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SUMÁRIO
- MATÉRIA
- TENSÃO E LÉTRICA ( E )
- C ORRENTE ELÉTRICA ( I )
- R ESISTÊNCIA E LÉTRICA ( R )
- P OTÊNCIA ELÉTRICA
- C ONDUTORES - ISOLANTES - RESISTORES
- R ESISTIVIDADE
- C IRCUITOS E LÉTRICOS
- L EI DE OHM
- A SSOCIAÇÃO DE R ESISTORES
- L EI DE K IRCHHOFF
- M AGNETISMO
- Q UEDA DE T ENSÃO
- D IMENSIONAMENTO DE CONDUTORES
- D ISJUNTOR D IFERENCIAL R ESIDUAL ( DR )
- A TERRAMENTO
- L UMINOTÉCNICA
- TIPOS DE LÂMPADAS
- FONTES GERADORAS DE ELETRICIDADE
- S ISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO
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Os elétrons, que giram segundo órbitas mais exteriores, são atraídos pelo núcleo com uma força de atração menor que a exercida sobre os elétrons das órbitas mais próximas do núcleo. Os elétrons mais exteriores podem ser retiradas de sua orbita com certa facilidade, são denominados elétrons livres.
O acúmulo de elétrons em um corpo caracteriza a carga elétrica do mesmo.
Em certas substâncias, a atração que o núcleo exerce sobre os elétrons é pequena ; estes elétrons tem maior facilidade de se libertar e se deslocar. É o que ocorre nos metais como a prata, o cobre, o alumínio etc., denominados, por isso, condutores elétricos. Quando, pelo contrário, os elétrons externos se acham submetidos a forças interiores de atração que dificultam consideravelmente sua libertação, as substâncias em que tal ocorrem são denominadas isolantes elétricos. É o caso do vidro, das cerâmicas, dos plásticos etc. Pode-se dizer que um condutor elétrico é um material que oferece pequena resistência a passagem dos elétrons, e um isolante elétrico é o que oferece resistência elevada a corrente elétrica.
Assim como em hidráulica a unidade de volume do líquido é o m 3 , em eletricidade exprime-se a “quantidade” de eletricidade em coulombs.
- Matéria : é tudo aquilo que tem massa e ocupa um lugar no espaço.
- Molécula : é a menor parte da matéria que conserva todas as propriedades dessa
MATÉRIA
- Átomo : é a menor porção de um elemento equilibrado eletricamente e apenas divisível por reação atômica.
- Núcleo : é a porção central do átomo, onde se encontram os prótons e nêutrons. Obs.: 1C ( coulomb ) = 6,25x10 18 elétrons
Resumo :
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Nos condutores, existem partículas invisíveis chamadas elétrons, que estão em constante movimento de forma desordenada. Para que estes elétrons passem a se movimentar de forma ordenada é preciso que se aplique uma força, de modo que se estabeleça um fluxo ordenado de elétrons.
Desta forma podemos considerar que, quando entre as extremidades de um condutor existir uma diferença de concentração de elétrons, isto é, de carga elétrica, existirá um potencial elétrico ou uma tensão elétrica entre esses dois pontos.
Através destes conhecimentos, definimos tensão elétrica da seguinte maneira:
TENSÃO ELÉTRICA : é a força que impulsiona os elétrons livres nos fios.
A tensão elétrica é também conhecida como diferença de potencial ( d.d.p. ).
- Unidade de medida : Volt ( V )
- Aparelho de medida de tensão elétrica : voltímetro
RELAÇÃO ENTRE AS UNIDADES :
TENSÃO E LÉTRICA ( E )
Tabela para a conversão de unidades de medida:
Relações Denominação Símbolo Valor em relação ao volt múltiplos Megavolt -10 6 MV^ 1000000V “ Quilovolt 10 3 kV^ 1000V unidade volt V submúltiplos Milivolt 10 -3^ mV 0.001V “ Microvolt 10 -6^ μ V 0.000001V
kA A mA μA
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Os elétrons livres dos átomos de uma certa substância normalmente se deslocariam em todas as direções. Quando, em um condutor, o movimento de deslocamento de elétrons livres for mais intenso em um determinado sentido, diz - se que existe uma corrente elétrica ou um fluxo elétrico no condutor.
A intensidade da corrente elétrica é caracterizada pelo número de elétrons livres que atravessa uma determinada seção do condutor na unidade de tempo.
Através destas informações definimos corrente elétrica da seguinte forma :
CORRENTE ELÉTRICA é o movimento ordenado dos elétrons livres nos condutores, quando existe uma diferença de potencial ( tensão ) elétrico entre suas extremidades.
- Unidade de medida : ampère ( A );
- Aparelho de medida de corrente elétrica : amperímetro;
RELAÇÃO ENTRE AS UNIDADES :
C ORRENTE ELÉTRICA ( I )
Relação Denominação Símbolo Valor em relação ao ampère múltiplos quiloampere kA 1000A unidade ampère A - submúltiplos miliampere mA 0.001A “ microampere μ A 0.000001A Tabela para a conversão de unidades de medida: kA A mA μA
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TIPOS DE CORRENTE ELÉTRICA :
- Corrente contínua
- Corrente alternada
CORRENTE CONTÍNUA ( CC ) :
Corrente Contínua é aquela cuja intensidade é constante e sempre no mesmo sentido. Ex. : pilhas comuns e baterias.
CORRENTE ALTERNADA (CA ) :
Corrente Alternada é aquela cuja intensidade varia senoidalmente com o tempo e cujo sentido inverte periodicamente. Ex. : corrente utilizada nas residências.
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POTÊNCIA ELÉTRICA é definida como sendo o trabalho efetuado na unidade de tempo. Assim como a potência hidráulica é dada pelo produto do desnível energético pela vazão, a potência elétrica, para um circuito com resistência, é obtida pelo produto da tensão E pela corrente elétrica I :
P = E * I
- ••••^ Unidade de medida :^ watt ( W )
- ••••^ Aparelho de medida de potência elétrica^ : wattímetro
Como vimos anteriormente a tensão ( E ) faz movimentar os elétrons, dando origem a corrente elétrica ( I ).
Existindo corrente ocorrerá algum tipo de fenômeno.
Ex. : circuito simples onde uma lâmpada é acesa. O que ocorre? Quais os fenômenos que são percebidos?
Luz e calor.
Esses fenômenos nada mais são do que a potência elétrica, que foi transformada em potência luminosa ( luz ) e potência térmica ( calor ).
Desta forma é fácil verificar que para existir potência elétrica é necessário que haja tensão e corrente elétrica.
O dimensionamento de uma instalação elétrica é baseada na potência elétrica dos aparelhos de consumo.
POTÊNCIA ELÉTRICA ( P ) :
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CONSIDERAÇÕES :
Na introdução ao estudo da potência elétrica definimos que potência elétrica é o produto de uma tensão elétrica E por uma corrente I, onde obtemos como unidade de medida o watt ( W ). No entanto, este produto fornece “na realidade” uma unidade de potência expressa em volt - ampère ( VA ), a qual denominamos Potência Aparente****.
Esta diferenciação, para fins de entendimento, existe pelo fato de trabalharmos com dois tipos de tensão elétrica ( contínua e alternada ).
Portanto, sempre que trabalharmos em tensão contínua deveremos nos referir a uma potência, cuja unidade de medida é o Watt ( W ), e quando trabalharmos em tensão alternada (na maioria dos casos), utilizaremos o volt - ampère ( VA ) - potência aparente , a qual é composta de duas parcelas: potência ativa ( W ) e potência reativa ( var ).
- Potência ativa : é a parcela efetivamente transformada em outras formas de potência :
Potência mecânica, potência térmica e potência luminosa, ou seja é a energia que realmente produz algum tipo de trabalho. Em termos práticos é a energia que consumimos e pagamos.
A unidade de medida desta forma de potência é o Watt ( W ).
RELAÇÃO ENTRE AS UNIDADES :
kW W mW μW
Relação Denominação Símbolo Valor em relaampéreção ao Múltiplos quilowatt kW 1000W Unidade ohm W Submúltiplos miliohm mM 0,001W Submúltiplos microohm (^) μΩ 0.000001W Tabela para conversão de unidades de medidas
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CONDUTORES :
São materiais que, devido à sua constituição atômica, possuem um grande número de elétrons, e por não sofrerem forte atração por parte do núcleo do átomo, podem ser retirados de suas órbitas com relativa facilidade.
Devido a pouca atração exercida pelo núcleo do átomo, estes materiais apresentam grande condutância e pequena resistência.
Não existe um condutor perfeito, por maior que seja a sua condutância, sempre existirá resistência.
Os materiais condutores são utilizados para transportarem ou conduzirem a corrente elétrica.
Abaixo citaremos os 4 melhores condutores :
- Ouro : é o melhor condutor elétrico, devido ao seu alto custo é pouco empregado na eletricidade. Na eletrônica ele é utilizado nos terminais de CI’s especiais.
- Prata : é considerado o 2° melhor condutor elétrico, sendo pouco empregado na eletricidade, devido ao seu alto custo. Na eletricidade a prata é utilizada em contatores, recobrindo ou mesmo confeccionando os contatos internos.
- Cobre : é o 3° melhor condutor elétrico, é o material mais empregado em eletricidade, devido ao seu custo relativamente baixo. O cobre é empregado na confecção de contatos de interruptores, receptáculos, fios, etc..
- Alumínio : é o 4° melhor condutor elétrico. É bastante empregado na confecção de condutores usados nas
C ONDUTORES - ISOLANTES - RESISTORES
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linhas de transmissão de energia, das usinas geradoras até as cidades.
ISOLANTES :
São materiais que possuem grande resistência à passagem da corrente elétrica.
Neste grupo de materiais os elétrons estão presos aos átomos por uma força de atração muito maior do que nos materiais condutores.
Devido a essa característica, estes materiais oferecem pequena condutância e grande resistência. Não existe isolante perfeito, por maior que seja a sua resistência, sempre existirá condutância.
Os materiais isolantes mais utilizados são : o plástico, a borracha, a baquelita, a porcelana e a mica.
- Plástico : é empregado no isolamento de condutores, corpo de tomadas, carcaça de eletrodomésticos, interruptores, plugues, etc..
- Borracha : é empregado na fabricação de isolamento de condutores.
- Baquelita : é empregada na confecção do corpo de interruptores, tomadas e na base e corpo de chaves.
- Porcelana : é empregada na fabricação de roldanas e bases de chaves.
- Mica : é empregado em locais onde serão desenvolvidas altas temperaturas, como por exemplo, entre a resistência e a carcaça do ferro de soldar, ferro de passar roupas, etc..
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Todos os materiais, em sua constituição física, facilitam, dificultam ou até mesmo impedem à passagem da corrente elétrica. A facilidade encontrada pela corrente elétrica ao passar pelos materiais é denominada CONDUTÂNCIA ( G ).
Porém, em contrapartida à condutância, os materiais sempre oferecem certa oposição à passagem da corrente elétrica. A essa dificuldade encontrada pela corrente elétrica ao percorrer um material é denominada RESISTÊNCIA ELÉTRICA ( R ).
Todo material condutor de corrente elétrica apresenta certo grau de condutância e de resistência. Quanto maior for a condutância do material, menor será sua resistência. Se o material oferecer grande resistência, proporcionalmente apresentará pouca condutância.
A condutância e a resistência elétrica se manifestam com maior ou menor intensidade nos diversos tipos de materiais.
Por exemplo : no cobre a condutância é maior que a resistência ,( figura a seguir ) já no plástico a resistência é muito maior que a condutância.
RESISTIVIDADE :
material cobre.
- Maior resistência à Menor condutância
- Menor resistência à Maior condutância
Os valores de resistência elétrica e de condutância variam de acordo com certos fatores:
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- natureza do material;
- comprimento do condutor;
- seção transversal;
- temperatura.
NATUREZA DO MATERIAL :
Para a determinação dos valores de resistência, é importante levarmos em consideração a constituição atômica do material. Como cada material possui uma estrutura atômica diferente, logo teremos valores distintos de resistência.
COMPRIMENTO :
Um fator a ser considerado no estudo da resistência elétrica é o comprimento do fio, pois mesmo que tenhamos um material de mesma constituição atômica, mas comprimentos diferentes as respectivas resistências serão diferentes.
Portanto :
- aumentando o comprimento à aumentará a resistência
- diminuindo o comprimento à diminuirá a resistência
Obs. : é importante lembrar que estamos considerando materiais de mesma natureza.
Sabendo que a condutância é o inverso da resistência e levando em consideração o comprimento do material, concluímos que :
- aumentando o comprimento à diminuirá a condutância
- diminuindo o comprimento à aumentará a condutância
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mesma natureza, igual comprimento e de mesma seção transversal, variando apenas os valores de temperatura.
Em relação a resistência, temos que :
- aumentando a temperatura à aumentará a resistência
- diminuindo a temperatura à diminuirá a resistência
Condutância :
- aumentando a temperatura à diminuirá a condutância
- diminuindo a temperatura à aumentará a condutância
Se um condutor for aquecido, a corrente do circuito sofrerá considerável redução e, quanto maior for o aquecimento, menor será a corrente no circuito.
Essa influência depende da natureza do material de que serão constituídos.
Demonstra-se matematicamente que, se Ro é a resistência de um condutor à temperatura de 0 ° C, o valor da resistência desse condutor à temperatura de t° C é expresso pela fórmula :
R = Ro.( 1 + α t ), onde é o coeficiente de temperatura do metal que se considera, e representa a variação da resistência pelo aumento de um grau centígrado de temperatura para cada um de resistência inicial do condutor.
Conhecendo-se o valor de R da resistência elétrica de um condutor à temperatura t1, pode-se calcular o valor da mesma para a temperatura t2:
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Rt = R.[ 1 + α .( t2 - t1 ) ]
Os valores do coeficiente de temperatura dos materiais mais empregados nas instalações elétricas estão indicadas na tabela abaixo:
coeficientes de temperatura
material (^) α alumínio 0. cobre 0. ferro 0. prata 0.
RESISTÊNCIA ESPECÍFICA :
Definição : é a resistência oferecida por um material com 1 metro ( m ) de comprimento, 1mm² de seção transversal e estando a uma temperatura de 20 ° C.
Resistividade ( ρ ) - é a resistência específica de cada material.( (^) ΩΩΩΩΩ .mm²/ m ).
Tabela de resistividade ( ρ ) : material (^) ρ prata 0. cobre 0. alumínio 0. tungstênio 0. níquel - cromo 1.
Fórmula :
R = ρ. l / S, onde :
R = resistência total do material, em ohms ( Ω ) ρ ( rô ) = resistência específica do material ( Ω.mm²./ m ) l = comprimento do material, em metros ( m ) S = seção transversal do material, em mm²
