Fundamentos Básicos de Eletricidade

Fundamentos Básicos de Eletricidade

6 | Fundamentos Bás icos de E letr ic idade

1 APRESENTAÇÃO

A eletricidade está presente na vida cotidiana de todos nós: em lâmpadas, rádios, TV, motores e muitas outras coisas. Nós não conseguimos ver nem ouvir a eletricidade propriamente dita. É claro que vemos a luz de uma lâmpada que foi gerada pela eletricidade. O mesmo acontece com o som de um rádio ou televisão; porém, percebemos os efeitos do que chamamos de "eletricidade". Mas nossos conhecimentos sobre a eletricidade foram, durante muito tempo, muito reduzidos.

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Atualmente dispomos de Teorias, concernentes à natureza e comportamento da eletricidade, que foram desenvolvidas e ganharam larga aceitação, em virtude de suas aparentes veracidades e demonstradas funcionalidades.

2 INTRODUÇÃO

Há cerca de 2.500 anos o filósofo grego Tales observou que, quando atritava um pedaço de âmbar num pedaço de couro macio, o âmbar era capaz de atrair objetos leves, como penas ou pedaços de palha. Talvez Tales estivesse preocupado apenas em polir o âmbar para melhor observar um inseto no seu interior, ou para torná-lo mais brilhante. Porém, quando o âmbar foi atritado, adquiriu outra característica, além do brilho. Ele tornou-se capaz de atrair pequenos objetos. Ele adquiriu eletricidade! O nome eletricidade vem dessa época, pois elétron era, exatamente, o nome do âmbar em grego antigo ("elektron”).

Nota:

O âmbar é uma espécie de resina produzida por árvores há milhões de anos. Depois da morte da árvore e com o passar do tempo, essa resina transforma-se em uma pedra de cor amarelada e que recebe o nome de âmbar. Algumas vezes, um inseto aprisionado na resina solidificava-se junto com o âmbar. Esse é mais um atrativo para o estudo dessas pedras.

3 PRINCÍPIOS DA ELETRICIDADE

3.1 Atomística

Chamamos matéria qualquer substância sólida, líquida ou gasosa que ocupa lugar no espaço. Uma porção limitada de matéria é chamada corpo.


Os corpos são formados de partículas muitíssimo pequenas. Estas partículas são os Átomos. Podemos definir o átomo como sendo a menor estrutura da matéria, aquela que de tão pequena não pode ser dividida. Entretanto, com o avanço em pesquisas verificou-se que os átomos também são constituídos por elementos menores ainda. São os prótons, elétrons e nêutrons.

3.2 Estrutura do átomo

A forma como os prótons, nêutrons e elétrons estão organizados em um átomo se assemelha muito ao sistema planetário do qual a Terra faz parte.

Observe que o Sol ocupa a região central ou núcleo desse sistema e os planetas giram ao seu redor em trajetórias denominadas de órbitas.

3.2.1 Disposição das cargas elétricas

No átomo os prótons e nêutrons se reúnem na região central do átomo, formando o núcleo. Os elétrons, assim como os planetas do sistema planetário que foi visto, giram ao redor do núcleo, descrevendo trajetórias denominadas de órbitas.

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Os prótons possuem uma força natural exercida em todas as direções chamada carga elétrica. Os elétrons também possuem carga elétrica. Como prótons e elétrons tem comportamentos opostos, convencionou-se definir os prótons como tendo uma carga elétrica positiva e os elétrons portadores de carga elétrica negativa. Os nêutrons tem carga elétrica nula.

Qualquer átomo é eletricamente neutro, isso significa que o número de elétrons é igual ao número de prótons.

Através de forças externas (magnéticas, térmicas, químicas) é possível retirar ou acrescentar elétrons em um átomo, fazendo com que haja um desequilíbrio elétrico.

3.2.2 Átomo com carga elétrica positiva

Quando, por um processo qualquer, um elétron é retirado de um átomo, este passa a ter um próton a mais do que elétrons na sua composição. Nessa situação dizemos que o átomo está carregado positivamente.

3.2.3 Átomo com carga elétrica negativa

Da mesma forma, quando um elétron é colocado em um átomo, por um processo qualquer, este átomo passa a estar com um número de elétrons maior que


o número de prótons. Nesse caso dizemos que o átomo está carregado negativamente.

Nota:

Uma vez cessada a causa externa que proporciona o desequilíbrio do átomo, sua tendência natural é retornar ao equilíbrio elétrico cedendo os elétrons que estiverem em excesso ou recuperando os elétrons que estiverem em falta.

Nota:

Em alguns materiais, os elétrons das últimas órbitas (os mais afastados) sofrem pouco com a ação do núcleo e normalmente se deslocam de um átomo para outro, numa espécie de rodízio desordenado. São os chamados elétrons livres.

3.3 Grandezas elétricas

A expressão "grandezas elétricas" é aplicadas a todos os fenômenos de origem elétrica que podem ser medidos.

3.3.1 Corrente elétrica

Quando unirmos corpos em situações elétricas diferentes, estabeleceremos entre eles um fluxo ordenado de elétrons do corpo carregado negativamente para o corpo carregado positivamente.

Um exemplo prático dessa situação são as descargas elétricas. Elas são fenômenos comuns na natureza.

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Os relâmpagos são exemplos típicos de descargas elétricas. Os elétrons que estão em excesso numa nuvem se deslocam para a nuvem que tem falta de elétrons.

A quantidade de elétrons que passar por segundo num determinado trecho entre dois corpos por onde circula uma corrente elétrica é chamada Intensidade de uma corrente elétrica.

A unidade de medida da intensidade de uma corrente elétrica é o Ampère e é representado pela letra ( A).

Para termos uma idéia sobre a unidade de medida ampère basta dizer que uma intensidade de corrente elétrica de 1A significa que uma quantidade de 6,28 x 10 elétrons por segundo passam num determinado condutor.

3.3.2 Tensão elétrica ou D.D.P.

Se os átomos de um corpo são capazes de enviar elétrons para outro material ou dele receber elétrons dizemos que o corpo apresenta um potencial elétrico.

Assim sendo, dois corpos entre os quais se pode estabelecer um fluxo ordenado de elétrons apresentam tensão elétrica ou diferença de potencial.

Podemos entender melhor o significado da tensão elétrica analisando o sistema hidráulico abaixo.

Assim como no sistema hidráulico acima, ocorre na Eletricidade. Entre dois corpos que apresentam situações elétricas diferentes, dizemos que existe uma atração entre eles.

Portanto, tensão elétrica é a força (ou pressão elétrica) necessária ao surgimento de uma corrente elétrica.

A unidade de medida da tensão elétrica é o Volt, onde representamos essa unidade pela letra ( V ).

3.3.3 Resistência elétrica


O material utilizado para unir os corpos com potenciais elétricos diferentes oferece certa dificuldade ao deslocamento dos elétrons.

Esta oposição que o material oferece a passagem da corrente elétrica é o que chamamos de resistência elétrica.

A unidade de medida da resistência elétrica é o Ohm e é representada pela letra grega ().

Todos os corpos apresentam resistência elétrica, ou seja, oferecem empecilho a passagem de uma corrente elétrica.

A resistência elétrica de um material é determinada:

Pelas suas dimensões; Pelo tipo de material; Pode variar conforme a sua temperatura.

3.4 Bons e maus condutores de eletricidade

3.4.1 Bons condutores de eletricidade

Os materiais que permitem a passagem da corrente elétrica com facilidade são chamados de condutores.

Existem materiais sólidos, líquidos e gasosos que são condutores elétricos, porém os mais utilizados são os sólidos. Exemplos: prata, cobre, ouro, alumínio etc.

3.4.2 Maus condutores de eletricidade

Os materiais que oferecem grande dificuldade à passagem de uma corrente elétrica são chamados de maus condutores ou isolantes.

Por não permitirem que os elétrons de seus átomos se liberem com facilidade, são utilizados para "bloquear' uma corrente elétrica. Exemplos: vidro, borracha, mica, porcelana etc.

Nota:

Vale ressaltar que não existe condutor nem isolante perfeitos.

Nota:

Existem materiais que não sendo bons condutores, não são tampouco bons isolantes. São os chamados semicondutores. Esses materiais, devido as suas estruturas cristalinas, podem, sob certas condições, se comportarem como condutores e, sob outras, como isolantes. O germânio e o silício são exemplos de semicondutores.

3.5 Resistores

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São componentes de uma instalação elétrica (ou eletrônica) destinados a converter energia elétrica em térmica.

3.5.1 Resistores de fio

Nada mais é do que um pedaço de fio, geralmente de ligas metálicas.

Ex.s:

Filamentos de tungstênio em lâmpadas incandescentes.

Resistências de eletrodomésticos (de níquel-cromo), tais como: chuveiros, ferro de engomar, fogão elétrico etc.

Resistências de grande porte utilizadas em fomos e estufas industriais.

3.5.2 Resistor de carvão

Composto de um corpo cilíndrico de porcelana em cujo interior são comprimidas partículas de carvão. É muito

utilizado em circuitos eletrônicos (rádio e televisão, por exemplo). Podemos obter resistores de carvão com dimensões reduzidas e com alta resistência elétrica


3.6 Circuito elétrico

É um caminho fechado por onde circula uma corrente elétrica.

3.6.1 Elementos do circuito elétrico

O circuito elétrico mais simples que podemos montar é composto por três elementos.

Todo circuito necessita de uma fonte geradora que forneça um valor de tensão necessário para a existência de uma corrente elétrica.

Os condutores constituem-se no elo de ligação entre a fonte geradora e a carga consumidora. São utilizados corno meio de transporte para a corrente elétrica.

A carga (também denominada de "consumidor” ou "receptor” de energia elétrica) é o componente do circuito que transforma a energia elétrica fornecida pela fonte em outra forma de energia (mecânica, luminosa, térmica). Ex.: o motor elétrico, a lâmpada, o ferro elétrico.

Nota:

As cargas são o objetivo fim de um circuito. Os circuitos elétricos são constituídos visando o funcionamento da carga. Um circuito elétrico pode ter uma ou mais cargas consumidoras.

3.6.2 Simbologia

Seria muito inconveniente, a cada vez que se necessitasse desenhar um circuito elétrico, ter que desenhar os componentes na sua forma real.

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Por essa razão foi criada uma simbologia, de forma que cada componente é representado por um símbolo toda vez que se tiver que desenhar um circuito elétrico. Logo, a simbologia é a representação gráfica de um componente.

Unindo simbologias podemos chegar à um desenho conhecido como diagrama elétrico, logo diagrama elétrico é a representação gráfica de um circuito elétrico através da simbologia. Quando se necessita representar a existência de uma corrente elétrica em um diagrama usa-se normalmente uma seta, acompanhada pela letra I.

3.6.2.1 Interruptor de um circuito elétrico

Os circuitos elétricos possuem normalmente um componente adicional além da fonte geradora, consumidor(es) e condutores. Esse componente é o interruptor. Sua função é comandar o funcionamento do circuito. Podem ter as mais diversas formas, cumprindo sempre a função de ligar ou desligar o circuito.

A figura a seguir mostra o diagrama elétrico do circuito acrescido do interruptor.

Na posição "desligado" ou "aberto" o interruptor provoca uma abertura em um dos condutores. Nesta condição o circuito elétrico, não corresponde a um "caminho fechado", porque um dos pólos da pilha (positivo) está desconectado do circuito.

Na posição "ligado" ou "fechado" o interruptor tem os seus contatos fechados, tornando-se um condutor de corrente contínua. Nesta condição o circuito é novamente um "caminho fechado" onde circula a corrente elétrica.

4 MÚLTIPLOS E SUBMÚLTIPLOS

Todos as unidades de medidas estudadas até aqui apresentam múltiplos e submúltiplos que são úteis e podem ser observados em várias placas de


identificação e medidos em vários condutores como também analisados em circuitos impressos nas placas de equipamentos eletroeletrônicos.

4.1 Múltiplos e submúltiplos da corrente elétrica

4.2 Múltiplos e submúltiplos da tensão elétrica

4.3 Múltiplos e submúltiplos da resistência elétrica

4.4 Múltiplos e submúltiplos da potência elétrica

5 LEI DE OHM

A lei básica da eletricidade e eletrônica. Seu conhecimento é fundamental para o estudo e compreensão dos circuitos elétricos e eletrônicos. George Simon

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Ohm estudou as relações entre as grandezas: tensão elétrica (E), intensidade de uma corrente elétrica (I) e resistência elétrica (R) em um circuito e obteve como resultado de suas experiências a seguinte conclusão:

"A intensidade da corrente elétrica (I) que passa num circuito elétrico é diretamente proporcional a tensão elétrica (E) aplicada e inversamente proporcional a resistência elétrica (R) do mesmo”.

Esta afirmação ficou conhecida como “A lei de Ohm ”. Através da expressão matemática da Lei de Ohm podemos determinar os valores de Tensão, Corrente e Resistência em um circuito.

Nota:

Sempre que se conhecem os valores de duas dessas grandezas em um circuito (E e I, E e R ou I e R), o valor desconhecido da terceira grandeza pode ser determinado pela lei de Ohm.

5.1 Aplicações da lei de Ohm

Para tornar mais simples o uso da expressão matemática da lei de Ohm costuma-se usar um triângulo com as letras das grandezas para deduzir a fórmula a ser utilizada para calcular o valor da incógnita.

5.1.1 Cálculo da corrente elétrica

Ex.:


Uma pilha de 1,5V está sendo aplicada a uma lâmpada que possui uma resistência de 0,5Ω. Qual será o valor da corrente elétrica que circulará neste circuito.

E = 1,5VR = 0,5Ω I = ?

5.1.2 Cálculo da tensão elétrica

Ex.:

Que tensão deve ser aplicada para se fazer uma corrente de 2A atravessar uma resistência de carga de 50 Ohms ?

I = 2A R = 50 ΩE = ?

5.1.3 Cálculo da resistência elétrica

Ex.:

O motor de um carrinho de autorama atinge a rotação máxima quando recebe 9 Volts da fonte de alimentação. Nessa situação a corrente do motor é de 0,2 A. Qual a resistência do motor?

E = 9V I = 0,2AR = ?

5.2 Associação de resistores

EI = ------ R

→ 1,5I = ------ 0,5

I = 3A

→

E = R x I

ER = ------ I

→ → E = 50 x 2

E =100V

→ 9R = ----- 0,2

→ R = 45Ω

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A associação de resistores é uma reunião de dois ou mais resistores em um circuito elétrico. Os resistores podem ser associados originando circuitos elétricos das mais diversas formas.

Os pontos de inicio e fim de cada elemento que compõe a associação são chamados terminais.

Os pontos onde a corrente elétrica se divide são chamados nós.

Apesar do ilimitado número de associações diferentes que se pode obter interligando-se resistores em um circuito elétrico, todas estas associações podem ser classificadas segundo três modos diferentes:

Associação de resistores em série; Associação de resistores em paralelo; Associação mista de resistores .

5.2.1 Associação de Resistores em Série


Uma associação de resistores é denominada “em série” quando os resistores estão interligados de forma que exista apenas um caminho para a circulação da corrente elétrica.

A mesma intensidade de corrente elétrica percorre todos os resistores associados

A tensão elétrica da fonte fica distribuída sobre os resistores associados. Isto é, a soma das tensões elétricas em cada resistor é igual a tensão fornecida à associação.

Os vários resistores ligados em série podem ser substituídos por um único resistor, chamado resistor equivalente (ou Req), cujo valor de resistência é obtido pela soma dos valores de resistência dos resistores associados.

O valor da corrente elétrica total de uma associação em série é obtido pela lei de Ohm, dividindo-se a tensão fornecida à associação pelo valor de resistência equivalente:

5.2.2 Associação de Resistores em Paralelo

Uma associação de resistores é dita em paralelo quando os resistores que a compõe estão interligados de forma que exista mais de um caminho para a circulação da corrente elétrica entre os terminais da fonte geradora.

A mesma tensão da fonte é aplicada a todos os resistores associados. A corrente elétrica total fornecida pela fonte é igual a soma das intensidades

de corrente elétrica que passam em cada resistor associado. O inverso do valor da resistência equivalente (Req) de uma associação de

resistores em paralelo será igual a soma dos inversos dos valores dos resistores que participam da associação.

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Na associação de resistores em paralelo, o valor do resistor equivalente (Req) é menor do que o resistor de menor valor da associação.

O valor da intensidade de corrente elétrica em cada resistor é dado pela divisão do valor de tensão fornecida à associação pelo valor de resistência do resistor desejado.

5.2.3 Associação Mista de Resistores

Uma associação de resistores é denominada de mista quando for composta por grupos de resistores em série e em paralelo.

Para determinarmos os valores de intensidade de corrente elétrica, resistor equivalente total e tensão elétrica em cada resistor associado é necessário 'decompor' a associação em pequenas partes que possam ser calculadas como associações séries ou paralelas até encontrarmos um circuito simples(com um único resistor) que nos forneça o valor de corrente elétrica total da associação.

Para realizar corretamente a divisão da associação mista utilizam-se os nós formados no circuito.

A partir da identificação dos nós, procura-se analisar como estão ligados os resistores entre cada dois nós do circuito.

Analisando o trecho da associação (no exemplo dado) entre o 1º nó e o 2º nó verifica-se que os resistores R2 e R3 estão em paralelo.

6 TIPOS DE CORRENTE ELÉTRICA


6.1 Corrente Contínua (C.C. ou D.C.)

Chama-se corrente contínua aquela onde os elétrons seguem apenas um sentido, saindo sempre do mesmo terminal da fonte geradora.

Os geradores são aparelhos que realizam a transformação de uma forma qualquer de energia em energia elétrica.

São exemplos de geradores de corrente contínua: as pilhas, os acumuladores (baterias) e os dínamos.

6.1.1 Formas de onda da C.C.

As formas de onda são representadas por gráficos que mostram como uma grandeza varia em um determinado período de tempo.

Para corrente contínua são:

6.2 Corrente Alternada (C.A. ou A.C.)

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É um fluxo de elétrons num circuito ora num sentido, ora noutro sendo essa inversão de sentido em períodos de tempo constantes.

Conseqüentemente os elétrons ficam num vai-e-vem no circuito. Durante algum tempo um dos terminais da fonte é negativo em relação ao

outro e, logo a seguir, as coisas se invertem.

Os diversos tipos de corrente alternada podem ser distinguidos através de quatro características:

Forma de onda; Ciclo; Período; Freqüência.

6.2.1 Forma de onda C.A.

A intensidade de uma corrente alternada é uma grandeza periódica que cresce primeiro até um máximo e cai a zero, em um sentido, e depois cresce até o máximo e caí novamente a zero, no sentido oposto.

6.2.2 Ciclo da C.A.

Cada variação completa da forma de onda representa o que chamamos de ciclo. O ciclo é, em resumo, uma parte da forma de onda que se repete sucessivamente.

6.2.3 Período da C.A.

O período (T) é o tempo necessário em segundos para que se realize um ciclo completo de uma corrente alternada.

6.2.4 Freqüência da C.A.


A freqüência (f) é o número de ciclos de uma corrente alternada que ocorrem em um segundo. Sua unidade de medida é o Hertz (Hz), onde um hertz corresponde a um ciclo por segundo.

A freqüência é importante porque quase todos os aparelhos elétricos que são alimentados por uma tensão nominal de corrente alternada requerem uma determinada freqüência para que possam funcionar adequadamente.

A freqüência padrão no território nacional é 60 Hz.

6.3 Utilização da corrente alternada

A transmissão de eletricidade em corrente alternada é mais fácil e econômica que em corrente contínua.

A principal vantagem da utilização da corrente alternada é que nós podemos aumentar ou diminuir facilmente o valor de tensão que a produz (tensão alternada), através de um equipamento chamado transformador.

A corrente alternada é usada nos lares para iluminação e em aparelhos eletrodomésticos. Na indústria, a corrente alternada é usada para acionar motores e em muitas outras aplicações.

7 GERAÇÃO DA CORRENTE ALTERNADA

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A produção de energia elétrica é feita por centrais geradoras. Conforme o tipo de energia primária utilizada para a produção, classificam-se as centrais geradoras em: Hidrelétricas, Termelétricas, Eólicas, Solares.

A primeira unidade produtora de energia no Brasil foi uma usina Termelétrica instalada em Campos (RJ), no ano de 1883, com a potência de 52 KW.

Nas centrais hidroelétricas, o rio é represado formando um reservatório cuja função é servir como fonte constante e controlável de água corrente. A água do reservatório é conduzida por um canal até a usina elétrica onde faz a turbina girar, acionando por sua vez, um gerador elétrico. A tensão elétrica produzida é, então, elevada por meio de transformadores em subestações, para ser enviada às redes de transmissão.

8 TRABALHO ELÉTRICO

Os circuitos elétricos são montados com objetivo de realizar um aproveitamento de energia elétrica para que seja transformado em uma outra grandeza com o intuito de executar algum trabalho.

A passagem da corrente elétrica através de uma carga instalada em um circuito elétrico produz efeitos tais como calor, luz, movimento.

Nos fogões elétricos, chuveiros, aquecedores a energia elétrica é convertida em calor.

Nas lâmpadas a energia elétrica é convertida em luz. Os motores convertem energia elétrica em movimento.O calor, a luz e o movimento produzido pelo consumidor a partir da energia

elétrica são denominados de trabalho elétrico. Este trabalho de transformação da energia elétrica em outra forma de energia

é realizado pelo consumidor ou carga.

9 POTÊNCIA ELÉTRICA


9.1 Potência nominal

A potência elétrica é uma grandeza e como tal pode ser medida. A unidade de medida da potência elétrica é o Watt, e é representada pelo símbolo (W).

O conhecimento da potência elétrica de cada componente em um circuito é muito importante para que se possa dimensioná-lo corretamente.

Alguns aparelhos elétricos, tais como chuveiros, lâmpadas e motores apresentam uma característica particular.

São aparelhos que têm uma tensão estabelecida para o funcionamento.Assim, existem chuveiros para 110V ou 220V, lâmpadas para 6V, 12V, 110V,

220V e outras tensões e os motores são encontrados para tensões tais como 110V, 220V. 380V, 440V e outras.

Esta tensão para a qual estes "consumidores" são fabricados é chamada de tensão nominal de funcionamento.

Os consumidores que apresentam esta característica devem sempre ser ligados na tensão correta (nominal), que normalmente está especificada no seu corpo.

Quando estes aparelhos são ligados corretamente a quantidade de calor, luz ou movimento produzido é exatamente aquela para a qual foram projetados.

Por exemplo, uma lâmpada de 220V/60W ligada corretamente (em 220V) produz 60W entre luz e calor. Diz-se, neste caso, que a lâmpada está "dissipando a sua potência nominal".

Portanto, potência nominal é a potência para qual um consumidor foi projetado.

Enquanto uma lâmpada, aquecedor ou motor trabalha dissipando a sua

potência nominal, está na sua condição ideal de funcionamento.

Nos consumidores de eletricidade, quanto maior for a potência consumida, maior será o efeito produzido.

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9.2 Cálculo da potência elétrica

Estudamos o significado de potência elétrica e sua unidade de medida. Agora vamos nos deter em como determinar a potência elétrica consumida por um receptor (carga) alimentado por uma fonte de corrente continua.

Seja o circuito elétrico abaixo, podemos dizer que a potência elétrica consumida (dissipada) é dada por:

P = E x I

Onde:

P - potência elétrica consumida(em Watts) E - tensão elétrica aplicada ao consumidor (em Volt) I - intensidade de corrente elétrica que percorre a carga (em ampère)

Logo, no exemplo dado, temos que:

E = 12 V P = E x I I = 0,5 A P = 12 x 0,5 P = ? W P = 6 W

Sempre que se conhecem os valores de duas dessas grandezas em um circuito ( E e I, E e P ou P e I), o valor desconhecido da terceira grandeza pode ser determinado pela aplicação do triângulo da potência.


10 MAGNETISMO

O magnetismo é uma propriedade que certos materiais possuem que faz com que estes materiais exerçam uma atração sobre materiais ferrosos.

As propriedades dos corpos magnéticos são largamente utilizadas em eletricidade (motores, geradores) e eletrônica (instrumentos de medida, transmissão de sinais, etc.).

Numa época bastante remota, os gregos descobriram que certo tipo de rocha, encontrada na cidade de Magnésia, na Ásia Menor, tinha o poder de atrair pedaços de ferro. A rocha era constituída por um tipo de minério de ferro chamado magnetita e por isso o seu poder de atração foi chamado magnetismo.

Os imãs são materiais que apresentam a propriedade do magnetismo. Onde podemos classificá-los em imãs naturais e imãs artificiais.

10.1 Ímãs naturais

São aqueles encontrados na natureza.

10.2 Ímãs artificiais

São aqueles produzidos pelo homem. Esses ímãs são muito usados na vida prática em campainhas, bússolas, motores, geradores...

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10.3 Pólos de um Ímã

A palavra pólo é usada para designar faces ou regiões dos corpos. Os ímãs possuem dois pólos.

Cada um dos pólos apresenta propriedades magnéticas especificas, sendo denominados de pólo norte e o pólo sul.

No caso da Terra, ímã natural, temos:

Nos ímãs artificiais, por convenção, o pólo norte é pintado de vermelho e o polo sul pintado de verde.


10.4 Propriedades dos Ímãs

A interação entre imãs acontece quando os pólos magnéticos de dois ímãs estão próximos as forças magnéticas dos dois ímãs reagem entre si.

10.4.1 Lei da atração

10.4.2 Lei da repulsão

10.4.3 Inseparabilidade dos pólos

Por mais que se divida um ímã em partes menores, as partes sempre terão um pólo norte e um pólo sul.

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10.4.4 Campo magnético e linhas de força

O espaço ao redor do ímã em que existe atuação das forças magnéticas é chamado de campo magnético.

Como artifício para estudarmos este campo magnético admite-se a existência de linhas de força magnéticas ao redor do ímã.

As linhas de força magnética de um ímã são invisíveis e podem ser visualizadas com auxílio de um recurso que veremos agora.

Colocando-se um ímã embaixo de uma lâmina de vidro e espalhando limalha de ferro sobre o vidro, as lâminas se orientam conforme as linhas de força magnética.

Ficou estabelecida, como convenção, que as linhas de força de um campo magnético se dirigem do pólo norte em direção ao pólo sul. Esta convenção se aplica às linhas de força externas ao ímã.

10.4.5 Imantação

É a ordenação dos átomos-ímãs de um material, ou seja, a magnetização do mesmo.


A indução magnética dos materiais varia de acordo com a composição do material. Podemos dividir os diversos tipos de materiais em três:

Ferromagnéticos; Paramagnéticos; Diamagnéticos.

11 ELETROMAGNETISMO

Montamos um circuito com uma bússola sob um condutor, como mostra o diagrama abaixo. O condutor deverá ser posicionado na mesma direção que a agulha da bússola.

Com o circuito fechado, a agulha da bússola sofreu um desvio.

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A bússola estava firme, atraída pela força magnética da terra. Por que se desviou?

Para desviar a bússola, atraída pelo magnetismo de terra, foi preciso atraí-la por outra força magnética. Essa força situa-se no condutor, quando percorrido por uma corrente elétrica.

Concluímos que sempre que um condutor for percorrido por uma corrente elétrica esse condutor terá as propriedades de um ímã.

Essa experiência que acabamos de ver, foi feita em 1820 pelo físico e químico dinamarquês Hans Christian Oersted, quando descobriu que: “Uma corrente elétrica sempre é acompanhada de um campo magnético”.

11.1 Campo Magnético em um Condutor

Quando um condutor é percorrido por uma corrente elétrica as linhas de força do campo magnético criado são circunferências concêntricas (que possuem o mesmo centro) num plano perpendicular ao condutor.

11.1.1 Solenóide

Se enrolamos um condutor formando um conjunto de espiras obtemos um solenóide. No solenóide cada espira contribui com uma parcela para a formação do campo magnético total. As linhas de força passam por dentro do solenóide e retornam por fora, formando um único campo magnético.

11.1.2 Bobina


O condutor na figura a seguir, está sendo enrolado com muitas espiras em camadas. Está sendo formada uma bobina. Bobina é o condutor enrolado em muitas espiras, em camadas sucessivas, uma sobre a outra. As bobinas são enroladas sobre carretéis de fibra ou plástico. Nas bobinas, são usados condutores especiais, com isolação própria, feita por uma capa de verniz de alto poder isolante.

Nas bobinas o campo magnético é maior que o formado no solenóide. A bobina é constituída de diversos solenóides, sobrepostos em camadas sucessivas e claro possui maior número de espiras.

12 INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO

12.1 Amperímetro

É um instrumento destinado a medir a intensidade de corrente elétrica de um circuito. O amperímetro é sempre ligado em série com a carga consumidora.

Nota:

Para a ligação de amperímetros de corrente contínua, a polaridade deve ser respeitada.

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12.2 Voltímetro

É um instrumento destinado a medir a tensão elétrica em um circuito. O voltímetro é sempre ligado em paralelo com a carga consumidora.

Nota:

Para a ligação de voltímetros de corrente contínua, a polaridade deve ser respeitada.


12.3 Ohmímetro

É um instrumento destinado a medir o valor de resistências elétricas. Possui uma fonte própria (pilhas ou bateria), com tensão elétrica conhecida, e escala graduada em Ohms.

Nota:

O Ohmímetro nunca deve ser ligado ao circuito energizado.

Para medirmos o valor de resistência elétrica de um consumidor é necessário que o mesmo esteja desconectado do circuito elétrico e devemos conectá-lo em paralelo com o componente que se deseja medir sua resistência. Caso contrário, o Ohmímetro poder ser danificado.

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12.3 Wattímetro

É um instrumento destinado a medir a potência elétrica que está sendo solicitada da fonte pela carga consumidora. É ligado em série e paralelo com o circuito.


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