Apostila Análise de Circuitos Elétricos

CONFEDERAO NACIONAL DA INDSTRIA CNI

Armando de Queiroz Monteiro NetoPresidente

SERVIO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL SENAIConselho Nacional

Armando de Queiroz Monteiro NetoPresidente

SENAI Departamento Nacional

Jos Manuel de Aguiar MartinsDiretor Geral

Regina Maria de Ftima TorresDiretora de Operaes

Componente Curricular na Modalidade a Distncia

Braslia

2010

Confederao Nacional da IndstriaServio Nacional de Aprendizagem IndustrialDepartamento Nacional

Silvano Munay

2010. SENAI Departamento Nacional

Qualquer parte desta obra poder ser reproduzida, desde que citada a fonte.

Equipe tcnica que participou da elaborao desta obra

Ficha catalogrfica elaborada por Ktia Regina Bento dos Santos - CRB 14/693 - Biblioteca do SENAI/SC Florianpolis. M963a

Munay, Silvano Anlise de circuitos eltricos / Silvano Munay. Braslia : SENAI/DN,

2010. 377 p. : il. color ; 28 cm.

Inclui bibliografias.

1. Circuitos eltricos. 2. Grandezas eltricas. 3. Potncia eltrica. I. SENAI. Departamento Nacional. II. Ttulo.

CDU 621.3.049

SENAI Servio Nacional de Aprendizagem IndustrialDepartamento Nacional

Setor Bancrio Norte, Quadra 1, Bloco C Edifcio Roberto Simonsen 70040-903 Braslia DF

Tel.:(61)3317-9000 Fax:(61)3317-9190 http://www.senai.br

Coordenador Projeto Estratgico 14 DRs

Luciano Mattiazzi Baumgartner - Departamento

Regional do SENAI/SC

Coordenador de EaD - SENAI/RN

Joo Xavier - Centro de Tecnologias em

Informtica Aluzio Alves

Coordenador de EaD SENAI/SC em Florianpolis

Diego de Castro Vieira - SENAI/SC em

Florianpolis

Design Educacional, Design Grfico,

Diagramao e Ilustraes

Equipe de Desenvolvimento de Recursos

Didticos do SENAI/SC em Florianpolis

Reviso Ortogrfica e Normativa

Contextual Servios Editoriais e FabriCO

Sumrio

Apresentao................................................................................................... 09

Plano de estudos ........................................................................................... 11

Unidade 1: Grandezas eltricas bsicas ................................................ 13

Unidade 2: Resistores .................................................................................. 67

Unidade 3: Lei de OHM .............................................................................. 81

Unidade 4: Potncia eltrica em corrente contnua e associao de

resistores ................................................................................................................ 91

Unidade 5: Leis de Kirchhoff ...................................................................115

Unidade 6: Anlise de circuitos por teoremas ..................................179

Unidade 7: Magnetismo ...........................................................................217

Unidade 8: Princpio de gerao de energia eltrica .....................235

Unidade 9: Armazenamento de energia eltrica: capacitores ....257

Unidade 10: Circuito RC srie em corrente alternada ...................293

Unidade 11: Potncia eltrica em corrente alternada ...................353

Palavras do autor .........................................................................................373

Conhecendo o autor ...................................................................................375

Referncias .....................................................................................................377

7Apresentao da disciplina

Ol! Seja bem-vindo ao Componente Curricular Anlise de Circuitos Eltricos do Curso Tcnico em Telecomunicaes. O objetivo geral analisar fenmenos eltricos em funo dos componentes constituintes de um circuito eltrico.

O contedo referente aos temas Grandezas eltricas bsicas, Resistores, Lei de OHM, Potncia eltrica em corrente contnua e associao de resistores, Leis de Kirchhoff, Anlise de circuitos por teoremas, Magnetismo, Princpio de gerao de energia el-trica, Armazenamento de energia eltrica atravs de capacitores, Circuito RC srie em corrente alternada e Potncia eltrica em corrente alternada, consti-tuem-se na base imprescindvel para o progresso dos estudos da eletricidade como fonte de energia. Portanto, sua dedicao aprendizagem desses contedos, em paralelo ao apoio do seu professor tutor, fator de sucesso.

Estamos juntos nessa caminhada. Conte com o nos-so integral apoio.

Bons estudos!

9Plano de Estudos

Carga-horria

120 horas 72 horas a distncia e 24 horas em encontros

presenciais

Ementa

Grandezas eltricas (tenso, corrente e resistncia)

Resistores (tipos, associao srie, paralela, mista e divisor de tenso)

Lei de OHM

Potncia eltrica

Redes/malhas/Leis de Kirchhoff

Teoremas de Norton, Thevenin e Superposio

Tenso alternada (valor de pico, pico a pico, valor mdio, frequncia, perodo)

Sinais no simtricos (valor mdio, valor eficaz)

Capacitores (tipos, reatncia capacitiva e constan-te de tempo)

Indutores (tipos, reatncia indutiva e constante de tempo)

Circuitos RC, RL, RLC

Ressonncia

Transformadores

Potncia eltrica em CA

Impedncia

Curso Tcnico em Telecomunicaes

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Objetivos

Objetivo Geral

Analisar fenmenos eltricos em funo dos componentes constituintes de um circuito eltrico

Objetivos Especficos

Propiciar conhecimentos tcnicos e cientficos que possibilitem a aplicao da eletricidade como fonte de energia;

Promover bases conceituais para a execuo dos processos inerentes a siste-mas eltricos;

Propiciar fundamentos tcnicos relativos instalao e manuteno de equipa-mentos eltricos.

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1Grandezas Eltricas BsicasObjetivos de aprendizagemAo final desta unidade voc ter subsdios para:

compreender a composio e a estrutura da matria;

identificar fontes geradoras de energia el-trica;

identificar as unidades de medida eltrica;

realizar a converso de medidas eltricas;

realizar medio com instrumento de medi-da;

compreender o funcionamento de um circui-to eltrico simples.

Sees de estudos

Acompanhe nesta unidade o estudo das sees seguintes.

Seo 1: Matria.

Seo 2: Eletrizao da matria.

Seo 3: Atrao e repulso entre cargas eltricas.

Seo 4: Unidade de medida de tenso el-trica.

Seo 5: Medio de tenso em corrente contnua.

Seo 6: Corrente eltrica.

Seo 7: Resistncia eltrica.

Seo 8: Circuito eltrico.

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Para iniciar

O objetivo principal desta unidade fazer com que voc compreenda o que de fato eletricidade, conhecendo desde a forma como a mes-ma gerada e chega a nossas residncias at as principais unidades de medidas (tenso, corrente e resistncia).

Ainda durante esta unidade voc tambm aprender a efetuar medi-es com o multmetro, referenciando-se corrente contnua (CC) para melhor compreender a instalao de um circuito eltrico e todos os seus componentes.

importante destacar que o contedo desta unidade base para todas as outras, portanto, fique atento e leia com bastante ateno!

Ah! Sempre que precisar, entre em contato com o seu tutor, ele estar sua disposio para ajud-lo durante o processo de aprendizagem por meio de uma slida parceria, na qual ele tambm estar disposto a aprender com voc.

Lembre-se sempre: o seu contato, alm de indispensvel, ser sempre muito bem-vindo!

A adversidade desperta em ns capacidades que, em circunstncias

favorveis, teriam ficado adormecidas.

Horcio

Seo 1: Matria

Quem nunca ouviu falar sobre o conceito de matria? O que lhe vem cabea quando voc escuta ou l essa palavra? tomos? Molculas? Espao?

Vamos ver juntos!

Anlise de Circuitos Eltricos

Unidade 1 13

O tomo uma partcula divisvel, sendo constitudo pelo ncleo, onde esto os prtons e os nutrons, e pela eletrosfera, onde esto os eltrons.

A eletrosfera, por sua vez, composta por camadas ou rbitas formadas pelos eltrons, que se movimentam em trajetrias circulares em volta do ncleo. Os prtons so partculas subatmicas que possuem carga eltrica positiva. J os eltrons so partculas subatmicas dotadas de carga eltrica negativa. E por ltimo, os nutrons so partculas subatmicas sem carga eltrica.

A seguir confira a imagem que representa um tomo.

Figura 1 - Representao do tomoFonte: SENAI-CTGAS (2005).

Modelo atmico de Rutherford e Bohr

De acordo com Niels Henrick David Bohr (fsico dinamarqus), os eltrons se movimentam ao redor do ncleo seguindo trajetrias circulares denominadas de camadas ou nveis.

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Essas camadas foram especificadas por letras a partir da camada mais interna:

NotaK, L, M, N, O, P e Q.

Os eltrons podem ir de um nvel mais interno para outro mais externo absor-vendo energia. Caso o processo fosse inverso, ocorreria emisso de energia. Os postulados de Bohr permitem que voc conhea quantos eltrons um dado tomo possui em cada uma das camadas.

Figura 2 - Camadas do modelo atmicoFonte: SENAI-CTGAS (2005).

Acompanhe a seguir a quantidade mxima de eltrons em cada uma das cama-das.


Unidade 1 15

Tabela 1 - Valor mximo de eltrons em cada camada

Camada Nmero mximo de eltrons

K 2

L 8

M 18

N 32

O 32

P 18

Q 2

Fonte: SENAI-CTGAS (2005).

A camada mais externa de um tomo no pode possuir mais de oito eltrons. Nem todo tomo possui a mesma quantidade de camadas. Que tal agora co-nhecermos um pouco mais sobre a eletrizao da matria? Confira este assunto na prxima seo.

Seo 2: Eletrizao da matria

Quando o nmero total de prtons e eltrons igual, diz-se que a matria est eletricamente neutra.

Confira a seguir alguns exemplos de materiais eletricamente neutros.

Figura 3 - Materiais eletricamente neutros no seu estado naturalFonte: SENAI-CTGAS (2005).

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importante destacar que essa neutralidade pode ser alterada por meio do processo de eletrizao. Os processos de eletrizao atuam sempre nos el-trons que esto na ltima camada dos tomos conhecida como camada de valncia.

Quando um processo de eletrizao retira eltrons da camada de valncia dos tomos, o material fica com o nmero de prtons maior que o nmero de eltrons. Nestas condies, o corpo fica eletricamente positivo. Quando um processo de eletrizao acrescenta eltrons a um material, o nmero de el-trons se torna maior que o nmero de prtons. Nestas condies, o corpo fica eletricamente negativo.

Tipos de processos de eletrizao

Na natureza h vrios processos de eletrizao.

Por exemplo:

eletrizao por atrito;

eletrizao por contato;

eletrizao por impacto;

eletrizao por induo.

No caso da eletrizao por atrito a figura a seguir demonstra quando o corpo fica eletricamente positivo por atrito, veja.

Figura 4 - Processo de eletrizao positivaFonte: SENAI-CTGAS (2005).


Unidade 1 17

Quando um corpo est com uma quantidade maior de prtons do que de el-trons ele fica positivamente eletrizado!

Pergunta

Mas como um corpo fica negativamente eletrizado?

Agora confira na figura a seguir quando o corpo fica negativamente eletrizado:

Figura 5 - Processo de eletrizao negativaFonte: SENAI-CTGAS (2005).

Quando o corpo est com excesso de eltrons, ele fica negativamente eletriza-do!

Nos corpos slidos so os eltrons que se movimentam de um tomo para ou-tro. Os prtons permanecem em seus ncleos.

Siga o passo a passo do pequeno experimento a seguir e veja como funciona a eletrizao por atrito.

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1 Pegue um papel.

2 Rasgue o papel em vrios pedaos.

3 Coloque os pedaos de papel sobre uma superfcie.

4 Pegue um pente de plstico.


Unidade 1 19

5 Penteie o cabelo trs vezes.

6 Aproxime o pente dos pedaos de papel que esto sobre a superfcie.

Pergunta

Ento, conseguiu fazer o experimento? O que aconteceu? Qual foi o resultado obtido?

Possivelmente o pente atraiu os pedaos de papel, no mesmo? Mas por qual motivo que isso aconteceu, voc sabe?

A resposta simples, vamos ver juntos!

Primeiro, o atrito do pente com os cabelos causa uma eletrizao positiva, pois esse atrito retira eltrons do pente.

Depois, ao aproximar o pente dos pedaos de papel, os eltrons dos tomos do papel so atrados pelos prtons que esto em maior quantidade no pente. Como os eltrons no podem saltar para o pente, eles arrastam os pedaos de papel por causa da fora de atrao.

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Outro exemplo

Quando as nuvens se atritam com o ar, as mesmas adquirem cargas eltricas. Voc j viu um relmpago? O relmpago comprova a existncia de carga eltri-ca nas nuvens.

E ento, est gostando do assunto? Vamos prxima seo.

Seo 3: Atrao e repulso entre cargas eltricas

A aproximao de dois corpos eletrizados causa uma reao entre eles. Quando um dos corpos est eletrizado positivamente e o outro est eletrizado negativa-mente h uma tendncia para que eles se atraiam mutuamente.

Entretanto, se os dois corpos estiverem igualmente eletrizados (positivo e posi-tivo ou negativo e negativo), eles se repelem.

AtenoLembrando que:

a carga positiva representada por +; e a carga negativa representada por -.

Potencial eltrico

Voc sabe o que potencial eltrico?

O potencial eltrico de um corpo definido como a capacidade que esse cor-po tem para realizar trabalho. Neste caso, o trabalho atrair ou repelir outras cargas eltricas.


Unidade 1 21

PerguntaLembra do experimento que voc fez com o pente na seo anterior?

O pente estava eletrizado e por este motivo teve a capacidade de realizar o trabalho de mover o papel em sua direo, conforme voc pode verificar nova-mente na figura a seguir.

Figura 6 - Processo de eletrizao por atritoFonte: adaptado de SENAI-CTGAS (2005).

Pode-se dizer ento que:

Figura 7 - Bastes carregados positivamente e negativamenteFonte: SENAI-CTGAS (2005).

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Ao se comparar os trabalhos realizados por dois corpos eletrizados, automatica-mente esto sendo comparados os seus potenciais eltricos.

A diferena entre os trabalhos expressa diretamente a diferena de potencial eltrico (cuja abreviao ddp) entre os dois corpos. Nos campos da eletrnica e da eletricidade, utiliza-se quase exclusivamente a expresso tenso ou tenso eltrica para indicar a diferena de potencial eltrico (ddp).

possvel verificar a existncia de diferena de potencial entre corpos eletri-zados com cargas diferentes ou com o mesmo tipo de carga. Para que isso acontea necessrio que a quantidade de carga seja diferente, conforme voc pode verificar na figura a seguir:

Figura 8 - Diferena de potencial entre cargas diferentes e entre cargas iguaisFonte: SENAI-CTGAS (2005).

Dica

A diferena de potencial tambm denominada de tenso eltrica.

E por falar em tenso eltrica, esse o assunto da prxima seo. Acompanhe!


Unidade 1 23

Seo 4: Unidade de medida de tenso eltrica

A tenso entre dois pontos pode ser medida por meio de instrumentos. A uni-dade de medida de tenso o volt e o smbolo desta grandeza eltrica V.

Pergunta

Voc sabia que a unidade volt uma homenagem ao cientista italiano Alessandro Volta? Sim,

Volta mostrou que a origem da corrente eltrica, descoberta por Luigi Galvani, no estava nos seres vivos, mas sim no contato entre dois metais diferentes num meio ionizado. Decorrente dessas suas investigaes construiu as primeiras pilhas qumicas no final do sculo XVIII, marcando o incio do estudo da eletricidade e dos circuitos eltricos. (FEUP, 2009).

Em algumas situaes, a unidade de medida padro se torna inadequada.

Por exemplo: o metro, que uma unidade de medida de comprimento, no adequado para expressar o comprimento de um pequeno objeto, como por exemplo, o dimetro de um boto. Para tomada de medidas to pequenas, so utilizados os submltiplos do metro, como o centmetro (0,01 m) ou o milmetro (0,001 m).

Da mesma forma, a unidade de medida de tenso volt tambm tem mltiplos e submltiplos adequados a cada situao.

Alis, em eletrnica muito comum expressar um determinado valor tanto da corrente, da resistncia ou da tenso eltrica por meio de um mltiplo ou submltiplo.

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Pergunta

Mas o que seria mltiplo e submltiplo?

Mltiplos so valores acima da unidade, no caso mil vezes maior.

Submltiplos so valores abaixo da unidade, no caso mil vezes menor.

A tabela seguinte mostra alguns deles:

Tabela 2 - Mltiplos e submltiplos

Denominao Smbolo Valor com relao ao volt

MltiplosMegavolt MV 106 V ou 1.000.000 V

Quilovolt kV 103 V ou 1.000 V

Unidade Volt V 1 V

SubmltiplosMilivolt mV 10-3 V ou 0,001 V

Microvolt mV 10-6 V ou 0,000001 V


No campo da eletricidade, usam-se normalmente o volt e o quilovolt. Porm, na rea da eletrnica, usa-se normalmente o volt, o milivolt e o microvolt.

A converso de valores feita de forma semelhante converso de unidades de medida. Voc se lembra como transformamos 1 quilmetro em metros? Ento, este processo de converso acontece da mesma forma, veja!

Tabela 3 - Converso de valores- volts

Quilovolt Volt Milivolt Microvolt

kV V mV mV

Posio da vrgula


Fontes geradoras de tenso eltrica

A existncia de tenso condio fundamental para o funcionamento de todos os aparelhos eltricos. A partir dessa necessidade, foram desenvolvidos disposi-


Unidade 1 25

tivos que tm a capacidade de criar um desequilbrio eltrico entre dois pontos dando origem a uma tenso eltrica. Esses dispositivos so denominados gene-ricamente de fontes geradoras de tenso.

Existem vrios tipos de fontes geradoras de tenso. Acompanhe a seguir alguns exemplos.

Figura 9 - Exemplos de fontes geradoras de tensoFonte: SENAI-CTGAS (2005).

Como voc pde perceber, as pilhas, por exemplo, so fontes geradoras de tenso. Elas so constitudas basicamente por dois tipos de metais mergulhados em um preparado qumico:

cobre (Cu); e

zinco (Zn).

Este preparado qumico reage com os metais retirando eltrons de um e levan-do para o outro. Um dos metais fica com potencial eltrico positivo e o outro fica com potencial eltrico negativo. Portanto, entre os dois metais existe uma ddp ou tenso eltrica, conforme demonstra a figura a seguir.

Figura 10 - Exemplo do funcionamento de uma bateriaFonte: SENAI-CTGAS (2005).

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Pela prpria caracterstica de funcionamento das pilhas, um dos metais se torna positivo e o outro negativo. Cada um dos metais denominado de polo. Sendo assim, as pilhas dispem de um polo positivo e um polo negativo, observe.

Figura 11 - Identificao dos polos positivo e negativo de uma pilhaFonte: SENAI-CTGAS (2005).

Ateno

Os polos de uma pilha nunca se alteram. O polo positivo sempre tem potencial positivo e o polo negativo sempre tem potencial negativo. Normalmente se diz que as polaridades de uma pilha so fixas.

Devido ao fato de as pilhas terem polaridade invarivel, a tenso fornecida denominada de tenso contnua, tenso em corrente contnua (tenso CC) ou ainda tenso DC (do ingls direct current).

Tenso contnua a tenso eltrica entre dois pontos cuja polaridade invarivel.

Todas as fontes geradoras de tenso que tm polaridade fixa so denomina-das fontes geradoras de tenso contnua. As pilhas utilizadas em gravadores, rdios e outros aparelhos fornecem uma tenso contnua de aproximadamen-te 1,5 V independente do seu tamanho fsico, conforme voc pode verificar a seguir.


Unidade 1 27

Figura 12 - Relao entre tamanho fsico da pilha e sua cargaFonte: SENAI-CTGAS (2005).

Perceba que todas as pilhas tm a mesma tenso contnua de 1,5 V porque a tenso fornecida por uma pilha comum independente do seu tamanho.

O que diferencia uma pilha pequena de uma pilha grande a quantidade de carga que podem oferecer num determinado intervalo de tempo.

Ateno importante destacar tambm que a tenso fornecida por uma pilha comum invarivel ao longo do tempo.

Por exemplo, se voc realizar a leitura da tenso de 1,5 V fornecida por uma pilha comum ao longo de trs minutos, a leitura observada ser a mesma em qualquer instante de tempo.

Veja no grfico a seguir:

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Grfico 1 - Evoluo da tenso por um determinado tempoFonte: SENAI-CTGAS (2005).

E por falar em pilhas, veja a imagem da famlia a seguir e tente adivinhar o que cada um deles faz com as pilhas e baterias usadas.

Ento, conseguiu identificar o que cada um dos integrantes dessa famlia faz com as pilhas e baterias usadas? Vamos ver juntos?


Unidade 1 29

Pergunta

Foi o que voc imaginou? E voc, o que faz com as pilhas e baterias usadas?

Todos precisam saber...

Apesar de parecerem inofensivas, as pilhas e baterias representam um grave problema ambiental. O seu processo de oxidao, promovido pela exposio ao calor e umidade, acaba liberando materiais altamente t-xicos (mercrio, chumbo e cdmio, por exemplo) que atingem o ar, o solo e a gua. Esses materiais podem ficar no meio ambiente durante muitos anos. Alguns dos problemas causados pelos mesmos so danos no siste-ma nervoso central, nos rins, nos pulmes, no fgado e mutaes genti-cas .No Brasil, a resoluo n. 257 publicada pelo Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) regula o descarte apropriado de pilhas e baterias aps o seu uso. Uma dica: para saber se o produto pode ser descartado junto com o lixo comum, leia a sua embalagem.

...e TODOS devem colaborar! O meio ambiente o nosso ambiente.

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Seo 5: Medio de tenso em corrente contnua

A medio de tenso em corrente contnua consiste na utilizao de um ins-trumento com o objetivo de determinar a tenso presente entre dois pontos de uma fonte geradora de tenso, conforme voc pode verificar na figura a seguir.

Figura 13 - Multmetro medindo tenso em corrente contnuaFonte: SENAI-CTGAS (2005).


Unidade 1 31

Existem dois tipos de instrumentos com os quais se pode medir tenso em cor-rente contnua: o voltmetro e o multmetro. Confira!

Figura 14 - Voltmetro e multmetroFonte: SENAI-CTGAS (2005).

Existem voltmetros e milivoltmetros destinados especificamente para medio de tenses contnuas. O smbolo em destaque * na figura a seguir utilizado para indicar que o voltmetro de bobina mvel utilizado para medir tenses CC.

Figura 15 - Identificao do voltmetroFonte: SENAI-CTGAS (2005).

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Os voltmetros e milivoltmetros para tenses contnuas tm dois bornes na parte posterior que se destinam a receber a tenso cujo valor ser indicado na escala, conforme a figura a seguir.

Figura 16 - Localizao dos bornes de conexo do voltmetroFonte: SENAI-CTGAS (2005).

Os bornes so identificados com os sinais + e - porque os voltmetros de CC tm polaridade estabelecida para ligao. Os voltmetros e milivoltmetros para tenses contnuas tm polaridade de ligao especificada.

Para realizar a medio, utiliza-se normalmente conectar dois condutores de-nominados pontas de prova aos bornes do instrumento, conforme voc pode verificar na figura a seguir.

Figura 17 - Identificao das pontas de prova do voltmetroFonte: SENAI-CTGAS (2005).


Unidade 1 33

Quando se usam pontas de prova (com as cores preta e vermelha), deve-se uti-lizar a ponta de prova vermelha no borne positivo (+) do instrumento.

Aps a conexo nos bornes do instrumento, as extremidades livres das pontas de prova so conectadas nos pontos onde se deseja medir a tenso CC. A ponta de prova vermelha ou o condutor que estiver conectado ao borne positivo (+) do instrumento deve ser ligado no ponto positivo a ser medido e a outra ponta de prova no ponto negativo, como mostra a figura a seguir.

Figura 18 - Medio de tenso CC com voltmetroFonte: SENAI-CTGAS (2005).

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PerguntaPossivelmente neste momento voc esteja se questionando:

Depois de conectar as pontas de prova, o que acontece?

Quando as pontas de prova so conectadas com a polaridade correta nos pon-tos de medio, o ponteiro do instrumento sai da posio de repouso, deslo-cando-se no sentido horrio em direo ao fim da escala. O valor da tenso medida indicado na escala do instrumento. Acompanhe!

Figura 19 - Voltmetro indicando valor de tensoFonte: SENAI-CTGAS (2005).

Um pouco sobre leitura de escala de instrumentos eltricos

Para realizar uma leitura correta preciso conhecer alguns conceitos. Razo (R), por exemplo, quanto vale cada espao entre dois traos da escala. Para saber a Razo de uma escala, tem-se a seguinte expresso matemtica:

R = M m NIC

Sendo:M = maior nmero em um intervalo considerado. Por exemplo, entre 1 e 2, M = 2.m = menor nmero em um intervalo considerado. Por exemplo, entre 1 e 2, m = 1.NIC = nmero de espaos entre o intervalo considerado. Por exemplo, entre 1 e 2, NIC = 8.


Unidade 1 35

Ento, aplicando a frmula:

R = 2 1 = 1 = 0,125 8 8

A Leitura (L) mostrada pelo instrumento :

L = m + nmero de intervalos de m at o ponteiro vezes R.

Assim,L = 1 + 4 x 0,125 = 1 + 0,5.

Portanto, L = 1,5 unidades.

ReflitaE caso a pessoa no consiga conectar corretamente as pontas de prova, o que deve ser feito?

Simples, caso as pontas de prova sejam ligadas com a polaridade invertida, o ponteiro se deslocar no sentido anti-horrio (sentido incorreto). Neste caso, voc dever inverter as pontas de prova nos pontos de medio.

Ento, achou fcil? Lembre-se sempre, qualquer dvida entre em contato com o seu tutor, ele estar disposio para ajud-lo.

O multmetro

O multmetro, tambm conhecido por multiteste, um instrumento que tem a possibilidade de realizar medies no s de tenso, mas tambm de vrias outras grandezas de natureza eltrica. A figura a seguir mostra um tipo de mul-tmetro comum nos laboratrios de eletrnica, confira.

36

Figura 20 - Multmetro analgicoFonte: SENAI-CTGAS (2005).

O multmetro o principal instrumento na bancada de quem trabalha com ele-trnica e eletricidade. Tal importncia devida sua simplicidade de operao, transporte e capacidade de possibilitar medies de diversas grandezas eltri-cas.

Ateno

Voc conhecer agora os procedimentos para a medio de tenso contnua utilizando o multmetro.

Sempre que voc utilizar um multmetro para uma medio, importante que siga um procedimento padronizado. A correta utilizao deste procedimento deve se tornar um hbito para que o instrumento no seja danificado em uma operao mal executada.

Confira a seguir o passo a passo deste procedimento.

PASSO TTULO DESCRIO

1

Conexo das pontas de prova ao multmetro

Conectam-se as pontas de prova nos bornes do instrumento.

Ponta vermelha no borne DC ou positivo (+) e pon-ta preta no borne comum (COM) ou negativo (-).


Unidade 1 37

Veja:

Figura 21 - Pontas de prova do multmetroFonte: SENAI-CTGAS (2005).

PASSO TTULO DESCRIO

2

Seleo da escala de tenso contnua no multmetro

a determinao da posio correta do seletor de escalas para a realizao de uma medio de tenso.

A seleo da escala possibilita a realizao da medi-o e garante a segurana do equipamento. Quando se conhece aproximadamente o valor que vai ser me-dido, posiciona-se a chave seletora para a escala de tenso imediatamente superior ao valor estimado.

A chave seletora deve ser sempre posicionada para um valor mais alto que a tenso que ser medida.

Por exemplo, para medir a tenso de uma pilha que tem valor mximo de 1,5 V, seleciona-se uma escala de 2,5 V ou 3 V, ou outras prximas a essas, tudo de-pender das escalas de que o instrumento dispuser.

Veja:

38

Figura 22 - Multmetro na escala de tenso CCFonte: SENAI-CTGAS (2005).

PASSO TTULO DESCRIO

3

Conexo do multmetro para medi-o

Aps a colocao das ponteiras e a correta seleo da escala, as extremidades livres das pontas de prova so conectadas aos pontos de medio.

A ponta de prova vermelha conectada ao ponto de medida positivo (+) e a preta ao negativo (-).

Com a conexo correta das pontas de prova, o ponteiro do instrumento deve se mover no sentido horrio.

Veja:


Unidade 1 39

Figura 23 - Multmetro realizando medio de tenso CCFonte: SENAI-CTGAS (2005).

PASSO TTULO DESCRIO

4Leitura da escala

Aps a conexo das pontas de prova nos pontos de medio, o ponteiro se move para em uma posio definida.

Para realizar a leitura corretamente, o observador deve se posicionar frontalmente ao painel de esca-las.

Veja:

40

Figura 24 - Posio de leitura do multmetro analgicoFonte: SENAI-CTGAS (2005).

Em geral, os multmetros tm cinco ou mais posies na chave seletora para a medio de tenso CC e apenas trs escalas no painel de leitura. Inicialmente, a interpretao de valores de tenso a partir do multmetro pode parecer difcil. Entretanto, com o uso constante desse instrumento o procedimento de leitura ser automaticamente exercitado e se tornar fcil.

O manuseio do multmetro requer a observao de alguns procedimentos, con-fira.

Procedimentos de segurana

Mantenha o multmetro sempre longe das extremidades da bancada.

O multmetro no deve ser empilhado sobre qualquer objeto ou equipamen-to.


Unidade 1 41

Sempre que o instrumento no estiver em uso, posicione a chave seletora de escala para a posio desligada (OFF). Caso isto no seja possvel, posicione a chave seletora para a posio ACV na maior escala.

Procedimentos de manuseio

A chave seletora deve ser posicionada adequadamente para cada tipo de medio.

As pontas de prova devem ser introduzidas nos bornes apropriados.

A polaridade deve estar sempre sendo observada nas medies de tenso CC.

A tenso a ser medida no deve exceder o valor determinado pela chave seletora do instrumento.

Procedimentos de conservao

Faa a limpeza do instrumento apenas com pano limpo e seco.

Na prxima seo vamos embarcar em uma viagem rumo a corrente eltrica. Ento pronto para este passeio? Vamos la!

Seo 6: Corrente eltrica

A corrente eltrica consiste em um movimento orientado de cargas provocado pelo desequilbrio eltrico (ddp) existente entre dois pontos. Observe:

42

Figura 25 - Movimento de cargas eltricasFonte: SENAI-CTGAS (2005).

Assim, a corrente eltrica a forma pela qual os corpos eletrizados procuram restabelecer novamente o equilbrio eltrico.

PerguntaVoc sabe o que significa descarga eltrica?

As descargas eltricas so fenmenos comuns na natureza. Os relmpagos so exemplos caractersticos de descargas eltricas. O atrito contra o ar faz com que as nuvens fiquem altamente eletrizadas, adquirindo um potencial elevado (tenso muito alta). Quando duas nuvens com potenciais eltricos diferentes se aproximam uma da outra, ocorre uma descarga eltrica (relmpago) entre elas, como voc pode conferir na figura a seguir:

Figura 26 - Descarga eltrica entre duas nuvensFonte: SENAI-CTGAS (2005).


Unidade 1 43

A descarga eltrica entre duas nuvens com potenciais diferentes nada mais do que uma transferncia orientada de cargas eltricas de uma nuvem para a outra.

Cabe destacar ainda que a descarga eltrica o movimento de cargas eltri-cas orientado entre dois pontos onde existe uma ddp. Durante a descarga, um grande nmero de cargas eltricas transferido numa nica direo para dimi-nuir o desequilbrio eltrico entre dois pontos.

Podemos exemplificar como isso ocorre com a figura a seguir:

Figura 27 - Movimento de cargas eltricasFonte: SENAI-CTGAS (2005).

Os eltrons que esto em excesso em uma nuvem se deslocam para a nuvem que tem falta de eltrons. O deslocamento de cargas eltricas entre dois pontos onde existe uma ddp denominado de corrente eltrica.

NotaAssim, a corrente eltrica o deslocamento orientado de cargas eltricas entre dois pontos quando existe uma ddp entre esses pontos.

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A partir da definio de corrente eltrica, pode-se concluir que o relmpago uma corrente eltrica que ocorre devido tenso eltrica existente entre as nu-vens. Durante o curto tempo de durao de um relmpago, um grande nmero de cargas eltricas flui de uma nuvem para outra. Dependendo da grandeza do desequilbrio eltrico entre as duas nuvens, a descarga (corrente eltrica) entre elas pode ter maior ou menor intensidade.

Unidade de medida da intensidade de corrente eltrica

A corrente eltrica uma grandeza eltrica e a sua intensidade pode ser medida com um instrumento. A unidade de medida da intensidade da corrente eltrica o ampre e representada pelo smbolo A. Uma intensidade de cor-rente de 1 A significa que 6,25 x 1018 cargas eltricas passam em 1 segundo por um determinado ponto.

Esta unidade de intensidade de corrente tambm possui mltiplos e submlti-plos conforme voc pode conferir na tabela a seguir:

Tabela 4 - Mltiplos e submltiplos da corrente

Denominao Smbolo Relao com a unidade

Quiloampre kA 103 A ou 1.000 A

Ampre A 1 A

Miliampre mA 10-3 A ou 0,001 A

Microampre mA 10-6 A ou 0,000001 A

Nanoampre nA 10-9 A ou 0,000000001 A

Picoampre PA 10-12 A ou 0,000000000001 A


No campo da eletrnica so mais utilizados o ampre, o miliampre e o mi-croampre. Por exemplo, caso voc queira transformar miliampre em ampre, voc dever deslocar a vrgula trs casas para a esquerda.

Veja o exemplo.

A quantos ampres (A) equivalem 200 miliampres (mA)?

200,0 mA (a vrgula est no ltimo zero).

Desloque-a trs casas para a esquerda, assim:

200 = em mA 20,0 = 1 casa para a esquerda


Unidade 1 45

2,00 = 2 casas para a esquerda 0,200 = 3 casas para a esquerda

Ou seja: 200 mA equivalem a 0,2 A.

Tabela 5 - Converso de valores- ampres

Quiloampre Ampre Miliampre Microampre Nanoampre

kA A mA mA nA

Posio da vrgula


Pergunta

Voc sabe qual o instrumento utilizado para medir a intensidade da corrente eltrica? No sabe? No lembra? Vamos ver juntos?

O instrumento utilizado para medir a intensidade de corrente eltrica o am-permetro. Dependendo da intensidade da corrente, voc poder usar ainda:

miliampermetro;

microampermetro;

nanoampermetro;

picoampermetro.

Uma pausa para reflexo!

A eletricidade uma fora poderosa que exige respeito e cuidado da parte de quem lida com ela. Por isso, a vo alguns conselhos que lhe ajudaro a traba-lhar com segurana e manter a sua sade e a sua vida:

verifique a ausncia de tenso em equipamentos eltricos;

assuma posio ou postura adequada;

utilize equipamentos de proteo;

utilize mtodos e procedimentos adequados;

leia os manuais dos equipamentos;

em caso de dvida, procure sempre mais informaes.

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s vezes abrimos mo de fazer a coisa da forma cer-ta porque no temos tempo a perder. Mas, como diz o velho ditado, melhor perder cinco minutos na vida do que perder a vida em cinco minutos. Ou em menos tempo ainda... Pense nisso!

DicaProcure conhecer as Normas Regulamentadoras de Sade e Segurana do Trabalho (NRs) que tratam sobre esse assunto.

Seo 7: Resistncia eltrica

Resistncia eltrica uma propriedade dos materiais que reflete o grau de oposio ao fluxo de corrente eltrica. Em outras palavras, resistncia eltrica a oposio que um material apresenta passagem da corrente eltrica. Todos os dispositivos eltricos e eletrnicos apresentam uma determinada oposio passagem da corrente eltrica. A resistncia que os materiais apresentam passagem da corrente eltrica tem origem na sua estrutura atmica.

Sendo assim, para que a aplicao de uma ddp a um material origine uma cor-rente eltrica, necessrio que a estrutura desse material propicie a existncia de cargas eltricas livres para movimentao. Quando um material propicia a existncia de um grande nmero de cargas livres, a corrente eltrica flui com facilidade atravs do material, conforme ilustrado na figura a seguir. Neste caso, a resistncia eltrica desse material pequena.


Unidade 1 47

Figura 28 - Movimento de cargas livres em um material de baixa resistncia eltricaFonte: SENAI-CTGAS (2005).

Por outro lado, no material que propicia a existncia de um pequeno nmero de cargas livres a corrente eltrica flui com dificuldade. Veja a figura na seguir a resistncia eltrica deste material grande.

Figura 29 - Movimento de cargas livres em um material de elevada resistncia eltricaFonte: SENAI-CTGAS (2005).

Ateno

A resistncia eltrica de um material depende da facilidade ou dificuldade com que esse material libera cargas para a circulao.

O efeito causado pela resistncia eltrica, que pode parecer inconveniente, en-contra muitas aplicaes prticas em eletricidade e eletrnica.

Alguns exemplos prticos de aplicao da elevada resistncia de alguns materiais so:

aquecimento em chuveiros e ferros de passar;

iluminao lmpadas incandescentes.

48

Unidade de medida da resistncia eltrica

A unidade de medida da resistncia eltrica o ohm e representada pelo smbolo .

A unidade de medida da resistncia eltrica tambm possui mltiplos e sub-mltiplos. Entretanto, na prtica, usa-se quase que exclusivamente os mltiplos. Veja a tabela a seguir:

Tabela 6 - Mltiplos de resistncia

Denominao Smbolo Relao com a unidade

Megohm M 106 ou 1.000.000

Quilohm k 103 ou 1.000

Ohm 1


Cabe ressaltar que a converso de valores obedece ao mesmo procedimento de outras unidades que estudamos anteriormente. Dessa forma:

120 igual a 0,12k; 5,6 k igual a 5.600 ; 2,7 M igual a 2.700 k; 390 k igual a 0,39 M; 470 igual a 0,00047 M; 680 k igual a 0,68 M.

O instrumento destinado medio de resistncia eltrica denominado de ohmmetro. Raramente se encontra um instrumento que seja unicamente oh-mmetro. Em geral, as medies de resistncia eltrica so realizadas por meio de um multmetro.

Os multmetros tm uma escala no painel e algumas posies da chave seletora destinadas medio de resistncia eltrica, conforme voc pode acompanhar na figura a seguir.


Unidade 1 49

Figura 30 - Medio de resistncia eltrica com um multmetroFonte: SENAI-CTGAS (2005).

Materiais condutores e isolantes

Os materiais so denominados de condutores quando permitem a passagem da corrente eltrica e so denominados de isolantes quando no permitem a passagem da corrente eltrica, conforme voc pode verificar a seguir:

Figura 31 - Efeitos da ddp em condutores e isolantesFonte: SENAI-CTGAS (2005).

Os materiais condutores e isolantes so empregados em todos os dispositivos e equipamentos eltricos e eletrnicos.

Os materiais condutores se caracterizam por permitir a existncia de corrente eltrica toda vez que se aplica uma ddp entre seus extremos, conforme ilustra-do a seguir:

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Figura 32 - DDP fornecido pela bateriaFonte: SENAI-CTGAS (2005).

Existem materiais slidos, lquidos e gasosos que so condutores eltricos. Entretanto, na rea da eletricidade e eletrnica, os materiais slidos so os mais importantes. Nos materiais slidos, as cargas eltricas que se movimentam so os eltrons, como voc pode verificar na figura a seguir:

Figura 33 - Movimento dos eltrons com e sem ddpFonte: SENAI-CTGAS (2005).

Os eltrons que se movimentam no interior dos materiais slidos, formando a corrente eltrica, so denominados de eltrons livres. Para que um material slido seja condutor de eletricidade necessrio que esse material possua um grande nmero de eltrons livres. Quanto mais eltrons livres existirem em um material, melhor condutor de corrente eltrica ele ser.

Os metais so os materiais que melhor conduzem a corrente eltrica porque os tomos da sua estrutura possuem um pequeno nmero de eltrons na cama-da externa (at trs eltrons). Esses eltrons se desprendem facilmente porque


Unidade 1 51

esto fracamente ligados ao nmero de tomos, tornando-se eltrons livres, acompanhe na figura a seguir.

Figura 34 - Fuga de um eltronFonte: SENAI-CTGAS (2005).

Exemplo

Os tomos de cobre que formam a estrutura atmica do metal cobre tm 29 eltrons, dos quais apenas um est na ltima camada. Este eltron se desprende do ncleo, vagando livre no interior do material. A mobilidade dos eltrons da ltima camada energtica do cobre tal que a sua estrutura qumica se compe de um grande nmero de ncleos fixos rodeados por eltrons livres que se mo-vimentam intensamente de um ncleo para outro, conforme voc pode verificar na figura a seguir.

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Figura 35 - Estrutura do cobreFonte: SENAI-CTGAS (2005).

A grande liberdade de movimentao dos eltrons no interior da estrutura qumica do cobre fornece a esse material a caracterstica de boa condutividade eltrica.

Dessa forma, os materiais condutores podem ser classificados segundo a resis-tncia que apresentam. Os melhores condutores (chamados de bons conduto-res) so aqueles que apresentam menor resistncia eltrica.

Confira a seguir a classificao de condutividade eltrica em ordem decrescente de alguns materiais condutores, a partir da prata:

PrataCobre

AlumnioConstantan

Nquel-cromo

Reflita

Voc sabia que eliminando a prata (que um metal precioso), o cobre o melhor condutor eltrico sendo muito utilizado para a fabricao de condutores para instalaes eltricas?


Unidade 1 53

E quanto aos materiais isolantes?

Os materiais classificados como isolantes so os que apresentam grande oposi-o circulao de corrente eltrica no interior da sua estrutura. Isto se deve ao fato de que a sua estrutura atmica no propicia a existncia de eltrons livres. Nos materiais isolantes, os eltrons dos tomos que compem a estrutura qu-mica so fortemente ligados aos seus ncleos, sendo dificilmente liberados para a circulao.

Estes materiais tm a sua estrutura atmica composta por tomos que tm cin-co ou mais eltrons na ltima camada energtica, conforme ilustrado no exem-plo a seguir:

Figura 36 - Estruturas atmicas do nitrognio e do enxofre Fonte: SENAI-CTGAS (2005).

Em condies anormais, um material isolante pode se tornar condutor. Esse fenmeno, denominado ruptura dieltrica, ocorre quando a quantidade de energia entregue ao material to elevada que os eltrons (normalmente pre-sos aos ncleos dos tomos) so arrancados das rbitas, provocando a circula-o de corrente.

NotaA formao de fascas no desligamento de um interruptor eltrico um exemplo tpico de ruptura dieltrica. A tenso elevada existente entre os contatos no momento da abertura fornece uma grande quantidade de energia que provoca a ruptura dieltrica do ar, propiciando formao da fasca.

Vamos continuar nossa viagem pelo mundo do conhecimento? Desta vez vamos pegar uma carona com o circuito eltrico. Acompanhe!

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Seo 8: Circuito eltrico

O circuito eltrico um caminho fechado por onde pode circular a corrente eltrica. Veja como isso ocorre na figura a seguir:

Figura 37 - Exemplo de circuito eltricoFonte: SENAI-CTGAS (2005).

Os circuitos eltricos podem assumir as mais diversas formas com o objetivo de produzir os efeitos desejados, tais como:

luz;

som;

calor; e

movimento.

PerguntaE quais so os componentes de um circuito eltrico?


Unidade 1 55

So eles:

fonte geradora;

carga; e

condutores.

O circuito eltrico mais simples que se pode construir constitudo desses trs componentes. Conhea a seguir um pouco sobre cada um deles.

Fonte geradora

Todo circuito eltrico necessita de uma fonte geradora que fornea um valor de tenso necessrio para a existncia de corrente eltrica.

PerguntaMas o que so fontes geradoras?

Fonte geradora qualquer dispositivo ou sistema que gere uma fora eletromo-tiva entre seus terminais. As pilhas so um exemplo de fonte geradora.

Figura 38 - Fonte geradora (pilhas)Fonte: SENAI-CTGAS (2005).

Carga

A carga, tambm denominada de consumidor ou receptor de energia eltrica, o componente do circuito eltrico que transforma a energia eltrica fornecida

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pela fonte geradora em outro tipo de energia mecnica, luminosa, trmica, etc. As cargas so o objetivo-fim de um circuito. Os circuitos eltricos, por sua vez, so constitudos visando o funcionamento da carga.

So exemplos de carga:

lmpada transforma energia eltrica em luminosa (e trmica, pois tambm produz calor);

motor transforma energia eltrica em mecnica (movimento de um eixo);

rdio: transforma energia eltrica em energia sonora.

Condutores

Constituem a ligao entre a fonte geradora e a carga. So utilizados como meio de transporte para a corrente eltrica.

Uma lmpada ligada por meio de condutores a uma pilha um exemplo ca-racterstico de circuito eltrico simples formado por trs componentes. Veja na figura a seguir:

Figura 39 - Circuito eltrico simplesFonte: SENAI-CTGAS (2005).

Cabe ressaltar que a lmpada tem no seu interior uma resistncia chamada de filamento que se torna incandescente quando percorrida por uma corrente eltrica, gerando luz.


Unidade 1 57

A figura a seguir mostra uma lmpada incandescente com as partes indicadas. Veja que o filamento recebe a tenso por meio dos terminais de ligao.

Figura 40 - Elementos de uma lmpadaFonte: SENAI-CTGAS (2005).

Quando a lmpada conectada pilha por meio dos condutores, forma-se um circuito eltrico. Os eltrons em excesso no polo negativo da pilha se movimen-tam atravs do condutor e do filamento da lmpada em direo ao polo positi-vo da pilha.

A figura a seguir ilustra o movimento dos eltrons livres saindo do polo negati-vo, passando pela lmpada e se dirigindo ao polo positivo. Confira!

Figura 41 - Movimento de eltrons em um circuito simples


58

Enquanto a pilha tiver condies de manter um excesso de eltrons no polo negativo e uma falta de eltrons no polo positivo, haver corrente eltrica no circuito e a lmpada se manter acesa.

Simbologia dos componentes de um circuito eltrico

Reflita

Imagine se a cada vez que voc necessitasse desenhar um circuito eltrico, precisasse reproduzir os componentes na sua forma real! Possivelmente esse seria um dificultador, no mesmo?

Por essa razo foi criada uma simbologia, de forma que cada componente representado por um smbolo toda vez que se for preciso desenhar um circuito eltrico.

A tabela a seguir mostra alguns smbolos utilizados e os respectivos componen-tes, acompanhe.

Tabela 7 - Smbolos dos componentes eltricos

Designao Componente Smbolo

Condutor

Cruzamento sem conexo

Cruzamento com conexo


Unidade 1 59

Fonte, gerador ou bateria

Lmpada


Ateno

importante destacar que a representao grfica de um circuito eltrico por meio da simbologia denominada de esquema ou diagrama eltrico.

Na prtica, funciona conforme ilustra a figura a seguir.

Circuito Eltrico

Figura 42 - Representao na forma real e na forma de esquema eltricoFonte: SENAI-CTGAS (2005).

Quando se necessita representar a existncia de uma corrente eltrica em um diagrama, utiliza-se normalmente uma seta acompanhada pela letra I, como voc pode verificar na figura a seguir.

60

Figura 43 - Representao da corrente IFonte: SENAI-CTGAS (2005).

PerguntaPossivelmente voc esteja se questionando: Mas o que comanda o funcionamento de um circuito eltrico?

Os circuitos eltricos possuem normalmente um componente adicional alm da fonte geradora, consumidor e condutor. Esse componente o interruptor ou a chave. Os interruptores ou chaves so includos nos circuitos eltricos com a misso de comandar o seu funcionamento, conforme voc pode verificar na figura a seguir.

Figura 44 - Circuito sem passagem de corrente eltrica e circuito com passagem de corrente eltricaFonte: SENAI-CTGAS (2005).


Unidade 1 61

DicaOs interruptores ou chaves podem ter as mais diversas formas, mas cumprem sempre a funo de ligar ou desligar o circuito, ok?

Nos esquemas ou diagramas eltricos, os interruptores e as chaves so repre-sentados pelo smbolo da figura a seguir, confira!

Figura 45 - Smbolo de interruptores e chaves

Cabe ainda ressaltar que na posio desligado ou aberto o interruptor provoca uma abertura em um dos condutores. Nesta condio o circuito eltrico no corresponde a um caminho fechado porque um dos polos da pilha (positivo) est desconectado do circuito. Veja na figura a seguir:

Figura 46 - Representao de uma chave na condio desligadoFonte: SENAI-CTGAS (2005).

DicaAo trabalhar com eletricidade, lembre-se sempre de usar os equipamentos de proteo individual!

Na posio ligado ou fechado, o interruptor tem os seus contatos fechados, tornando-se um condutor de corrente. Nesta condio, o circuito corresponde a um caminho fechado onde circula corrente eltrica, conforme voc pode verificar na figura a seguir:

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Figura 47 - Representao de uma chave na condio ligadoFonte: SENAI-CTGAS (2005).

PerguntaVoc sabia que antes que se compreendesse de forma mais cientfica a natureza do fluxo de eltrons, a eletricidade j era utilizada para algumas aplicaes, como na iluminao, por exemplo?

Sim, isso mesmo! Naquela poca, estabeleceu-se por conveno que a corrente eltrica se constitua de um movimento de cargas eltricas que flua do polo positivo para o polo negativo da fonte geradora. Este sentido de circulao do mais (+) para o menos (-) foi denominado de sentido convencional da corren-te.

Sendo assim, no sentido convencional da corrente, as cargas eltricas se movi-mentam do polo positivo para o polo negativo.

Porm, com o aprofundamento e melhoramento dos recursos cientficos, veri-ficou-se mais tarde que nos condutores slidos a corrente eltrica se constitua de eltrons em movimento do polo negativo para o polo positivo. Este sentido de circulao foi denominado de sentido eletrnico da corrente.

Ateno

Cabe ressaltar que o sentido que se adota como referncia para o estudo dos fenmenos eltricos (eletrnico ou convencional) no interfere nos resultados obtidos, razo pela qual ainda hoje se encontram defensores para cada um dos sentidos. O sentido da corrente utilizado neste material didtico ser o convencional: do positivo para o negativo.


Unidade 1 63

Dica

Lembre-se que durante seus estudos voc pode contar com o apoio do tutor, para compartilhar ideias, tirar dvidas e discutir os assuntos abordados.

Vamos l! Aproveite esses momentos de interao com tutor para explorar o aprendizado, construindo novos conhecimentos.

Colocando em prtica

Chegou o momento de colocar em prtica os conhecimentos apreendi-dos.Acesse o Ambiente Virtual de Aprendizagem (AVA) na ferramenta Sala de Aula e realize as atividades que preparamos para voc. Apro-veite para sanar as dvidas que surgirem com o seu tutor, ele estar disposio para ajud-lo.

Encontro presencial

A aprendizagem acontece tambm quando experincias se concreti-zam, por isso, voc convidado a participar do encontro presencial. Esse um timo momento para rever e explorar os assuntos estuda-dos junto com o professor e colegas. Aprender exige envolver-se por mltiplos caminhos de forma colaborativa, assim as descobertas sero significativas para voc.

Relembrando

Durante o estudo desta unidade voc teve a oportunidade de aprender um pouco sobre o conceito de matria, que nada mais do que tudo aquilo que tem massa e ocupa lugar no espao. Conheceu ainda as principais unidades de medidas eltricas e pde verificar que tenso a diferena de potencial entre dois pontos distintos.

Aprendeu tambm a converter as unidades de medidas em outras unidades, facilitando assim a leitura e interpretao dos instrumentos de medidas. Enfim, esses foram os principais assuntos estudados nes-ta unidade, lembrando sempre que nosso alvo neste momento so as variaes das grandezas eltricas em circuitos de corrente contnua.

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Tambm importante lembrar que corrente contnua um sinal que no varia o seu comportamento no decorrer do tempo, diferente de outros sinais que voc conhecer na segunda unidade deste material didtico. Vamos em frente!

Saiba mais

Aprofunde seus conhecimentos sobre o assunto desta unidade pesqui-sando nos sites a seguir.

Alongue-se

Agora, iniciaremos alguns cuidados com a sua sade e o seu bem-estar. Para tanto, forneceremos uma srie de dicas de sade e orientaes sobre alongamentos e exerccios fsicos, a fim de melhorar sua qualida-de de vida. Movimente-se ao final de cada unidade para prevenir leses e doenas e retorne s atividades somente aps dez minutos de pausa, ok? (Orientao fisioteraputica Dra. Tasa Vendramini)

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2Componentes que resistem passagem de corrente eltricaObjetivos de aprendizagem

Ao final desta unidade voc ter subsdios para:

identificar e conhecer os tipos resistores;

compreender o conceito de tolerncia em resistores;

aplicar os diferentes tipos de resistores.

Sees de estudos


Seo 1: Resistores.

Seo 2: Tipos de resistores.

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Para iniciar

Durante o estudo desta unidade voc conhecer os tipos de resistores, suas identificaes e como eles influenciam num circuito eletrnico com corrente contnua (CC).

Sempre que precisar, entre em contato com o seu tutor, ele estar sua disposio para ajud-lo durante o processo de aprendizagem por meio de uma slida parceria, na qual ele tambm estar disposto a aprender com voc.


No se deve ter medo de dar um grande passo.No se pode atravessar um abismo aos saltinhos.

David Lloy George

Seo 1: Resistores

Os resistores so componentes utilizados nos circuitos com a finalidade de limitar a corrente eltrica. Sendo assim, pelo controle da corrente possvel reduzir ou dividir tenses.

Confira a seguir alguns exemplos de resistores.

Figura 48 - Exemplos de resistoresFonte: SENAI-CTGAS (2005).


Unidade 2 67

Os resistores possuem caractersticas eltricas importantes. So elas:

resistncia hmica;

percentual de tolerncia.

Pergunta

Voc sabe o que significa cada uma dessas caractersticas? Vamos ver juntos!

A resistncia hmica o valor especfico de resistncia do componente. Os resistores so fabricados em valores padronizados, estabelecidos por norma.

Por exemplo: 120 , 560 , 1.500 .

PerguntaE quanto ao percentual de tolerncia?

Os resistores esto sujeitos a diferenas no seu valor que decorrem do processo de fabricao. Essas diferenas se situam em cinco faixas de percentual, confor-me voc pode verificar a seguir:

20% de tolerncia;

10% de tolerncia;

5% de tolerncia;

2% de tolerncia;

1% de tolerncia.

Dica

Os resistores com 20%, 10% e 5% de tolerncia so considerados resistores comuns e os de 2% e 1% so considerados resistores de preciso.

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Os resistores de preciso so usados apenas em circuitos onde os valores de resistncia so crticos, pois o percentual de tolerncia indica qual a variao de valor que o componente pode apresentar em relao ao valor padronizado.

importante destacar que a diferena no valor pode ser para mais ou para me-nos do valor correto. Devido ao avano tecnolgico, especialmente da microele-trnica, hoje j existem resistores com tolerncia de 0,25%.

Na tabela a seguir voc pode verificar alguns valores de resistores com o per-centual de tolerncia e os limites entre os quais deve situar o valor real do componente. Veja:

Tabela 8 - Valor real de alguns resistores

Valor nominal

Tolerncia (%)

Valor real

1.000 10%-10% Min. 1.000 x 0,9 = 900+10% Mx. 1.000 x 1,1 = 1.100

560 5%-5% Min. 560 x 0,95 = 532+5% Mx. 560 x 1,05 = 588

120 1%-1% Min. 120 x 0,99 = 118,8+1% Mx. 120 x 1,01 = 121,2


Cada vez mais os equipamentos so projetados com tamanhos reduzidos, levando necessidade de fabricao de componentes com dimenses muito pequenas.

Exemplo disso so os resistores Surface Mount Device (SMD). Esses resistores so soldados na superfcie da placa e possuem caractersticas especificadas no prprio corpo, com nmeros, ao invs de cores.

Pergunta

E ser que existe alguma simbologia para representar os resistores?

Sim, existe. Na figura a seguir voc ver os smbolos utilizados para representa-o dos resistores, sendo um deles o smbolo oficial que deve ser utilizado no Brasil, segundo a norma da Associao Brasileira de Normas Tcnicas (ABNT).


Unidade 2 69

Figura 49 - Smbolos de resistoresFonte: SENAI-CTGAS (2005).

Nos diagramas, o valor do resistor aparece ao lado do smbolo ou no seu interior, como voc pode verificar na figura a seguir.

Figura 50 - Valor do resistor Fonte: SENAI-CTGAS (2005).

Agora que voc j conheceu o conceito de resistor, suas caractersticas eltricas e a simbologia utilizada para represent-lo, que tal conhecermos juntos que ti-pos de resistores existem? Esse o assunto da prxima seo, vamos em frente!

Seo 2: Tipos de resistores

Existem trs tipos de resistores, e estes so classificados quanto sua constitui-o:

resistores de filme de carbono;

resistores de carvo;

resistores de fio.

Cada um dos tipos de resistores tem, de acordo com a sua constituio, carac-tersticas que o torna mais adequado que os outros em sua classe de aplicao. A seguir, voc conhecer os processos bsicos de fabricao e a aplicao do componente, confira!

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Tabela 9 - Resistores de filme de carbono (baixa potncia)

Processo Imagem

O resistor de filme de carbono, tambm conhecido como resistor de pelcula, constitudo por um corpo cilndrico de cermica que serve de base para a fabricao do componente.

Sobre o corpo depositada uma fina camada em espiral de material resisti-vo (filme de carbono) que determina o valor hmico do resistor.

Os terminais (lides de conexo) so colocados nas extremidades do corpo em contato com a camada de carbono. Os terminais possibilitam a ligao do elemento ao circuito.

O corpo do resistor pronto recebe um revestimento que d acabamento na fabricao e isola o filme de carbono da ao da umidade.


As caractersticas fundamentais do resis-tor de filme de carbono so a preciso e a estabilidade do valor resistivo.


Unidade 2 71

Tabela 10 - Resistores de carvo (mdia potncia)

Processo Imagem

O resistor de carvo constitudo por um corpo cilndrico de porcelana. No interior da porcelana so comprimidas partculas de carvo que definem a resistncia do componente. Com maior concentrao de partculas de carvo, o valor resistivo do componente redu-zido. Apresenta tambm tamanho fsico reduzido e os valores de dissipao e resistncia no so precisos. Pode ser usado em qualquer tipo de circuito.

Fonte: SENAI-CTGAS (2005).Tabela 11 - Resistores de fio (mdia ou alta potncia)

Processo Imagem

Constitui-se de um corpo de porcelana ou cermica que serve como base. So-bre o corpo enrolado um fio especial (por exemplo, nquel-cromo) cujo com-primento e seo determinam o valor do resistor. O resistor de fio tem capa-cidade para trabalhar com maior valor de corrente. Este tipo de resistor produz normalmente uma grande quantidade de calor quando em funcionamento.


Para facilitar o resfriamento dos resistores que dissipam grandes quantidades de calor, o corpo de porcelana macio substitudo por um tubo de porcelana, como voc pode verificar na figura a seguir:

Figura 51 - Tubo de porcelana Fonte: SENAI-CTGAS (2005).

O valor hmico dos resistores e a sua tolerncia so impressos no corpo do componente por meio de anis coloridos. A disposio das cores em forma de anis possibilita que o valor do componente possa ser lido de qualquer posio. Veja:

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Figura 52 - Disposio das cores em forma de anel Fonte: SENAI-CTGAS (2005).

Pergunta

Percebeu que o resistor est envolvido por quatro anis, cada um de uma cor diferente?

Isso mesmo! O cdigo se compe de trs cores usadas para representar o valor hmico e uma cor para representar o percentual de tolerncia. Para a interpre-tao correta dos valores de resistncia e tolerncia do resistor, os anis tm que ser lidos em uma sequncia correta. O primeiro anel colorido a ser lido aquele que est mais prximo da extremidade do componente. Seguem na ordem o 2, o 3 e o 4 anis coloridos, conforme voc pode verificar na figura a seguir.

Figura 53 - Identificando os valores dos resistoresFonte: SENAI-CTGAS (2005).

Ateno

Relembrando

Os trs primeiros anis coloridos (1, 2 e 3) representam o valor do resistor. O 4 anel representa o percentual de tolerncia.

Sendo que o primeiro anel colorido representa o primeiro nmero que formar o valor do resistor, conforme ilustra a figura a seguir.


Unidade 2 73

Figura 54 - Identificando as cores por valores nos resistores da 1 camadaFonte: SENAI-CTGAS (2005).

importante destacar tambm que cada nmero corresponde a uma cor. A tabela a seguir mostra o cdigo de cores utilizado para resistores, observe que a cor mais escura (preto) representa o zero. medida que o nmero vai aumen-tando, a cor representativa mais clara at chegar ao branco (9). Veja:

Tabela 12 - Cdigo de cores para resistores

Abreviao da cor

Pr Ma Ve La Am Vd Az Vi Cz Br

Cor

PRETO

MARROM

VERMELHO

LARANJA

AMARELO

VERDE

AZUL

VIOLETA

CINZA

BRANCO

Nmero 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Fonte: SENAI-CTGAS (2005).

O segundo anel colorido representa o segundo nmero que forma o valor do resistor. Veja a seguir:


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DicaPara o segundo anel, as cores tm o mesmo significado do primeiro anel.

O terceiro anel representa o nmero de zeros que segue aos dois primeiros algarismos, sendo chamado de fator multiplicativo. Na figura a seguir voc pode visualizar trs exemplos, confira.


A cada nmero de zeros, tem-se uma cor correspondente, como voc pode verificar na tabela a seguir. Acompanhe.

Tabela 13 - Cdigo de cores dos multiplicadores

Preto Marrom Vermelho Laranja Amarelo Verde Azul

Nenhum zero

1 zero 2 zeros 3 zeros 4 zeros 5 zeros 6 zeros


As cores violeta, cinza e branco no so encontradas no 3 anel porque os re-sistores padronizados no alcanam valores que necessitem de 7, 8 ou 9 zeros. Veja a seguir os resistores usados como exemplo:

Figura 57 - Identificando as cores por valores nos resistores Fonte: SENAI-CTGAS (2005).

O quarto anel colorido representa a tolerncia do resistor. Dessa forma, cada percentual corresponde a uma cor caracterstica, como voc pode visualizar na tabela a seguir:


Unidade 2 75

Tabela 14 - Cdigo de cores relativo tolerncia

Prateado Dourado Vermelho Marrom

10% 5% 2% 1%


Dica

A ausncia do quarto anel indica a tolerncia de 20%.

Acrescendo-se uma tolerncia de 10% aos valores dos resistores usados, tem-se como exemplo:

680 10% Azul (6), cinza (8), marrom (1), prateado ( 10%)

3.300 10% Laranja (3), laranja (3), vermelho (2), prateado ( 10%)

560.000 10% Verde (5), azul (6), amarelo (4), prateado ( 10%)

Para representar resistores de 1 a 10 , o cdigo de cores estabelece o uso da cor dourada no 3 anel. O dourado neste anel indica a existncia da vrgula en-tre os dois primeiros nmeros. Veja os exemplos a seguir:

1,8 5% Marrom (1), cinza (8), dourado, dourado ( 5%)

4,7 10% Amarelo (4), violeta (7), dourado, prateado (10%)

8,2 20% Cinza (8), vermelho (2), dourado, sem cor (20%)

Pergunta

E para os resistores abaixo de 1 ?

Para representar resistores abaixo de 1 , o cdigo de cores determina o uso do prateado no 3 anel. O prateado neste anel significa a existncia de zero antes dos dois primeiros nmeros. Veja os exemplos a seguir:

0,39 20% Laranja (3), branco (9), prateado, sem cor (20%)

0,15 10% Marrom (1), verde (5), prateado, prateado (10%)

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A seguir conhea a tabela que apresenta o cdigo de cores completo.

Tabela 15 - Cdigo de cores completo para resistores

Cor Dgitos significativos Multiplicador Tolerncia

Preto 0 1

Marrom 1 10

Vermelho 2 100

Laranja 3 1.000

Amarelo 4 10.000

Verde 5 100.000

Azul 6 1.000.000

Violeta 7 -

Cinza 8 -

Branco 9 -

Ouro 0,1 5%

Prata 0,01 10%

Sem cor 20%


Em algumas aplicaes so necessrios resistores com valores mais precisos que se situam entre os valores padronizados. Esses resistores tm o seu valor impresso no corpo por meio de cinco anis coloridos, conforme ilustrado na figura a seguir:

Figura 58 - Explicando cada camada de resistores Fonte: SENAI-CTGAS (2005).


Unidade 2 77

Nesses resistores, os trs primeiros anis so dgitos significativos, o quarto anel representa o nmero de zeros (fator multiplicativo) e o quinto anel a tolerncia. Acompanhe na tabela a seguir o cdigo de cores para esses tipos de resistores.

Tabela 16 - Cdigo de cores para resistores de cinco anis

Cor Dgitos significativos Multiplicador Tolerncia

Preto 0 1

Marrom 1 10 1%

Vermelho 2 100 2%

Laranja 3 1.000

Amarelo 4 10.000

Verde 5 100.000

Azul 6 1.000.000

Violeta 7 -

Cinza 8 -

Branco 9 -

Ouro 0,1

Prata 0,01 Fonte: SENAI-CTGAS (2005).

Dica



Colocando em prtica


78

Encontro presencial


Relembrando

Durante esta unidade voc aprendeu um pouco sobre resistncia, a qual tem como finalidade limitar a passagem de corrente eltrica por meio de resistores. importante lembrar que os resistores em sua natureza podem ser de filme de carbono, carvo, fio e outros materiais. Esses elementos resistivos tambm variam a faixa de tolerncia em v-rios percentuais 1%, 2%, 5%, 10% e 20%.

Por ltimo, voc verificou que a resistncia fundamental em circuitos eltricos, pois ela que divide as correntes pelos diversos caminhos existentes numa placa de circuito impresso.

Saiba Mais


Alongue-se

Faa uma pausa. Feche os olhos e mantenha a respirao diafragmtica inspire pelo nariz, lenta e profundamente, enchendo a barriga, e sol-te o ar pela boca vrias vezes. Caminhe um pouco e estique-se! Retorne s atividades somente aps dez minutos de pausa.

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3Lei de OhmObjetivos de aprendizagem


compreender a Lei de Ohm;

compreender a relao entre grandezas el-tricas a partir da aplicao da Lei de Ohm;

determinar valores de tenso, corrente e resistncia em circuitos eltricos, aplicando a Lei de Ohm.

Sees de estudos


Seo 1: Um pouco da histria da Lei de Ohm.

Seo 2: Aplicao da Lei de Ohm.

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Para iniciar

Nesta unidade voc conhecer a teoria da Lei de Ohm, desde a sua his-tria at o clculo de resistncia, corrente e tenso em circuitos eltri-cos de corrente contnua.

Sempre que precisar, entre em contato com o seu tutor, ele estar sua disposio para ajud-lo durante o processo de aprendizagem por meio de uma slida parceria, na qual ele tambm estar disposto a aprender com voc.


Nem eu nem ningum mais pode percorrer esse caminho por voc.

Voc deve percorr-lo.

Wat Whitman

Seo 1: Um pouco da histria da Lei de Ohm

Desde muito tempo os fenmenos eltricos tm despertado a curiosidade do homem. Nos pri-mrdios da eletricidade esta curiosidade levou uma centena de cientistas a se dedicarem ao estudo da eletricidade.

George Simon Ohm foi um cientista que dedi-cou seus estudos a corrente eltrica. Por meio dos seus estudos, Ohm definiu uma relao entre a corrente, a tenso e a resistncia eltrica em um circuito, denominada de Lei de Ohm.

Hoje, ampliados os conhecimentos sobre eletri-cidade, a Lei de Ohm considerada como a lei bsica da eletricidade e da eletrnica. Portanto,


Unidade 3 81

o conhecimento sobre esta lei indispensvel para o estudo e a compreenso dos circuitos eltricos.

NotaRelembrando: a Lei de Ohm estabelece uma relao entre as grandezas eltricas tenso, corrente e resistncia em um circuito.

Vamos ver como se determina experimentalmente a Lei de Ohm?

A Lei de Ohm pode ser obtida a partir de medies de tenso, corrente e resis-tncia realizadas em circuitos eltricos simples, compostos por uma fonte gera-dora e um resistor. Montando-se um circuito eltrico constitudo por uma fonte geradora de 9 V e um resistor de 100 , verifica-se que a corrente circulante de 90 mA, como voc pode acompanhar na figura a seguir.

Figura 59 - Circuito eltrico em srie com resistor de 100 ohmFonte: SENAI-CTGAS (2005).

Caso o resistor de 100 seja substitudo por outro de 200 , depois de 300 e depois de 400 , a resistncia do circuito se torna cada vez maior. Sendo assim, o circuito impe maior oposio passagem da corrente, fazendo com que a corrente circulante seja cada vez menor, como voc pode visualizar nas figuras a seguir:

82




Unidade 3 83


Na tabela a seguir voc verificar os valores obtidos nas diversas situaes des-critas anteriormente. Veja!

Tabela 17 - Valores de tenso e corrente para diversas cargas

Situao Tenso (V) Resistncia (R) Corrente (I)

1 9 V 100 90 mA

2 9 V 200 45 mA

3 9 V 300 30 mA

4 9 V 400 22,5 mA


Pergunta

Mas onde est a lei de Ohm?

Observando a tabela de valores apresentada, voc verificar que:

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mantida a mesma tenso, a corrente em um circuito diminui quando a resis-tncia do circuito aumenta;

dividindo o valor de tenso aplicada pela resistncia do circuito, obtm-se o valor da intensidade de corrente;

o valor de corrente que circula em um circuito pode ser encontrado dividin-do o valor de tenso aplicada pela sua resistncia.

Ateno

A intensidade da corrente eltrica em um circuito diretamente proporcional tenso aplicada e inversamente proporcional sua resistncia.

Transformando essa afirmao em equao matemtica, tem-se:

Para:I = CorrenteV = TensoR = Resistncia

I = V R

Essa equao conhecida como equao matemtica da Lei de Ohm.

Pergunta

E qual a aplicao da Lei de Ohm?

sobre este assunto que conversaremos a seguir. Acompanhe!


Unidade 3 85

Seo 2: Aplicao da Lei de Ohm

A Lei de Ohm pode ser utilizada para determinar os valores de tenso (V), cor-rente (I) ou resistncia (R) em um circuito.

Sempre que dois valores em um circuito so conhecidos (V e I, V e R ou R e I), o terceiro valor desconhecido pode ser determinado pela Lei de Ohm.

Para que as equaes decorrentes da Lei de Ohm sejam utilizadas, as grande-zas eltricas devem ter seus valores expressos nas unidades fundamentais: volt, ampre e ohm.

Dessa forma, quando os valores de um circuito estiverem expressos em ml-tiplos ou submltiplos das unidades, devem ser convertidos para as unidades fundamentais antes de serem usados nas equaes.

Confira a seguir alguns exemplos prticos da aplicao da Lei de Ohm.

Exemplo 1

Uma lmpada utiliza uma alimentao de 6 V e tem 36 de resistncia. Qual a corrente que circula pela lmpada quando ligada?

Soluo

Como os valores de V e R j esto nas unidades fundamentais (volt e ohm), aplicam-se os valores na equao:

I = V = 6 = 0,166 A R 36

Perceba que o resultado dado tambm na unidade fundamental de intensida-de de corrente. Assim, a resposta indica que circulam 0,166 A ou 166 mA quan-do a lmpada ligada.

86

A figura a seguir ilustra o miliampermetro com a indicao do valor consumido pela lmpada. Veja.

Figura 63 - Circuito eltrico bsicoFonte: SENAI-CTGAS (2005).

Exemplo 2

O motor de um carrinho de autorama atinge rotao mxima quando recebe 9V da fonte de alimentao. Nesta situao, a corrente do motor de 230 mA. Qual a resistncia do motor?

Soluo

Como os valores de V e I j esto nas unidades fundamentais (volt e ohm), aplicam-se os valores na equao:

R = V = 9 = 39,1 I 0,23

Dica

Lembre-se sempre: em caso de dvida, no hesite em pedir ajuda ao seu tutor.

E j que estamos falando nisso, buscar informao uma caracterstica muito importante do profissional empreendedor. Pense nisso!

Exemplo 3

Um resistor de 22 k foi conectado a uma fonte cuja tenso de sada desco-nhecida. Um miliampermetro colocado em srie no circuito indicou uma cor-rente de 0,75 mA. Qual a tenso na sada da fonte?


Unidade 3 87

Soluo

V = R x I = 22.000 x 0,00075 = 16,5 V

Dica



Colocando em prtica


Encontro presencial


Relembrando

A partir do estudo desta unidade voc teve a oportunidade de apren-der um pouco sobre a Lei de Ohm, a qual pode ser obtida a partir de medies de tenso, corrente e resistncia.

88

por meio da Lei de Ohm que podemos encontrar o valor de tenso, corrente e resistncia. A intensidade de corrente eltrica diretamente proporcional tenso.

Lembre-se que nosso alvo nesta terceira unidade Lei de Ohm e in-tensidade de corrente eltrica um assunto fundamental para o seu currculo. Por tanto fique atento.

Saiba mais


Alongue-se

Faa uma pausa! Observe a posio dos seus ombros, faa movimen-tos lentos, circulares, associando-os respirao. Agora, observe a posio dos seus ps, faa movimentos para frente, para trs e circula-res! Caminhe um pouco para ativar a circulao. Alongue-se! Retorne s atividades somente aps dez minutos de pausa.

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4Potncia Eltrica em Corrente Contnua e Associao de Resistores

Objetivos de aprendizagem


compreender o conceito de potncia eltrica;

medir e calcular a potncia eltrica;

identificar uma associao de resistores;

calcular a resistncia eltrica de uma associa-o paralela, srie ou mista.

Sees de estudos

Acompanhe nesta unidade o estudo das sees seguintes:

Seo 1: Potncia eltrica.

Seo 2: Associao de resistores.

90

Para iniciar

O objetivo maior dessa unidade fazer com voc conhea o que potncia eltrica e realize associao de resistores com o circuito srie, paralelo e misto. Esse tipo de associao fundamental para o aluno compreender as variaes entre corrente, tenso e resistncia.

Sempre que precisar, mantenha contato conosco. Estaremos sua dis-posio para ajud-lo a construir o seu conhecimento por meio de uma slida parceria, na qual, tambm estamos dispostos a aprender com voc. O seu contato conosco, alm de indispensvel, ser sempre muito bem-vindo!

Sem coragem, as outras virtudes carecem de sentido.

Winston Churchill

Seo 1: Potncia eltrica

Ao passar por uma carga instalada em um circuito, a corrente eltrica produz, entre outros efeitos, calor, luz e movimento. Esses efeitos so denominados de trabalho.

O trabalho de transformao de energia eltrica em outra forma de energia realizado pelo consumidor ou pela carga. Portanto, ao transformar a energia el-trica, o consumidor realiza um trabalho eltrico. O tipo de trabalho depende da natureza do consumidor de energia. Um aquecedor, por exemplo, produz calor; uma lmpada, luz; um ventilador, movimento.

Sendo assim, a capacidade de cada consumidor produzir trabalho em determina-do tempo, a partir da energia eltrica, chamada de potncia eltrica.

Ao analisar um tipo de carga como as lmpadas, voc ver que nem todas pro-duzem a mesma quantidade de luz. Umas produzem grandes quantidades de luz e outras pequenas quantidades, conforme voc pode visualizar na figura a seguir.


Unidade 4 91

Figura 64 - Circuito bsico incluindo lmpada, bateria e chave.Fonte: SENAI-CTGAS (2005).

Da mesma forma, existem aquecedores que fervem um litro de gua em 10 minu-tos. E outros que fervem em apenas 5 minutos. Tanto um quanto o outro realizam o mesmo trabalho eltrico: aquecer 1 litro de gua temperatura de 100 C. A nica diferena que um deles mais rpido, realizando o trabalho em menor tempo.

A partir da potncia possvel relacionar o trabalho eltrico realizado com o tempo necessrio para a sua realizao.

Potncia eltrica , ento, a capacidade de realizar um tra-balho numa unidade de tempo a partir da energia eltrica.

Reflita

E ser que a potncia eltrica pode ser medida?

Sim! A potncia eltrica uma grandeza e, como tal, pode ser medida.

92

A unidade de medida da potncia eltrica o Watt, simbolizado pela letra W.

Desta forma, cabe ressaltar que um Watt (1 W) corresponde potncia desen-volvida no tempo de um segundo em uma carga alimentada por uma tenso de 1 V(Volt), na qual circula uma corrente de 1 A (Ampere).

A unidade de potncia eltrica Watt, tem mltiplos e submltiplos como voc pode verificar na tabela a seguir:

Denominao Smbolo Valor com relao ao watt

MltiplosMegaWatt MW 106 W ou 1.000.000 W

QuiloWatt KW 103 W ou 1.000 W

Unidade Watt W 1

SubmltiplosmiliWatt mW 10-3 W ou 0,001 W

MicroWatt mW 10-6 W ou 0,000001 W

Tabela 18 - Mltiplos e submltiplos do Watt.Fonte: SENAI-CTGAS (2005).

Matematicamente, pode-se dizer que a potncia eltrica equivale ao produto da tenso pela corrente eltrica.

Simplificando:

P = V x I

Observe o circuito a seguir e o respectivo clculo da potncia:

Figura 65 - Circuito bsico mostrando como se calcula a potncia.Fonte: SENAI-CTGAS (2005)


Unidade 4 93

Potncia = tenso x correnteP = V x I P = 12 x 5 60 W

Assim, conclumos que a potncia de 60 W.

J o instrumento de medida de potncia eltrica o wattmetro. As ligaes do wattmetro e seus similares devem ser feitas de tal maneira que permita ao instrumento atuar como voltmetro e ampermetro, ao mesmo tempo.

Veja o exemplo do circuito a seguir:

Figura 66 - Ligao do wattmetro.Fonte: SENAI-CTGAS (2005).

No cotidiano costuma-se usar tambm outras unidades, tais como o Quilogr-metro por segundo e o Kgm/s (unidade de potncia do antigo Sistema Mtri-co). O Cavalo-Vapor (CV) e Horse-Power (HP) ainda so adotados pelo Sistema Internacional de Unidades (SI). Portanto, confira a seguir a transformao de cada uma dessas unidades.

1 Kgm/s =

9,8 W

1/75 CV

1/76 HP

0,0098 KW

Se voc ler uma dessas plaquetas que indicam as caractersticas de um motor, ficar sabendo qual a sua potncia mecnica em CV. A potncia mecnica em CV, nos motores eltricos, varia de 1/10 (0,1 CV) a 50.000 CV e, em certas usinas eltricas, vai a mais de 100.000 CV.

Para sua transformao, existe a seguinte relao de equivalncia:

94

1 CV =

736 W

75 Kgm/s

736/746 HP

0,736 KW

O Horse-Power (HP) a unidade inglesa de potncia. Muitos motores apresen-tam em suas plaquetas de caractersticas esta unidade inglesa. Para transformar essa unidade deve-se tambm aplicar a regra de trs simples.

A sua relao de equivalncia com as outras unidades :

1 HP =

746 W

76 Kgm/s

746/736 HP

0,746 KW

Agora, vamos praticar um pouquinho.

Uma lmpada de lanterna de 6 V solicita uma corrente de 0,5 A das pilhas. Qual a potncia da lmpada?

Formulando a questo, temos:

V = 6 V tenso nos terminais da lmpada;I = 0,5 A corrente que atravessa a lmpada;P = ?Como P = V x I, ento: P = 6 x 0,5 = 3 W.Portanto, P = 3 W.

A partir dessa frmula inicial obtemos facilmente as equaes de corrente para o clculo de quaisquer das trs grandezas da equao. Veja!

Clculo da corrente quando se dispe da potncia e da tenso

I = P V


Unidade 4 95

Clculo da tenso quando se dispe da potncia e da corrente

V = P I

Muitas vezes preciso calcular a potncia de um componente e no se dispe da tenso, tampouco da corrente. Quando no se dispe da tenso (V), no possvel calcular a potncia pela equao P = V x I.

Dica

Esta dificuldade pode ser solucionada com o auxlio da lei de Ohm.

Para facilitar a anlise, voc deve utilizar a frmula que calcula a tenso da primeira lei de Ohm (V = R x I) e a frmula da potncia (P = V x I). Em segui-da, voc precisa substituir o smbolo V na equao da potncia por (R x I) da equao da lei Ohm.

Portanto, a nova equao ficar assim:

V = R x IP = R x I x I ou R x I2

Assim, P = R x I2

Esta equao pode ser usada para determinar a potncia de um componente. conhecida como equao da potncia por efeito joule.

Nota

Efeito joule o efeito trmico produzido pela passagem da corrente eltrica por meio de uma resistncia.

importante destacar que voc pode realizar o mesmo tipo de deduo para obter uma equao que permita determinar a potncia a partir da tenso e da resistncia.

Assim, pela lei de Ohm temos:

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I = V R

Fazendo a substituio, temos:

P = V x I

P = V x V R

P = V2 R

A partir das equaes bsicas possvel obter outras equaes, por meio de operaes matemticas.

A seguir so fornecidos alguns exemplos de como se utilizam as equaes para determinar a potncia. Acompanhe!

Reflita

praticando que se aprende!!


Unidade 4 97

Exemplo 1

Um aquecedor eltrico tem uma resistncia de 8 e solicita uma corrente de 10 A. Qual a sua potncia?


I = 10 A R = 8 P = ?

Aplicando a frmula:

P = R x IP = 10 x 8 = 800 WP = 800 W

Exemplo 2

Um isqueiro de automvel funciona com 12 V fornecidos pela bateria. Sabendo que a resistncia do isqueiro de 3 , calcule a potncia dissipada.


V = 12 VR = 3 P = ?

Aplicando a frmula:

P = V2 RP = 122 = 48 W 3

P = 48 W

98

Ateno

Certos aparelhos como chuveiros, lmpadas e motores tm uma caracterstica particular: seu funcionamento obedece a uma tenso previamente estabelecida. Assim, existem chuveiros para 110 ou 220 V; lmpadas para 6, 12, 110, 220 V e outras tenses; motores para 110, 220, 380, 440 V e outras.

Esta tenso para a qual os consumidores so fabricados chama-se tenso nominal de funcionamento. Por isso, os consumidores que apresentam tais caractersticas devem ser sempre ligados na tenso correta (nominal), normal-mente especificada no seu corpo. Quando esses aparelhos so ligados corre-tamente, a quantidade de calor, luz ou movimento produzida exatamente aquela para a qual foram projetados.

A prxima seo traz associao de resistores com conceitos e formas de utili-zao, classificao e exemplos, para que voc possa por em prtica os conheci-mentos apreendidos.

Vamos juntos nessa caminhada de aprendizagem?

Seo 2: Associao de resistores

A associao de resistores uma reunio de dois ou mais resistores em um cir-cuito eltrico. Veja o exemplo a seguir.

Figura 67 - Circuito misto.Fonte: SENAI-CTGAS (2005).


Unidade 4 99

As associaes de resistores so utilizadas na maioria dos circuitos eltricos e eletrnicos.

Pergunta

Apostila Análise de Circuitos Elétricos

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