um circuito completo atravs do qual possa circular. possvel que exista tenso em um circuito sem que aparea uma corrente, mas a corrente no pode fluir se no houver uma fonte de tenso. Observao Ns tomamos choques quando ficamos sujeitos a uma diferena de potencial ou ddp, fazendo com que uma corrente eltrica circule por nosso corpo. Essa diferena de potencial ou ddp surge, por exemplo, quando estamos com os ps no cho (potencial da terra nulo) e colocamos uma mo num ponto metlico de uma geladeira mal aterrada (com potencial eltrico). A figura 4 mostra a seo de um condutor, parte de uma espira condutora, em que uma corrente foi estabelecida. Figura 4 Seo transversal de um condutor A intensidade da corrente eltrica I a quantidade de cargas eltricas q que atravessa a seo transversal de um condutor, num intervalo de tempo t, ou seja: RQ 0501 Rev. 12 Pgina 9 de 9 tqI= Onde: I a corrente eltrica, dada em Ampre ( A ); q a variao da carga eltrica pela seo transversal do condutor, dado em Coulomb ( C ); t a variao do tempo pelo qual a carga passa pelo condutor, dado em segundos (s); Suponha que na figura abaixo passe 12,5x1018 eltrons pela seo transversal do condutor em um intervalo de tempo de 0 a 10 segundos, qual ser a corrente que passa pelo condutor nesse intervalo de tempo? Dados: N. de eltrons: 12,5x1018 eltrons Para calcular a variao do tempo temos que fazer o tempo final menos o inicial t = ( tf ti ) t = ( 10 0 ) t = 10 s Para calcularmos a variao de carga, temos que transformar a carga dada em nmero de eltrons em Coulomb, ento: 1 Coulomb = 6,25 x 1018 eltrons onde; x = 2 C x Coulomb = 12,5 x 1018 eltrons Logo: q = 2 C A corrente eltrica que passa por esse condutor igual a: 102==tqI logo: q = 2 C I = 0,2 A RQ 0501 Rev. 12 Pgina 10 de 10 3.2.1 Sentido Convencional da Corrente Eltrica Os primeiros estudos sobre a corrente eltrica foram feitos nos gases e nos lquidos, por isso o sentido adotado convencionalmente baseia-se neles. Como nos condutores gasosos e lquidos, o movimento de cargas eltricas livres ocorre, por conveno, nos dois sentidos, adotou-se que o sentido da corrente eltrica deve ser o mesmo do deslocam