Noções de Eletrotécnica – (TE039)

Aula 02 – Carga e matéria, carga elétrica (CC)

PROF. DR . SEBA ST IÃO R I BE I RO JÚN I OR

Circuitos de Corrente Contínua (CC)

O estudo de circuitos de corrente contínua parte-se dos seguintes conceitos básicos:

• Eletrostática• Eletrodinâmica

Definindo-se as seguintes grandezas:• Corrente• Diferença de potencial• Potência• Energia elétrica

Circuitos de Corrente Contínua (CC)

Estrutura Atômica

Circuitos de Corrente Contínua (CC)

Nos primórdios no século 900 a.C.

Magnus, um pastor de ovelhas grego caminha sobre um campo de pedras que atraem seu cajado.

A região chama-se Magnésia.

Circuitos de Corrente Contínua (CC)

A história da eletricidade remonta ao século 600 (AC), quando, na Grécia, se descobriu que o âmbar, resina vegetal fossilizada, atraía pequenos objetos quando era atritada com lã.

Como o nome do âmbar, em grego, assemelhava-se a elektron, chamou-se esse fenômeno de fenômeno elétrico.

A propriedade responsável pelo fenômeno recebeu o nome de carga elétrica (Q).

Tales de Mileto 640-546 (AC)

Circuitos de Corrente Contínua (CC)

As leis da eletricidade originaram-se a partir do final do século XVIII.

Inicialmente foi identificada na estrutura atômica a existência de cargas elétricas com polaridade positiva ou negativa.

Charles Du Fay 1733

Circuitos de Corrente Contínua (CC)

Foi verificado, ainda, que cargas elétricas de polaridades iguais se repelem e, cargas elétricas de polaridades diferentes se atraem.

Estrutura Atômica

Circuitos de Corrente Contínua (CC)

• Todo átomo é composto de partículas subatômicas que possuem cargas elétricas, denominadas prótons (carga positiva) e elétrons(carga negativa).

• Existem ainda partículas sem carga que juntamente com os prótons compõem o núcleo do átomo, chamadas nêutrons

• Os elétrons se distribuem em órbitas (camadas, eletrosfera) em torno do núcleo

Estrutura Atômica

Circuitos de Corrente Contínua (CC)

• Cargas de mesmo sinal se repelem enquanto que cargas de sinais diferentes se atraem.

• Em um átomo estável, o número de elétrons é igual ao de prótons (carga estável).

Estrutura Atômica

Circuitos de Corrente Contínua (CC)

Estrutura Atômica

SANTANA, A. C. (2016)

• Se um elétron recebe energia o suficiente, externa, como o calor, ele pode romper a força de atração do próton e se tornar um elétron livre.

Circuitos de Corrente Contínua (CC)

Lei de Coulomb e Potencial Elétrico

Circuitos de Corrente Contínua (CC)

Em 1785, Coulomb avaliou a força de atração, ou repulsão, entre duas cargas pontuais como sendo:

Lei de Coulomb e Potencial Elétrico

Circuitos de Corrente Contínua (CC)

Pode-se escrever que:

Onde E1 constitui o campo elétrico provocado pela carga q1, e é dado em Volt/m (V/m)

Lei de Coulomb e Potencial Elétrico

𝐸1 =𝐹

𝑞2

Circuitos de Corrente Contínua (CC)

O campo elétrico E1 como a força F são grandezas vetoriais, para cargas positivas e negativas.

Vetores de campo elétrico e força

Lei de Coulomb e Potencial Elétrico

Circuitos de Corrente Contínua (CC)

Desta forma o trabalho, W, realizado pela carga q2 ao ser deslocada desde um ponto muito distante (∞) até a distância r de q1 como sendo:

Lei de Coulomb e Potencial Elétrico

Circuitos de Corrente Contínua (CC)

O potencial elétrico ou tensão elétrica, Vr, é uma grandeza escalar, definida como sendo o trabalho W por unidade de carga (q2), ou seja:

Lei de Coulomb e Potencial Elétrico

Circuitos de Corrente Contínua (CC)

Desta forma o potencial elétrico, independe da carga q2. Assim, a partir deste conceito, podemos calcular o trabalho para deslocar a carga q2 de uma posição de A até B, como sendo:

Lei de Coulomb e Potencial Elétrico

Circuitos de Corrente Contínua (CC)

Podemos definir que a diferença de potencial (d.d.p. ou tensão elétrica) VBA = VB – VA entre os pontos A e B, consiste no trabalho (por unidade de carga) para se deslocar uma carga de A até B.

Lei de Coulomb e Potencial Elétrico

Circuitos de Corrente Contínua (CC)

A tensão elétrica é medida pelo voltímetro que também está presente no conjunto do multímetro mas pode ser encontrado individualmente.

Podem ser digital ou analógico.

Osciloscópios também permitem ler o módulo e frequência de uma tensão elétrica.

Instrumentos de medida

Circuitos de Corrente Contínua (CC)

Instrumentos de medida (V)

Circuitos de Corrente Contínua (CC)

Lei de Coulomb e Potencial Elétrico

Circuitos de Corrente Contínua (CC)

Condutores e Isolantes

Circuitos de Corrente Contínua (CC)

Em materiais condutores como o cobre, uma pequena quantidadede energia é o suficiente para se liberar muitos elétrons.

Já em materiais isolantes como a borracha, os elétrons livres sósão gerados com altíssima quantidade de energia

Condutores e Isolantes

Circuitos de Corrente Contínua (CC)

Condutores e Isolantes

SANTANA, A. C. (2016)

Circuitos de Corrente Contínua (CC)

Corrente Contínua

Circuitos de Corrente Contínua (CC)

• Os elétrons livres são partículas carregadas, responsáveis pelacorrente elétrica em um fio condutor de eletricidade

• Na ausência de um campo elétrico externo, o fluxo de cargalíquido em um condutor é nulo em qualquer direção (não hácorrente)

Corrente

Circuitos de Corrente Contínua (CC)

Corrente

SANTANA, A. C. (2016)

Circuitos de Corrente Contínua (CC)

• Quando se liga uma bateria (pilha), a uma lâmpada com um fio condutor temos um fluxo de elétrons na direção do terminal positivo da bateria (atração)

• A diferença de potencial da bateria (d.d.p. ou tensão elétrica) provoca o movimento ordenado das cargas

• Apesar disso, convencionou-se por questões históricas que o movimento das cargas se dá do terminal positivo para o negativo (saindo do positivo)

• A unidade da corrente elétrica é o Ampére (A).

Corrente

Circuitos de Corrente Contínua (CC)

Nisto a intensidade de corrente elétrica (i) que atravessa uma superfície,como a quantidade de carga elétrica que atravessa a superfície por unidadede tempo.

Assim a corrente será dada por:

Corrente

Circuitos de Corrente Contínua (CC)

Corrente

Circuitos de Corrente Contínua (CC)

Corrente

Circuitos de Corrente Contínua (CC)

• A medição da corrente deve ser feita em série com a carga, observando-se o correto posicionamento das pontas de prova no multímetro

• A corrente contínua é aquela que mantém o sentido e o módulo inalterados no decorrer do tempo

• A corrente alternada é aquela que tem seu sentido e módulo variados no decorrer do tempo.

Corrente

Circuitos de Corrente Contínua (CC)

Corrente

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