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PROGRAMA DE DESENVOLVIMENTO DE COLABORADORES

TREINAMENTO DE ELÉTRICA BÁSICA

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ÍNDICE

1. CONCEITO ELETRICIDADE ____________________________________ 03 2. GERAÇÃO DE ELETRICIDADE __________________________________ 07 3. TENSÃO ELÉTRICA ___________________________________________ 16 4. CIRCUITO ELÉTRICO __________________________________________ 18 5. CORRENTE ELÉTRICA _________________________________________ 19 6. RESISTÊNCIA ELÉTRICA _______________________________________ 22 7. LEI DE OHM __________________________________________________ 26 8. CONDUTORES E ISOLANTES ___________________________________ 28 9. FUSÍVEIS E DISJUNTORES _____________________________________ 30 10. POTÊNCIA ELÉTRICA _________________________________________ 31 11. MAGNETISMO E ELETROMAGNETISMO _________________________ 34 12. SIMBOLOGIA DOS DISP. DE SINALIZAÇÃO E MANOBRA ___________ 41

13. INTRODUÇÃO À ELETRÔNICA/COMPONENTES ELETRÔNICOS _____ 45 14. ALTERNADOR _______________________________________________ 47 15. RETIFICADOR DE CORRENTE ALTERNADA ______________________ 49 16. REGULADOR DE TENSÃO _____________________________________ 51 17. MANUTENÇÃO DE BATERIAS (ACUMULADORES) _________________ 52 18. USO DO MULTITESTE _________________________________________ 62 19. TABELAS ___________________________________________________ 64 20. SIMBOLOGIA ELÉTRICA ______________________________________ 68

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1. CONCEITO DE ELETRICIDADE

A ELETRICIDADE COMO A CONHECEMOS

O calor produzido pelo ferro de engomar, a luz emitida por uma lâmpada, a força que faz

funcionar o liquidificador, a voz que se ouve no telefone ou no rádio, são resultados de

fenômenos devido à eletricidade.

Muitas das atividades humanas, tais como a produção industrial, transportes,

diversões, telecomunicações, etc., são executadas aproveitando a eletricidade. Por esta

razão, o mundo moderno é chamado de “O MUNDO ELÉTRICO”.

A eletricidade é uma fonte de energia notável, podendo ser produzida em

quantidades enormes, sendo seu emprego relativamente fácil e prático.

DEPENDÊNCIA DA ELETRICIDADE

Imagine o que aconteceria numa grande metrópole como São Paulo, se o

fornecimento de energia elétrica fosse interrompido, é de se prever que haveria um

transtorno sem tamanho, pois quase todo o trabalho e meios de transporte de massa,

iluminação, sinaleiras, elevadores, etc., dependem da eletricidade, e esta dependência

torna-se maior a cada dia. Novas indústrias se instalam diariamente, consumindo energia

produzindo motores e aparelhos eletrodomésticos, que por sua vez, aumentam ainda

mais o consumo de energia elétrica.

ALGUMAS RAZÕES PARA O USO DA ELETRICIDADE:

Pela praticidade em transformá-las em outras formas de energia.

Os aparelhos elétricos não produzem cinza ou fumaça (não poluem).

Seu acionamento é feito simplesmente acionando um interruptor.

Ao contrário da hidráulica não precisa de tubulações de abastecimento.

Possibilitam a armazenagem de energia (bateria), sem grandes riscos.

São utilizados componentes mais compactos, que ocupam pouco espaço

Algumas utilizações como rádio, telefone, televisão, iluminação não são possíveis

ou se torna difícil por outro modo.

ENERGIA ELÉTRICA = TRABALHO

A sociedade em que vivemos exige que o trabalho de cada indivíduo seja o mais

proveitoso possível e assim, a utilização de várias formas de energia (que não a física),

facilita o trabalho a ser realizado, beneficiando toda a coletividade. Podemos resumir

dizendo que energia é a capacidade de realizar trabalho.

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As formas de energia mais empregadas são:

Mecânica, Elétrica, Térmica, Hidráulica, Química, Atômica, Solar.

Todas estas formas de energia descritas anteriormente podem ser usadas isoladamente

ou em conjunto, como no caso de uma empilhadeira, onde empregamos energia química,

elétrica, hidráulica e mecânica para que funcione.

Dentre todas as formas de energia, veremos mais detalhadamente neste estudo

“a energia elétrica”.

CONCEITO DE ELETRICIDADE

Todos os corpos se compõem de matérias-primas básicas, designadas por

elementos químicos. Sua menor porção química é o átomo. Este possui um núcleo, em

torno do qual giram elétrons a velocidades elevadas, em camadas concêntricas. Cada

elemento possui um número diferente de elétrons, influindo este número nas suas

características. Cada átomo possui igual número de prótons como de elétrons, que giram

em torno dos primeiros. A força de atração entre prótons e elétrons se compõe com a

ação da força centrífuga dos elétrons em movimento, estabelecendo assim o equilíbrio

das forças internas do átomo. Figura 1.0.1

Nos metais, a ligação entre elétrons da camada externa do átomo e o núcleo não é

muito forte. Assim, atuando sobre o átomo de metal uma força externa, a trajetória dos

elétrons é alterada; nestas condições aparecem os chamados “elétrons livres”.

TEORIA ELETRÔNICA

Todos os efeitos da eletricidade são conseqüências da existência de uma partícula

minúscula chamada “elétron”. Como ninguém pode realmente ver um elétron, e sim

apenas os efeitos que ele produz, denominamos de “teoria eletrônica” as leis que

governam o seu comportamento. A teoria eletrônica é a base dos projetos de todos os

equipamentos elétricos e eletrônicos.

Esta teoria afirma que todos os efeitos elétricos e eletrônicos são devidos ao

movimento de elétrons de um lugar para outro ou resultantes do excesso ou da falta de

elétrons em um determinado lugar.

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REVISÃO DOS CONCEITOS BÁSICOS DE ELETRICIDADE

1. MOLÉCULA - Combinação de dois ou mais átomos.

2. ÁTOMO - A menor partícula física em que se pode

dividir um elemento.

3. NÚCLEO - Parte pesada do átomo carregada

positivamente, em torno da qual giram os elétrons.

4. NÊUTRON - Partícula neutra e pesada do núcleo,

equivalente a um próton e um elétron intimamente

ligados.

5. PRÓTON - Partícula pesada carregada positivamente.

6. ELÉTRON - Partícula muito pequena que gira em torno

do núcleo; carga negativa e praticamente sem peso.

7. ELÉTRONS “PRESOS” - Elétrons das órbitas internas

de um átomo, que dificilmente poderão ser retirados das

mesmas.

8. ELÉTRONS “LIVRES” - Elétrons que deixaram a órbita de um átomo e circulam

livremente através de um material.

9. ELETRICIDADE - Efeito do movimento de elétrons de um ponto para outro, ou

efeito causado pelo excesso ou falta de elétrons em um material.

O QUE É ELETRICIDADE?

“É o movimento de elétrons livres”

COMO FOI DESCOBERTO (PROVADO)

Por volta de 1895, o laboratório Cavendish, em Cambridge, Inglaterra, era um dos

centros de pesquisa mais avançada do mundo, era dirigido por Joseph John Thonsom,

cientista sério e ousado, ele enfrentou e venceu o desafio de provar o que parecia heresia

numa época em que a própria existência dos átomos era ainda questionada.

Thomson demonstrou que existiam partículas de matéria, que eram pelas suas

contas, mil vezes menores de que o menor dos átomos, o Hidrogênio. As partículas

anunciadas por ele em 21 de abril de 1897, hoje conhecidas pelo nome de elétrons,

moldaram daí para frente o destino da civilização.

Já naquele tempo, eles prestavam serviços acendendo lâmpadas e ligando

telégrafos. Essas coisas todas já funcionavam, mas ninguém sabia que o mérito pertencia

aos elétrons. Depois que ficou provado que a eletricidade era de fato uma correria de

elétrons dentro dos fios, novas maravilhas foram aparecendo uma atrás da outra. Do rádio

à televisão dos eletrodomésticos ao computador.

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Quando iniciou sua pesquisa, ele pretendia somente explicar um mistério científico

da época, conhecido pelo nome de válvulas de raios catódicos inventada pelo cientista

inglês William Crookes.

A válvula de raios catódicos de Crookes era simplesmente um bulbo de vidro de

forma alongada, onde o ar fora rarefeito, e que apresentava numa das extremidades um

cátodo ou terminal negativo e na outra extremidade um ânodo ou terminal positivo.

Quando os fios externos do cátodo e do ânodo eram ligados a uma fonte de alta tensão,

um brilho fluorescente de cor azul aparecia nas paredes do bulbo. Crookes havia

demonstrado que isso era causado por um raio emitido pelo cátodo. Nessa época, tudo

que se sabia a respeito dos raios catódicos é que se propagavam em linha reta. Tal

fenômeno. Entretanto, causou um verdadeiro rebuliço no mundo científico da época.

Explorando também as propriedades e características da válvula a raios catódicos de

Crookes, Wilhelm Roentgen, cientista alemão, descobriu, por um acaso, em 1895, as

propriedades penetrantes de determinados raios emitidos pela válvula de Crookes, aos

quais chamou de Raios X, uma vez que não conhecia sua natureza.

O mesmo brilho azul, causado pelos raios catódicos nas paredes da válvula de Crookes,

foi também notado por Thompson e seu assistente Ernest Rutherford. Por meio de ímãs,

Thompson defletiu a trajetória dos raios catódicos e, por meio de cálculos, conseguiu

determinar o peso das partículas no feixe de luz, uma vez que conhecia a intensidade da

corrente, a força magnética dos ímãs e o grau de deflexão do feixe de raios catódicos.

Os cálculos de Thompson demonstraram que as partículas misteriosas eram mais

leves que o átomo de Hidrogênio (o átomo mais leve que existe). Isto significava,

evidentemente, que o átomo continha uma partícula menor e, como essa partícula era

atraída pelo eletrodo positivo, apresentava uma carga negativa. Thompsom chamou tal

partícula de corpúsculo, porem, elétron tornou-se o termo consagrado universalmente.

Como o átomo é eletricamente neutro e o elétron é uma partícula de carga

negativa, os cientistas concluíram que o resto do átomo deveria ter uma carga positiva.

Hoje se sabe que o elétron enche o espaço girando no átomo a cerca de 100.000

km por segundo. É como se ficasse em todo lugar a um só tempo. A órbita em redor do

núcleo não é fixa e a distância do centro pode variar muito. O hidrogênio tem um próton

no centro e um elétron em volta, a massa do próton é 1880 vezes maior do que a do

elétron.

Com o passar do tempo foram sendo descobertas outras partículas que compõem

o átomo.

Próton De carga positiva é o principal componente do núcleo atômico. Foi encontrado em

1911 por Ernest Rutherford.

Nêutron Tem carga elétrica zero e dá estabilidade ao núcleo atômico. Achado em 1932

por James Chadwich.

Neutrino Parente do elétron tem carga zero e parece não ter massa. Descoberto em

1932 pelo italiano Enrico Fermi.

Positron (Anti-elétron) É a anti-partícula do elétron, é idêntico a este, mas com carga

positiva, e não negativa, previsto pelo inglês Paul Dirac em 1932.

Quark (Sub-próton) O Quark existe dentro do próton, assim com este vive dentro do

núcleo. Previsto pelo americano Murray Gell-Mann em 1964.

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2. GERAÇÃO DE ELETRICIDADE

Vários são os processos para se produzir ou gerar eletricidade, ou em outras palavras

podemos dizer, para promover a “expulsão” do elétron da atração do núcleo do átomo.

FORMAS DE GERAÇÃO:

2.1 GERAÇÃO POR ATRITO

Atritando-se uma haste de vidro com um pedaço de couro, ou uma haste

de ebonite com lã, as hastes ficam eletrizadas, ou seja, os elétrons se acumulam ou são

atraídos sobre as mesmas (eletricidade estática), figura 2.1.1.

Foi o físico Tales de Mileto, da antiga Grécia (ano 600 A.C.) que obteve a eletricidade

estática por meio de fricção de um pano com uma barra de âmbar, ele observou que

acontecia um fenômeno de atração e repulsão quando aproximava o bastão a pequenos

objetos.

Ele achava que ao friccionar a barra de âmbar esta adquiria uma força ou espírito que ele

o denominou de Elektra, palavra grega que significa âmbar e que posteriormente deu

origem aos vocábulos Elétron e Eletricidade.

COMO A FRICÇÃO PRODUZ ELETRICIDADE

Algumas substâncias que facilmente produzem eletricidade estática; São eles: o

vidro, o âmbar, a ebonite, as ceras, a flanela, a seda, e o nylon.

Quando se esfrega a ebonite com uma pele, a pele perde elétrons para o bastão, o

bastão carrega-se negativamente, e a pele positivamente.

Devido ao contato por fricção, algumas órbitas de elétrons se cruzam e um dos

corpos pode fornecer elétrons ao outro, quando isso acontece aparecem cargas elétricas

nos dois corpos, e assim a fricção funciona como fonte de eletricidade.

“O acúmulo de elétrons num corpo é chamado de carga elétrica”.

Cargas positivas e elétrons estão presentes em quantidades iguais no bastão e na pele

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ATRAÇÃO E REPULSÃO ENTRE CARGAS

Quando os corpos se apresentam carregados de eletricidade estática, eles se comportam

de modo diferente do normal. Assim, se você colocar uma esfera carregada

positivamente.

Próximo de uma outra carregada negativamente, elas se atrairão mutuamente. Se as

cargas forem suficientemente grandes e as esferas forem leves e tiverem liberdade de

movimento, elas entrarão em contato. No entanto, tenham elas liberdade de movimento

ou não, uma força de atração existirá sempre entre cargas de nomes opostos. Esta

atração existe porque o excesso de elétrons da carga negativa procura encontrar um

lugar que tenha necessidade de elétrons. Se você juntar dois corpos de cargas opostas, o

excesso de elétrons da carga negativa se transferirá para o corpo onde faltam elétrons.

Esta transferência ou passagem de elétrons de uma carga negativa para uma positiva é

chamada de “descarga”.

Usando duas esferas com o mesmo tipo de carga (positiva ou negativa), você verá

que elas se repelirão mutuamente.

Figura2. 1.4

DESCARGAS DAS CARGAS ESTÁTICAS

Sempre que dois corpos carregados com cargas opostas são aproximados, os elétrons

em excesso no corpo carregado negativamente serão atraídos na direção do corpo

carregado positivamente. Unindo os dois corpos por um fio, você oferecerá um caminho

para os elétrons do corpo com carga negativa se deslocarem em direção ao corpo com

carga positiva, e então as cargas se neutralizarão. Ao Invés de ligar os corpos por um fio,

você poderá encostá-los (contato) e outra vez as cargas se neutralizarão.

Se você aproximar corpos com cargas elevadas, os elétrons poderão pular do

corpo com carga negativa para o corpo com carga positiva, antes mesmo dos dois

entrarem em contato. Neste caso você verá de fato a descarga sob a forma de uma

centelha (arco). Com cargas muito elevada, a eletricidade estática poderá ser

descarregada entre grandes espaços, causando centelhas de muitos centímetros de

comprimento.

Exemplo: raios

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TIPOS DE ELETRICIDADE

A. Eletricidade estática (parada) É a que se fixa em um corpo.

B. Eletricidade dinâmica (movimento) pode ser: contínua.

alternada.

“Para nós somente interessa a eletricidade dinâmica, pois é a eletricidade que podemos

controlar”.

2.2 GERAÇÃO POR AQUECIMENTO (AÇÃO TÉRMICA-CALOR)

Ao unir-se num extremo, um arame de cobre com um arame de constantan, se

produz uma tensão contínua, ao ser aquecido este extremo. A faixa de tensão obtida

dessa maneira é da ordem de milivolts (mV), figura 2.2.1.

Exemplo:

Termoelementos, pirômetros (medição de temperatura).

2.3 GERAÇÃO PELA LUZ

Perante a incidência de um facho luminoso sobre uma camada de selênio ou de

telúrio depositada sobre um corpo de ferro, forma-se uma tensão contínua. Figura 2.3.1.

Exemplo:

Fotocélulas, medidores de intensidade luminosa, etc.

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2.4 GERAÇÃO POR CRISTAIS PIEZO - ELÉTRICOS

Alguns cristais, destacando-se o Quartzo, têm a propriedade de desenvolver

cargas elétricas, quando suas superfícies ficam sob a ação de solicitações mecânicas de

tração ou de compressão (cristais de quartzo) figura 2.4.1.

Exemplo:

Microfones de cristal, captadores de toca-discos, células de carga para balanças, etc.

2.5 GERAÇÃO PELA AÇÃO QUÍMICA

Submergindo-se duas placas de materiais diferentes, por exemplo: placa de zinco

(elemento negativo) e placa de cobre (elemento positivo) num líquido condutor, e

submetendo estes à ação química (água+sal), ácido ou base (eletrólito), o qual produz um

desequilíbrio de elétrons, os metais se carregam, isto é, produzem uma tensão elétrica.

Um gerador deste tipo é denominado “Elemento Galvânico”, em homenagem ao físico

italiano Galvani (1737 - 1798).

Exemplo: Bateria para automóvel

PILHA VOLTAICA

Sua construção foi devida a necessidade de usar em aparelhos portáteis e em

várias posições, que facilitam seu manuseio.

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Na sua construção é utilizado o mesmo princípio do acumulador (figura 2.5.2),

inventada pelo físico italiano Alexandre Volta (1796).

Exemplo: Pilhas para brinquedos, rádios, controles remoto, etc.

Cada bateria pode fornecer uma determinada tensão e uma determinada corrente,

dependendo da forma em que foi construída.

Exemplo: Baterias pequenas fornecem 12V e uma corrente de 45A

Baterias maiores fornecem 12V e uma corrente de 180A

Ás vezes necessitamos de uma tensão mais elevada ou maior capacidade de fornecer

corrente, então precisamos associar geradores.

2.6 GERAÇÃO POR INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA

O princípio de indução eletromagnética foi descoberto em 1831, pelo físico inglês

Michael Faraday ao observar que, movendo um fio de cobre dentro de um campo

magnético produzido por um ímã, era gerada uma tensão nas suas extremidades. (Figura:

2.6.0.1. e 2.6.0.2.)

A este tipo de geração de tensão denomina-se “Indução” (tensão induzida), e é utilizada

nos geradores e dínamos.

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Para poder atingir maiores tensões na prática é necessário em vez de um

condutor, muitos laços de condutores (grupos de bobinas) movimentarem-se dentro desse

campo magnético.

As tensões parciais reúnem-se para formar uma tensão total, esta é captada

através de contatos coletores (Figura: 2.6.0.3. e 2.6.0.4.). Todos os geradores trabalham

de acordo com este princípio.

2.6.1 GERAÇÃO DE CORRENTE ALTERNADA

Se ligássemos os terminais deste gerador de eletricidade (Figura: 2.6.0.3), a um

voltímetro veremos que durante a primeira meia volta, a corrente eletrônica circularia

numa direção, enquanto que, durante a segunda meia volta (rotação) a direção da

corrente eletrônica seria na direção oposta (Figura: 2.6.1.1.).

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REPRESENTAÇÃO GRÁFICA DA VOLTAGEM DE UM GERADOR DE CORRENTE

ALTERNADA.

GERAÇÃO DE CORRENTE CONTÍNUA

Conforme figura 2.6.0.4 os anéis coletores que fazem contato com as escovas

(carvões) foram substituídas por dois segmentos eletricamente isolados um do outro.

A figura 2.6.2.1. mostra a posição dos segmentos, quando a armadura completa a

primeira metade da rotação, os segmentos fazem contato com as escovas, quase ao final

de sua superfície; tão logo a armadura comprime sua rotação cada escova já não fará

contato com o mesmo segmento, mas sim com o segmento oposto, isto é, inverte a

ligação do circuito exterior ao gerador de eletricidade.

Portanto, se a polaridade da armadura for agora invertida ao cortar as linhas de

força, a inversão das ligações dos segmentos fará com que a corrente gerada flua pelo

circuito exterior, na mesma direção anterior, isto é, a polaridade da corrente e da tensão

não será invertida no circuito exterior durante esta segunda metade de rotação, como

sucedia nos geradores de corrente alternada.

Detalhes de funcionamento de um gerador de corrente contínua.

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REPRESENTAÇÃO GRÁFICA DA VOLTAGEM DE UM GERADOR DE CORRENTE

CONTÍNUA.

2.7 ASSOCIAÇÃO EM SÉRIE DOS GERADORES

A associação de baterias em série é realizada quando se necessita alimentar um circuito

com tensão maior do que a fornecida por uma única bateria.

Para que ocorra a soma das tensões é necessário que o pólo positivo de uma bateria

esteja ligado ao pólo negativo da bateria imediatamente seguinte (figura 2.7).

Quando as baterias são ligadas em série suas tensões são somadas e a corrente

permanece a mesma por todo circuito.

Exemplo: 3 baterias 12V e 45A

ET = E1 + E2 + E3

E

T = 1

2 + 1

2 + 1

2

ET = 36V

IT = I1 = I2 = I3

Exemplo: I

1 = I

2 = I

3 = 45

A

IT = 45A

2.5.2. ASSOCIAÇÃO EM PARALELO DOS GERADORES

A associação de baterias em paralelo é utilizada para alimentar circuitos que

requerem elementos com maior capacidade de fornecimento de corrente.

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Quando as baterias são ligadas em paralelo a tensão fornecida pela associação é

igual a tensão dos geradores quando isoladamente, porque estão todos em paralelo.

ET = E1 = E2 =E3

Exemplo: 3 baterias 12 volts/45A E

T = 12V

Para ligar em paralelo as baterias, devem ser ligados todos os pólos positivos entre si e

todos os pólos negativos entre si, conforme figura: 2.7.1

A corrente neste tipo de associação é fornecida por todos os elementos da

associação e como cada elemento tem uma capacidade definida de fornecer corrente, a

capacidade de associação aumenta através das somas das capacidades individuais.

IT = I1 + I2 + I3

IT = I1 + I2 + I3 = 45 A

Exemplo: IT = 45 + 45 + 45

IT = 135A

Obs.

Só é possível associar geradores em paralelo com geradores de mesma tensão.

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3. TENSÃO ELÉTRICA OU DIFERENÇA DE POTENCIAL

A tensão elétrica ou diferença de potencial elétrico (d.d.p.), é a diferença de

concentração de elétrons entre dois pontos do circuito de corrente. O ponto de maior

concentração de elétrons é dito pólo negativo (-) enquanto que o outro ponto,

conseqüentemente de menor concentração de elétrons, é dito pólo positivo (+). A tensão

(U ou E) é a força elétrica (pressão) que desloca os elétrons através de circuito fechado.

Esta é razão porque tensão elétrica que se desenvolve internamente em um gerador

é chamada força eletro-motriz (F.E.M.), designada por (E) e é medida em Volts (V).

Exemplo:

Suponhamos que queremos encher o reservatório com a água retirada do poço

figura 3.0.1. Somente a ligação de um tubo entre o reservatório e o poço não resolve o

caso. Para que a água possa subir até o reservatório é necessário criar uma pressão

hidráulica que à impulsione até o reservatório. Esta pressão é conseguida instalando uma

bomba no sistema. A velocidade com que a água sobe ao reservatório é proporcional a

pressão da bomba, ou seja: quanto maior a pressão, mais rapidamente sobe a água.

Figura 3.0.1.

Com a eletricidade se verifica um fenômeno igual, isto é para lançar uma corrente

elétrica no sistema, é preciso aplicar ao mesmo uma “pressão elétrica”. A pressão elétrica

é chamada de “TENSÃO ELÉTRICA” ou simplesmente “TENSÃO” e é medida em

“VOLTS”.

3.2 UNIDADE E SÍMBOLO DA TENSÃO ELÉTRICA

A unidade de medida adotada para a tensão elétrica no sistema internacional de unidades

é o Volt e é expressa pela letra maiúscula “V”.

O símbolo da tensão elétrica é a letra maiúscula “E” ou “U”.

Obs:

Prefixos para designar múltiplos e submúltiplos das unidades (válido parta todas as

unidades) ver tabela 1 no final da apostila.

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3.3 MEDIDA DA TENSÃO ELÉTRICA

Para a medida de tensões elétricas é utilizado um instrumento chamado

“Voltímetro”. Ao ser medida uma tensão, o voltímetro deve ser conectado sempre em

paralelo com a fonte geradora ou então com o consumidor. Ao ser medida uma tensão

contínua, é necessário observar a polaridade correta das ligações do voltímetro.

3.4 TIPOS DE TENSÃO ELÉTRICA

De acordo com a forma de obtenção da tensão elétrica podemos ter tensões

invariáveis no decorrer do tempo ou tensões que oscilam invertendo seu sinal ou oscilam

variando somente sua amplitude.

A tensão contínua normalmente é obtida em baterias, pilhas, estendendo-se

também a denominação de tensão contínua para todo sinal onde não ocorra polaridade,

embora seja um sinal pulsante.

Na tensão alternada existe a inversão da polaridade um certo número de vezes em

um determinado espaço de tempo, para esta característica define-se a frequência do

sinal.

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4. CIRCUITO ELÉTRICO

As bombas hidráulicas dão origem a determinada pressão para que a água circule

num circuito fechado conforme figura 4.1.

Assim também é com o circuito elétrico, são necessários uma fonte de tensão (que

desenvolve uma certa pressão - tensão elétrica), um consumidor que opõe uma

resistência a corrente elétrica e condutores elétricos (que movimentam os elétrons) para

ligar o consumidor a fonte de alimentação. O circuito elétrico pode ser fechado, assim

como pode ser aberto por meio de um interruptor (chave).

A corrente apenas pode fluir quando o circuito está fechado e sob a ação de

determinada tensão. Conforme figura 4.2

Os elementos que compõem um circuito elétrico fechado são:

1. Gerador ou fonte de tensão

2. Condutor

3. Consumidor

4. Dispositivos de comando e proteção

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5. CORRENTE ELÉTRICA

Podemos definir a corrente elétrica como o fluxo de elétrons por um condutor,

sendo que a quantidade de elétrons que fluem num determinado espaço de tempo define

a intensidade de corrente elétrica que é indicado em ampère (A)

Para a corrente de intensidade de 1A, através da seção transversal de um

condutor, fluem aproximadamente 6,5 trilhões de elétrons por segundo.

Exemplo:

Podemos comparar o fluxo de elétrons como fluxo de água ou quantidade de água

que passa por uma tubulação, figura 5.0.1

5.1 UNIDADE E SÍMBOLO DA CORRENTE ELÉTRICA

Exemplo:

Para que o amperímetro possa medir a corrente, esta deve estar passando pelo

medidor conforme a fig 5.2.3.

5.1 UNIDADE E SÍMBOLO DA CORRENTE ELÉTRICA

A unidade de medida adotada para a corrente elétrica é o Ampere em

homenagem ao físico francês (1755 - 1836), e é expressa pela letra maiúscula A o

símbolo da corrente elétrica é a letra latina I

Obs: Prefixos para designar múltiplos e submúltiplos das unidades (válido para todas as

unidades), ver tabela 1 no final da apostila.

5.2 MEDIDA DA CORRENTE ELÉTRICA

Para a medição da corrente elétrica, é utilizado um instrumento chamado

amperímetro.

O amperímetro deve ser ligado sempre em série com o circuito de corrente.

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5.3 SENTIDO REAL E CONVENCIONAL DA CORRENTE

Como no pólo negativo existe excesso de elétrons, e no pólo positivo falta de

elétrons, então os elétrons fluem do pólo negativo através do condutor, do consumidor e

do interruptor fechado, seguindo pelo condutor de retorno, para o pólo positivo da fonte.

Dentro da fonte de tensão os elétrons fluem do pólo positivo para o negativo. O valor da

corrente é o mesmo no circuito inteiro. Por isto, um medidor de corrente pode ser

intercalado em qualquer ponto do circuito. Este, portanto é o sentido real da corrente

elétrica.

Quando os cientistas começaram os estudos dos fenômenos elétricos há mais de

100 anos atrás, eles ainda não haviam entendido como era a composição do átomo,

portanto eles pensavam que a corrente elétrica era feita por pequenas cargas positivas

que fluíam do pólo positivo para o negativo, este erro de entendimento criou uma

definição da direção da corrente, o que é usado até hoje em baterias, este é o sentido

convencional da corrente elétrica.

5.4 TIPOS DE CORRENTE ELÉTRICA

A corrente contínua é uma corrente que, ao longo do tempo não sofre variações de

intensidade nem inversão de polaridade.

A corrente alternada é uma corrente que, ao longo do tempo, varia de intensidade e sofre

constantes inversões de polaridade.

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A corrente pulsante, ao longo do tempo, somente sofre variações de intensidade,

porém conserva a mesma polaridade.

5.5 EFEITOS DA CORRENTE ELÉTRICA

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6. RESISTÊNCIA ELÉTRICA

É a propriedade que tem certos materiais de alterar a corrente elétrica, ou seja, de

se opor a passagem da corrente, assim como de se produzir calor,.

Exemplo:

Este fato torna-se compreensível através das analogias hidráulicas representadas

nas figuras 6.0.1. e 6.0.2. em que se impulsiona com a mesma pressão, água através de

dois canos com diferentes tipos de estrangulamento.

O cano menos estrangulado (figura 6.0.1.) oferece menor resistência e deixa,

portanto passar muita água. O cano mais estrangulado (figura 6.0.2.) oferece, pelo

contrário, maior resistência, deixando passar menor volume de água que no caso anterior.

6.1 UNIDADE E SÍMBOLO DA RESISTÊNCIA ELÉTRICA

Unidade de medida adotada para a resistência elétrica de OHM em homenagem

ao físico alemão de mesmo nome (1787-1845) e é expressa pela letra grega maiúscula

() ômega.

O símbolo da resistência elétrica é o R maiúsculo.

Obs.

Prefixos para designar múltiplos e submúltiplos das unidades (válido para todas as

unidades), ver tabela 01 no final da apostila.

6.2 TIPOS DE RESISTÊNCIA ELÉTRICA

6.2.1 RESISTORES FIXOS - Já possui o seu valor determinado pela fábrica. Este valor

está escrito sobre o resistor, são construídos de várias formas:

A) Resistores de fios:

São construídos da seguinte forma:

O fio de resistência é enrolado sobre o tubo de cerâmica e suas extremidades

estão presas por anéis de fita metálica.

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B) Resistores de camadas de carvão

Sobre um suporte cilíndrico de porcelana ou cerâmica é depositada uma fina

camada resistente de carvão especialmente tratado. Esta camada é protegida contra

danos e contra influências de umidade, por meio de uma camada de verniz ou resina

sintética.

C) Resistores de camada metálica

A camada de resistência é constituída por uma fina camada de metal nobre.

Existem dois tipos de construção, uma envernizada e outra prensada. Estes resistores

possuem como material de resistência uma camada de óxido metálico que é depositada

sobre um suporte cilíndrico de cerâmica. Para proteção contra influências externas, a

camada de resistência é envolvida por uma massa sólida resistente mecanicamente.

Obs. Nestes resistores o seu valor é identificado através de um código de cores (ver

tabela 2 no final da apostila).

6.2.2 RESISTORES VARIÁVEIS - São resistores que podem variar o seu valor (também

chamado de Potenciômetro)

Este resistor é construído com um fio de resistência não isolado, mas coberto por

uma camada de óxido (ex. niquelina). E enrolado sobre um tubo de cerâmica, e suas

extremidades estão presas por anéis de fita metálica. Um terceiro anel serve para dividir a

tensão, o contato entre os anéis e o fio não é impedido pela película de óxido, pois ela é

facilmente curto-circuitada pela tensão aplicada ao resistor.

Exemplo: Potenciômetro ou reostato

6.3 MEDIDA DA RESISTÊNCIA ELÉTRICA

Para a medição da corrente elétrica, é utilizado um instrumento chamado

“OHMÍMETRO”. O ohmímetro deve ser ligado sempre em paralelo com o resistor (testar

o resistor sempre desligado do circuito).

Obs. Normalmente o valor está identificado no resistor.

24

6.4 ASSOCIAÇÃO DE RESISTÊNCIAS ELÉTRICAS

6.4.1 LIGAÇÃO EM SÉRIE DE RESISTÊNCIAS

Ligando-se resistores em série temos uma ampliação do circuito de circulação da

corrente e assim uma elevação da resistência.

A resistência total é igual a soma das resistências parciais.

6.4.2 LIGAÇÃO EM PARALELO DE RESISTÊNCIAS

Na ligação paralela de resistores, eleva-se a seção transversal condutora e com

isso teremos a redução da resistência total.

“A resistência total é sempre inferior à menor das resistências parciais”.

“O inverso do valor total da resistência é igual a soma dos inversos de cada

valor parcial”.

6.5 Resistividade

A resistência elétrica de um material depende da facilidade ou dificuldade com que

este material deixa passar corrente para a circulação.

A resistência elétrica de cada material depende basicamente de quatro fatores:

A) Da resistividade - É a resistência específica de cada material, ou seja, a

natureza do material (constituição atômica).

25

Resistência específica- É o valor

da resistência oferecida, por um material

com 1 m de comprimento, 1mm2 de

secção transversal, a uma temperatura

de 20°C. A resistividade de um material é

representada pela letra grega (rô), cuja

unidade é dada em (mm2 /m).

B) Do comprimento do material (metro)

C) Da secção transversal do material

(mm2)

D) Da temperatura de trabalho

Os valores da resistência específica mostrada na tabela do item A, são para

temperatura de trabalho de 20°C. Ocorrendo qualquer variação de temperatura mudará a

resistência específica, conseqüentemente, a resistência total do material.

A resistência elétrica dos materiais pode ser determinada através de uma equação

que relacione estes fatores.

Equação ·

R = Resistência total do material, em ohms () ou (K)

(rô) = Resistividade específica do material, (* mm2 /m)

L = Comprimento do material em metros (m)

S = Secção transversal do material, (mm2)

É importante lembrar que, com a permutação dos termos da fórmula, é possível calcular

qualquer termo, desde que se disponha dos outros três dados.

Exemplo:

1. Qual é o valor da resistência de um fio de alumínio de 4 mm2 de secção tendo

30 metros de comprimento ?

L = 30m

S = 4mm2

= 0,029 (tabela)

R = ?

R = *L = 0,029*30

S 4

R = 0,21

2. Qual é o comprimento que um fio de constantan de 2mm2 de secção deve ter, para que

sua resistência seja de 12 ohms?

R = 12

S = 2mm2

= 0,5 W mm2 /m

L = ?

L = R*S = 12.2

P 0,5

L = 48m

26

7. LEI DE OHM

O cientista George Simon Ohm foi o primeiro a reconhecer a dependência da

corrente em função da tensão e da resistência. Esta é a razão porque a relação entre

corrente, tensão e resistência é chamada de “lei de Ohm”. Que é a mais importante no

estudo da eletricidade.

Exemplos:

a) Aplicando-se uma tensão de 2V num

resistor de 2, então o amperímetro indicará

uma corrente de 1A .

(figura 7.1.)

b) Alimentando-se um resistor de 2, com uma

tensão de 4V, o amperímetro indicará uma

corrente de 2A

(figura7.2.)

c) Alimentando-se um resistor de 4 com uma

tensão de 2V, o amperímetro indicará uma corrente

de apenas 0,5A

(figura 7.3.)

Resultado:

Dos exemplos a e b resulta:

“Mantendo-se a resistência constante, quanto maior a tensão, maior a corrente”.

Dos exemplos a e c resulta:

“Mantendo-se inalterado o valor da tensão, quanto maior a resistência do resistor menor a

corrente”.

A “lei de Ohm” estabelece genericamente a seguinte relação.

: I = Intensidade de corrente em

ampere (A)

U = Valor da tensão elétrica em volt (V)

R = Valor da resistência elétrica em

Ohm ()

27

Segundo esta equação, se duas grandezas forem conhecidas, a terceira poderá ser

determinada. A fim de memorizar facilmente estas três relações, pode-se recorrer ao

diagrama indicado na figura 7.4.

Seu emprego é facilitado pois é suficiente cobrir com o dedo o valor que se deseja, para

ter diretamente a operação necessária para a obtenção do valor desejado (figura 7.5.).

28

8. CONDUTORES E ISOLANTES

8.1 Materiais condutores

Condutores elétricos são materiais nos quais os elétrons livres encontram pouca

resistência no sentido de seu movimento ordenado. Esses materiais conduzem ou

permitem a passagem da corrente elétrica.

Os metais são os materiais que melhor conduzem a corrente elétrica, porque os

átomos da sua estrutura possuem um pequeno número de elétrons na camada externa

esses elétrons se desprendem facilmente porquê estão fracamente ligados ao núcleo dos

átomos, tornando-se elétrons livres.

Os materiais condutores podem ser classificados segundo a resistência que

apresenta. Os melhores condutores (chamamos de bons condutores) são os que

apresentam menor resistência elétrica.

“Bons condutores são materiais que possuem baixa resistência elétrica”.

Exemplo: Prata, cobre, alumínio, aço, etc.

8.2 CONDUTORES E ISOLANTES

Os materiais classificados de isolantes são os que apresentam grande oposição à

circulação de corrente elétrica no interior de sua estrutura. Esta oposição se deve ao fato

de que a sua estrutura atômica não propicia a existência de elétrons livres.

Nos materiais isolantes os elétrons dos átomos que compõem a estrutura química

são fortemente ligados aos seus núcleos, dificilmente sendo liberados para a circulação,

os materiais isolantes tem poucos elétrons livres.

“Bons isolantes são materiais que têm alta resistência elétrica“.

Exemplo: Plásticos, borracha, mica, vidro, etc.

O isolante mais usado em condutores é o PVC (cloreto de polivinila) que vem

com diferentes cores para serem facilmente identificados.

Obs. Entre os condutores e isolantes estão os semicondutores que têm propriedades

intermediárias.

29

A tabela a seguir mostra a resistência específica dos materiais.

8.3 Terminais para condutores

São peças metálicas que se colocam nos extremos dos condutores, a fim de

realizar-se uma boa conexão elétrica com os bornes de um acessório ou aparelho.

Os terminais podem ser classificados pela forma em que se unem aos extremos dos

condutores em:

Terminais soldados: São os que se fixam ao condutor por meio de solda ou

estanho.

Terminais a pressão: São os que prendem aos condutores por meio de

compressão, esta compressão se faz através de alicates especiais.

30

9. DISPOSITIVOS DE SEGURANÇA (FUSÍVEIS E DISJUNTORES)

É um dispositivo de segurança o componente que interrompe automaticamente um

circuito elétrico, no caso de elevar-se a corrente elétrica por sobrecarga ou curto circuito.

Eles são dimensionados em função de uma certa corrente máxima que o circuito

pode suportar . Se a corrente exceder a esse valor, o dispositivo de segurança deve

interromper o circuito.

Eles podem ser divididos em dois grupos:

9.1 Fusíveis MARROM

São constituídos por um fio metálico ou lâmina que se funde por efeito do calor

produzido pela passagem de corrente elétrica. São de uso único, uma vez interrompidos

devem ser substituídos, são portanto descartáveis.

CODIGO DE CORES DE FUSÍVEIS

AMPERAGEM COR AMPERAGEM COR

1A PRETO 10A VERMELHO

3A VIOLETA 15A AZUL

4A ROSA 20A AMARELO

5A MARROM CLARO 25A BRANCO

7.5A MARROM 30A VERDE

Em cada fusível, está identificado sua capacidade de condução, as mais comuns

em veículos são:

1A, 2A, 3A, 4A, 5A, 7.5, 10A, 15A, 20A, 25A e 30.

9.2 Disjuntores ou relés térmicos:

São instalados no lugar dos fusíveis para efetuar a proteção, com a vantagem de

não mais precisar ser substituído, como no caso dos fusíveis.

O desligamento é feito por elementos térmicos (para a sobrecarga), e nos

disjuntores também eletromagneticamente (para o curto-circuito).

Eles podem ser rearmáveis e são dimensionados para desarmar na sua

capacidade máxima, de forma a proteger o circuito e ele ligado.

Quando uma corrente excede a sua capacidade máxima, a corrente circula por

uma lâmina bimetálico interna que aquece , esta se dilata , acionando um mecanismo

de desarme.

31

10. POTÊNCIA ELÉTRICA

10.1 POTÊNCIA ELÉTRICA EM CORRENTE CONTÍNUA

A passagem da corrente elétrica através de uma carga instalada em um circuito

elétrico produz efeitos tais como calor, luz, movimento (figuras 10.0.1, 10.0.2 e 10.0.3)

O calor, luz, movimento produzido pelo consumidor a partir da energia elétrica é

denominada de “trabalho”.

A capacidade de cada consumidor de produzir trabalho em um determinado tempo

a partir da energia elétrica é denominada de Potência Elétrica.

O conhecimento da potência elétrica de cada componente em um circuito é muito

importante para que se possa dimensioná-lo corretamente.

TRABALHO ELÉTRICO

Os circuitos elétricos são montados com objetivo de realizar um aproveitamento da

energia elétrica.

Entre os efeitos que se pode obter a partir da energia elétrica citam-se:

EFEITO CALORÍFICO

Nos fogões elétricos, chuveiros,

aquecedores, a energia elétrica é convertida em

calor. (figura 10.0.4)

EFEITO LUMINOSO

Nas lâmpadas a energia elétrica é convertida

em luz (e também uma parcela em calor) (figura

10.0.5)

32

EFEITO MECÂNICO

Os motores convertem energia elétrica em

força motriz (movimento) (figura 10.0.6)

Este trabalho de transformação da energia elétrica em outra forma de energia é realizado

pelo consumidor ou carga.

Ao transformar a energia elétrica o consumidor realiza um “trabalho elétrico”.

POTÊNCIA

Analisando particularmente um tipo de carga, como por exemplo, as lâmpadas, se

verifica que nem todas produzem a mesma quantidade de luz. Existem lâmpadas que

produzem grandes quantidades de luz e outras que produzem pequenas quantidades.

Da mesma forma, existem aquecedores capazes de ferver um 1 litro d’água em 10

minutos e outros podem fazê-lo em 5 minutos. Tanto um aquecedor como o outro

realizam o mesmo trabalho elétrico. Aquecer um litro de água até a temperatura de

100°C. Entretanto, um deles é mais rápido, realizando o trabalho em menor tempo. A

partir desta afirmação se conclui que os dois aquecedores não são iguais.

Existe uma grandeza elétrica através da qual se relaciona o trabalho elétrico

realizado e o tempo necessário para sua realização. Esta grandeza é denominada de

potência elétrica.

POTÊNCIA ELÉTRICA é a capacidade de realizar um trabalho na unidade de tempo,

a partir da energia elétrica.

A partir disto se pode afirmar:

Lâmpadas que produzem quantidades diferentes de luz são de potências diferentes.

Aquecedores que levam tempos diferentes para ferver uma mesma quantidade de água

são de potências diferentes.

A transformação da energia elétrica em energia térmica recebe o nome de efeito

Joule.

Esse efeito é devido aos choques sucessivos das partículas de corrente elétrica

com a estrutura cristalina do material.

33

A potência elétrica desenvolvida em um componente é medida pelo produto da tensão

elétrica entre seus terminais e a intensidade da corrente elétrica que o atravessa.

Relacionando a potência dissipada no resistor com a lei de Ohm; obtemos:

Obs. Ver tabela 04 no final da apostila que relaciona Potência Elétrica e Lei de Ohm.

10.1 Unidade e símbolo da potência elétrica

A potência elétrica é uma grandeza e como tal pode ser medida. A unidade de

medida da potência elétrica é o Watt, representado pelo símbolo W.

Obs. Prefixos para designar múltiplos e submúltiplos das unidades (válido para todas as

unidades) ver tabela 01 no final da apostila.

Exemplo: 1 Watt é o trabalho realizado em um segundo por um consumidor

alimentado por uma tensão de 1 volt no qual circula uma corrente de 1 A (figura 10.1.1).

Exemplo:

Um lâmpada de lanterna de 6V solicita uma corrente de 0,5 A das pilhas.

Qual a potência da lâmpada?

U=6 V

I=0,5 A

P=?

34

11. MAGNETISMO / ELETROMAGNETISMO

11.1 MAGNETISMO

Um dos ramos da ciência que está mais intimamente ligado a eletricidade é o

magnetismo. O gerador, o motor, o transformador, o alto falante, o receptor telefônico, etc.

Todos estes equipamentos dependem para sua operação da interação entre eletricidade

e o magnetismo. Por esta razão é importante o estudo do magnetismo.

Embora os cientistas não conheçam a natureza exata do magnetismo, eles

conhecem todos os seus efeitos e manifestações, porque é possível mediante o estudo

de suas características, formar um conceito definido sobre o magnetismo.

Magnetismo: (Conceito) É uma forma de energia ou força (invisível) que tem

origem na estrutura atômica da matéria. Fala-se praticamente de magnetismo, quando um

corpo (um ímã), possui a propriedade de atrair ferro. Este material é um minério

chamado de magnetita (Fe3 O4 ) ou óxido de ferro.

A mesma propriedade pode ser adquirida por meio de um tratamento especial no

ferro, aço, compostos de ferro, níquel, cobalto e ligas especiais.

ÍMÃS:

Natural

São sempre permanentes e são um composto de ferro conhecido pelo

nome de magnetita.

Artificial

Permanente - Cessada a causa que o produziu ele conserva as

propriedades magnéticas.

Temporário - Cessada a causa que o produziu ele extingue-se.

A força de um ímã se concentra sobre as suas extremidades, que são chamados

pólos. Cada ímã tem um pólo norte e um pólo sul. No centro do ímã encontra-se a zona

neutra, onde não existem forças de atração.

Estas linhas de força são fechadas e saem do pólo norte e entram no pólo sul, no

interior do ímã o sentido das linhas é de sul para norte. Figura 11.1.1

A figura 11.1.1 ilustra as linhas de

campo magnético de um ímã

permanente.

35

ATRAÇÃO E REPULSÃO ENTRE CAMPOS MAGNÉTICOS

TEORIA DOS DOMÍNIOS MAGNÉTICOS

Se dividirmos um ímã na metade os dois pedaços resultantes não perdem o

magnetismo, ao contrário cada um deles se converte num novo ímã, conforme a figura

11.1.4, cada uma das barras apresenta sua própria polaridade.

Se em seguida , dividirmos cada um dos novos pedaços, veremos que os novos

pedaços conservam as propriedades magnéticas e os dois pólos se formam em suas

extremidades.

É evidente que os ímãs de menores dimensões terão uma força magnética muito

menor que a barra grande original, porém irão conservar seu magnetismo em proporção

às suas dimensões. Isto constitui uma indicação de que se continuarmos dividindo, a

barra em pedaços cada vez menores, os mesmos irão conservar sempre as suas

propriedades magnéticas, embora cada vez mais fracas.

O que acabamos de demonstrar levou os cientistas a concluírem que, embora

cada molécula de um metal magnético seja um ímã de dimensões e poder muito

reduzidos, cada uma delas não deixa de apresentar um pólo norte e um pólo sul. De

acordo com esta mesma teoria, os físicos afirmam que a diferença que existe entre uma

barra de Ferro ou de Aço sem magnetismo e outra imantada é a ilustrada na figura 11.1.5,

onde vemos que a barra de Aço sem magnetismo está formada por moléculas colocadas

em desordem, razão pela qual os pequenos campos magnéticos produzidos por cada

36

molécula se neutralizam uns aos outros, não manifestando nenhum campo magnético

externo.

Se, agora, tomarmos esta barra e a submetermos a ação de um agente que a magnetize,

tal como um poderoso ímã ou por meio da eletricidade (eletromagnetismo), veremos que

a força ou influência das linhas de força magnética fazem com que as moléculas da barra

de Ferro se ordenem, de acordo com sua polaridade e direção das linhas, de força.

De modo que agora o efeito do campo magnético criado por cada molécula , se

manifesta, uma vez que a barra está imantada. Neste caso os campos magnéticos das

moléculas se somam produzindo um campo magnético forte que se manifesta

exteriormente, razão pela qual dizemos que a barra está imantada ou magnetizada.

INDUÇÃO MAGNÉTICA

Se a um pólo de um ímã aproximarmos um pedaço de ferro, este adquire

imediatamente as propriedades magnéticas. Explica-se isto dizendo que o ferro ficou

magnetizado por indução pelo ímã. O ímã é chamado de indutor e o novo ímã sob

influência do primeiro, constitui-se um ímã induzido. A esse fenômeno dá-se o nome de

indução magnética.

37

11.2 ELETROMAGNETISMO

No ano de 1820 o físico Dinamarquês Oersted provou que em torno de um condutor

percorrido por uma corrente elétrica existe um campo magnético. Colocando-se uma

bússola perto de um condutor elétrico nota-se que ao ligar o circuito a bússola orienta-se

em outra direção (posição). Invertendo-se o sentido da corrente no condutor, a agulha dá

um giro de 180°.

Todo condutor ao ser percorrido por uma corrente elétrica cria em sua volta um campo

magnético cujas formas são círculos concêntricos, e o sentido do campo pode ser dado

pela regra da mão direita.

O campo magnético criado é tão mais intenso quanto maior for a corrente elétrica

pelo condutor. Na figura a seguir mostramos dois condutores percorridos por correntes

elétricas e a interação dos campos originando forças de repulsão e de atração.

Caso o condutor esteja formando uma bobina, contendo várias espiras, as linhas

de campo de todas as espirais se alinham num caminho único externamente, e no interior

das espirais este alinhamento causa grande concentração de linhas de campo, todas elas

na mesma direção, tendo a semelhança de uma barra imantada com seu pólo Norte e Sul

onde o sentido é dado pela regra da mão direita.

38

Se for introduzido no interior da bobina um núcleo de ferro, este imediatamente irá

adquirir as propriedades magnéticas de um ímã que estivesse fortemente magnetizado,

sendo capaz de atrair toda espécie de objetos de ferro durante todo o tempo em que a

corrente elétrica estiver circulando pela bobina. Sob estas condições, a bobina se

transforma num eletroímã (através da indução eletromagnética), ou seja, um dispositivo

capaz de adquirir magnetismo, mediante a passagem de uma corrente por seu

enrolamento (figura 11.2.0.4)

APLICAÇÕES PRÁTICAS COM INTRODUÇÃO ELETROMAGNÉTICA

11.3 TRANSFORMADORES

O transformador é um dispositivo que permite elevar ou rebaixar os valores de

tensão ou corrente em um circuito de corrente alternada.

A indução eletromagnética, só ocorre quando houver a variação de corrente

elétrica, produzindo fluxo magnético variável, permitindo à corrente alternada ter uma

vantagem sobre a corrente contínua: permite a elevação ou redução de tensão por meio

de transformadores.

39

PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO

Quando uma bobina (enrolamento primário) é conectado a uma fonte de tensão, na

mesma surge um campo magnético, se nós conectarmos uma segunda bobina

(enrolamento secundário) interligando as mesmas através de um núcleo de ferro (figura

11.2.1.1) aparecerá nesta bobina secundária um campo magnético induzido (através da

indução eletromagnética).

A tensão induzida na bobina secundária é diretamente proporcional a relação entre

o número de voltas da bobina primária e secundária. Se a bobina secundária tem duas

vezes o número de voltas de espiras do que a bobina primária, a voltagem será duas

vezes mais alta. Se for a metade de espiras, a voltagem secundária será a metade da

voltagem primária.

11.2.2 Solenóides (bobinas)

Neste caso é utilizado a bobina para criar um campo magnético com o objetivo de

atrair um objeto de ferro (por indução). O núcleo de ferro é mantido fora do centro da

bobina através de mola. Quando a bobina é energizada o núcleo de ferro é atraído para o

centro da bobina, quando for desligada a mola leva o núcleo de ferro para a posição

inicial.

Exemplo: Para acionar uma válvula hidráulica, conforme figura 11.2.2.1, quando for

acionado o solenóide, o núcleo é atraído para o centro da bobina deslocando o carretel

(spool) e por sua vez acionando o circuito hidráulico

40

11.2.3 Relés ou contactores

É um dispositivo, com o mesmo princípio do solenóide, isto é, o núcleo de ferro é

mantido fora do centro da bobina através de mola, quando a bobina é energizada o

núcleo de ferro é atraído para o centro da bobina. Quando for desligada a mola leva o

núcleo de ferro para a posição inicial.

Neste caso o núcleo está interligado mecanicamente com interruptores que

desligam e /ou ligam circuitos ligado à ele.

A principal vantagem de relés ou contactores é que eles permitem que

através de fracas correntes na bobina, podemos controlar para interromper circuitos de

correntes mais elevadas.

Outra vantagem é de realizar funções mais específicas como a intermitência de

luzes pisca-pisca.

41

12. SIMBOLOGIA DOS DISPOSITIVOS DE SINALIZAÇÃO E MANOBRA

42

43

44

45

13. INTRODUÇÃO À ELETRÔNICA/COMPONENTES ELETRÔNICOS

O QUE É A ELETRÔNICA?

A eletrônica pode ser definida como o ramo da ciência que estuda os fenômenos

provocados pelo movimento dos elétrons no vácuo e nos materiais semicondutores.

COMPONENTES ELETRÔNICOS

São dispositivos nos quais se efetua a condução por elétrons, e se obtém

diferentes resultados, devido a sua peculiar características e disposição física em cada

material. Exemplo: resistores, capacitores, diodos, transistor, etc.

13.1 RESISTORES

Conforme já estudado anteriormente é um componente constituído com a

finalidade de introduzir resistência.

TIPOS DE RESISTORES

Fios: De carvão, de camada metálica

Variáveis: Potenciômetro, resistores variáveis especiais, etc.

Exemplos utilizados na máquina: Sensor do sabre e Sensor de diâmetro.

RESISTORES (TIPOS DE DEFEITOS)

A) INTERROMPIDOS OU ABERTOS

A resistência fica interrompida quando ela se queima. O largo tempo de uso e o

excesso de corrente que faz aumentar a temperatura são as causas mais freqüentes de

queima de resistores.

B) RESISTÊNCIA ALTERADA

Quando ele não se queima a ponto de interromper-se, ele apresenta uma resistência

muito maior que aquela marcada sobre ele pelo código de cores.

POTENCIÔMETROS (TIPOS DE DEFEITOS)

A) INTERRUPÇÃO

A interrupção acontece devido a quebra de um dos terminais internos. O uso

prolongado é o causador disto. Com o ohmímetro podemos diagnosticar o defeito. Veja o

valor do potenciômetro e selecione e escala mais apropriada no ohmímetro.

B) DESGASTE

O simples manejo do cursor desgasta o grafite (contato). Quando testarmos com

um multiteste, Se o potenciômetro estiver bom, o valor irá aumentar à medida que for

girando o mesmo.

Exemplo: Se o potenciômetro for de 47K, ela irá variar de zero a 47K,

proporcionalmente. Costuma-se recuperar os potenciômetros limpando-os com um spray

(limpador de contato).

C) ARRANHAMENTO

Trata-se de uma certa aspereza no deslocamento do cursor. Às vezes, este defeito

pode ser corrigido desmontando-se as peças e aliviando a pressão exercida pela sapata

contra a fita resistiva. Existem tipos de potenciômetro que não podemos desmontá-lo.

Nestas condições, a unidade estará inutilizada.

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TRIMPOTS

Os Trimpots são potenciômetros ajustáveis, o curso só pode ser ajustado com

uma chave de fenda, pois ele não possui eixo rotativo como o potenciômetro.

Exemplo de utilização na máquina: Caixa da unidade eletrônica e Caixa IPS.

13.2 Diodos

É um componente eletrônico semicondutor, construído de tal forma que, através

dele só é permitida a passagem da corrente em uma direção.

Exemplo de utilização na máquina: Sistema de alarme e Unidade eletrônica.

TIPOS DE DEFEITOS

Para testar diodos semicondutores, utilizamos o ohmímetro na escala de X 100.

Mede-se de ânodo e cátodo e vice-versa. Se em um sentido conduzir e invertendo-

se as ponteiras ele não conduzir, o diodo estará bom.

Se o diodo conduzir em ambos os sentidos, estará em curto.

Se o diodo não conduzir em nenhum sentido estará aberto.

TIPOS DE DIODOS

Diodos retificadores (pontes retificadores)

Diodos para sinais

Diodos de comutação

Diodos de alta freqüência

Diodos estabilizadores de tensão (zener)

Diodos especiais (LED’s)

DIODOS ZENER

Estes diodos estabilizadores de tensão, são usados para se obter, entre os seus

terminais, uma tensão constante.

LED’s

Este tipo de diodo especial, é construído com arseniato de gálio ou outro semi-

condutor composto que, tem a propriedade de produzir uma radiação eletromagnética

entre a luz visível e o infravermelho, esse fenômeno ocorre quando o diodo é polarizado

no sentido de condução.

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14. ALTERNADOR

A bateria é a fonte distribuidora de energia para os componentes do carro. Por

meio dela são alimentados os sistemas de ignição, motor de arranque, faróis e demais

acessórios elétricos. A carga exigida pelos carros modernos deixaria a bateria

completamente descarregada em pouco mais de uma hora de uso, se ela não estivesse

em um processo contínuo de recarregamento; apenas o motor de arranque por exemplo,

consumiria toda a sua carga em alguns minutos.

Para manter a bateria sempre carregada, os carros possuem um gerador de

energia: o ALTERNADOR ou DÍNAMO. Ambos possuem uma polia acionadora, esta

conecta-se ao

virabrequim do motor por meio da correia acionadora do gerador. Quando o virabrequim

gira, a polia acompanha o seu movimento e o gerador converte esta rotação em corrente

elétrica. A partir daí, a energia segue para a bateria, de onde é transmitida aos

componentes do automóvel. (fig. 16.1)

FUNCIONAMENTO

O princípio de funcionamento do alternador em automóveis é um pouco diferente

do que estudamos na geração de corrente alternada .

A figura 16.2 representa um gerador de corrente alternada. Uma corrente é gerada

(induzida) do estator (fixo) quando gira uma bobina magnética no rotor (móvel). Figura

16.2

48

Para maximizar o uso do campo magnético do rotor, é normalmente equipado o

gerador com 3 grupos de bobinas do estator, chamadas fases, defasadas em 120° uma

da outra e é chamado de gerador trifásico de corrente alternada.

49

15. RETIFICADOR DE CORRENTE ALTERNADA

Devido a característica do diodo, de conduzir a corrente em um sentido e não

permitir em outro, isto é, corta o semicírculo negativo, podemos fazer a retificação da

corrente alternada para a corrente contínua, através de uma ponte de diodos (ponte

retificadora) (figura 17.0.1).

15.1 Ponte retificadora em circuitos monofásicos

Esta ponte é utilizada para fornecer alimentação de circuitos.

Com a corrente de entrada (alimentação) é alternada, isto é, alterna a polaridade

60 vezes por segundo, (freqüência) vamos observar nas figuras 17.1.1 e 17.1.2 o sentido

da condução da corrente quando as mesmas invertem as polaridades de alimentação.

Como observamos nestas 2 figuras a polaridade de saída permanece inalterada.

50

15.2 PONTE RETIFICADORA PARA ALTERNADORES

A ponte retificadora neste caso deve ser com 6 diodos, devido a corrente de saída

ser alternada trifásica, 2 diodos para cada fase. Neste caso podemos criar uma retificação

de onda completa e ao mesmo tempo combinar as três fases (ver figuras)

51

16. REGULADOR DE TENSÃO OU REGULADOR DE CARGA

É um dispositivo regulador de tensão de CC. e é utilizado para controlar a

voltagem fornecida pelo alternador.

Em caso de altas velocidades, o alternador produz demais corrente e voltagem

que podem danificar os equipamentos.

Em outro caso, como em baixas velocidades, a bateriadescarrega-se devido a

insuficiência de recarga do alternador (isto acontece com o motor em marcha lenta).

Para evitar estas situações, o regulador de tensão tem 3 funções.

A) Regulador de Voltagem:

O regulador de voltagem limita a tensão de saída do alternador evitando assim

superaquecimento.

B) Regulador de Corrente:

O regulador de corrente limita a corrente de saída do alternador.

C) Relé de Corte

O relé de corte previne a descarga da bateria. Ele corta o circuito entre o

alternador e a bateria quando o alternador inicia a recarga, e abre o circuito quando o

alternador pára a recarga.

52

17. PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTO DE BATERIAS (ACUMULADORES)

Na geração de eletricidade através da ação química tivemos a oportunidade de

estudar a pilha elétrica ou célula voltaica que, como vimos, é capaz de produzir energia

elétrica como resultado da reação química que ocorre na mesma. Vimos também que em

virtude de tais pilhas ou células não poderem ser recarregadas, elas são classificadas

como pilhas ou células primárias.

Aprendemos ainda que várias células ou pilhas ligadas em série ou em paralelo formam

um conjunto denominado bateria.

As baterias secundárias (acumuladores) são também formadas por pilhas ou

células eletrolíticas, e são classificadas como secundárias em virtude de poderem ser

carregadas novamente pela aplicação de uma corrente elétrica às mesmas.

53

Em outras palavras, quando essas pilhas ou baterias estão produzindo energia

elétrica, elas estão consumindo energia química, ao passo que quando elas são

submetidas a uma carga elétrica, o processo químico é invertido e elas recuperam a

energia química que possuíam anteriormente.

As baterias secundárias ou acumuladores são usados para prover a energia

elétrica necessária para o funcionamento dos equipamentos elétricos dos aviões, barcos,

automóveis, etc., dos quais fazem parte os receptores e transmissores de rádio.

A bateria de um veículo motorizado é carregada antes de ser instalada no mesmo

e sua carga é constantemente renovada por um gerador acoplado ao motor do veÍculo, de

modo que a corrente fornecida pelo gerador inverte a reação química que se, produziu

durante a descarga da bateria, carregando-a novamente.

FUNCIONAMENTO DE UMA BATERIA SECUNDÁRIA OU ACUMULADOR

As baterias secundárias (acumuladores) são normalmente fabricadas com 3 ou 6

células eletrolíticas de modo a fornecerem 6 ou 12 volts. Cada célula está constituída por

placas de Chumbo puro ligadas ao eletrodo negativo e por placas de Peróxido de

Chumbo (uma combinação de Chumbo e Oxigênio) ligadas ao eletrodo positivo. As placas

negativas e positivas estão dispostas de tal forma que ficam cruzadas e separadas entre

si por uma substância isolante, geralmente placas de vidro ou de outro material isolante,

conforme ilustra a figura 19.3. O eletrólito é uma solução de Ácido Sulfúrico (H2 SO4 )

diluído em água (H2 O), numa proporção de 40 partes de ácido para 60 partes de água

destilada. (O Ácido Sulfúrico é um elemento composto de Hidrogênio, Enxofre e Oxigênio.

O PROCESSO DE DESCARGA - Durante processo de descarga, a reação química que

ocorre no interior de cada célula é tal que produz um excesso de elétrons nas placas de

Chumbo puro (eletrodo negativo), e uma deficiência de elétrons nas placas de Peróxido

de Chumbo (eletrodo positivo).

Como resultado desta reação, o ácido se combina com o metal Chumbo das placas para

formar o Sulfato de Chumbo (Pb SO4 ), que é também um pó de cor branca. Este

processo continua durante todo o tempo que se está utilizando a corrente elétrica da

bateria. Quando a bateria fica totalmente descarregada, a maior parte da superfície das

placas fica coberta com uma camada de pó branco que, como mencionamos

anteriormente, é o sulfato de Chumbo (Pb SO4 ). Ao mesmo tempo que a célula vai se

descarregando, o ácido vai se debilitando, uma vez que vai se combinando com o

Chumbo dos eletrodos. A medida que isto sucede, a tensão de cada célula vai baixando

normalmente de 2,2 volts para 1,6 volt, que é a tensão existente em cada célula quando a

bateria está completamente descarregada. A figura 19.2 ilustra as condições que

prevalecem em cada célula, quando a bateria está descarregada.

Como o ácido vai se debilitando á medida que a bateria vai se descarregando, mediante a

comprovação do ácido existente no eletrólito é possível saber aproximadamente o estado

da carga no acumulador, o que é feito por meio de um dispositivo denominado

densímetro.

54

O PROCESSO DE CARGA DA BATERIA OU ACUMULADOR - Sabemos,

portanto, que quando a bateria está descarregada, a maior parte do Ácido Sulfúrico está

combinada com o Chumbo dos eletrodos, formando uma camada ou crosta branca de

Sulfato de Chumbo. Em outras palavras, a reação química que produziu a energia elétrica

é, o resultado da combinação do Chumbo com o ácido do eletrólito. Portanto, para

carregar novamente a bateria é necessário dissolver ou separar o composto de Sulfato de

Chumbo de modo que o metal Chumbo retorne às placas dos eletrodos e os elementos

restantes do composto ao Ácido Sulfúrico.

A figura 19.4 ilustra o método usado para se carregar uma bateria. Para isto é preciso

empregar um gerador de eletricidade que produza uma F.E.M. (força eletromotriz) de pelo

55

menos 8 volts, ou seja, uma tensão maior que a proporcionada pela bateria que, neste

caso. é de 6 volts.

Durante o processo de carga, a direção em que fluem os elétrons no interior da

bateria deve ser oposta à direção em que normalmente flui a corrente elétrica da bateria

quando está fornecendo energia. Isto é fácil de compreender, uma vez que o processo de

carga é o inverso do processo de descarga.

Ao aplicar a corrente elétrica à bateria, o Sulfato de Chumbo se converte

novamente em Chumbo que vai se aderindo às superfícies das placas, átomo por átomo,

da mesma maneira como se desprendeu para se combinar com o ácido e o SO4 volta a

fazer parte do eletrólito aumentando a concentração ou porcentagem do Ácido Sulfúrico

no mesmo.

Esse processo vai se desenvolvendo paulatinamente até que todo o Sulfato de

Chumbo tenha se convertido novamente em Chumbo puro, aderindo-se aos eletrodos,

enquanto o resto do composto se dilui novamente na solução aumentando a

porcentagem do Acido Sulfúrico na água.

Uma vez terminado este processo, dizemos que a bateria está carregada, ou seja,

pronta para fornecer energia elétrica novamente.

A figura 19.5 ilustra as condições que existem nas placas quando a bateria está

novamente carregada. As placas estão agora livres do Sulfato de Chumbo e a

concentração ou porcentagem de Ácido Sulfúrico na água é de 40%.

O ELETRÓLITO DA BATERIA

O eletrólito de uma bateria consiste de uma solução de água destilada e Ácido

Sulfúrico. Emprega-se água destilada por ser quimicamente pura, ou seja, por conter

apenas Hidrogênio e Oxigênio. Para cada 60 partes de água destilada colocam-se 40

partes de ácido Sulfúrico. Não obstante, na prática não se calcula esta relação por

volume, mas sim pela densidade especifica do eletrólito, conforme explicaremos em

seguida.

DENSIDADE DE UM CORPO (SÓLIDO, LÍQUIDO OU GASOSO)

A densidade de um corpo é a relação que existe entre o peso desse corpo e o

peso da água destilada de igual volume. Ficou comprovado que o peso de um centímetro

cúbico de água destilada é igual a um grama, de modo que a água destilada é usada

como unidade de densidade.

Se pesarmos 1 centímetro cúbico

(cm³)de Ácido Sulfúrico numa balança de

precisão, veremos que o mesmo pesa

1,835 grama, o que constitui uma

indicação de que o Ácido Sulfúrico é

mais pesado do que a Água Destilada,

conforme ilustra a figura 19.7.

56

Neste caso, entretanto, para facilitar nossa tarefa, pesamos 1 litro de água

numa balança e 1 litro de Ácido Sulfúrico na outra. Embora os volumes de água e

ácido sejam idênticos (mil centímetros cúbicos) observamos que. enquanto o litro de

água pesa 1.000 gramas, o litro de Ácido Sulfúrico pesa

1.835 gramas.

É por esta razão que se diz que a densidade do Ácido Sulfúrico é de 1.835.

Se tomarmos outros corpos ou substâncias e compararmos seu peso em

relação ao peso de um volume igual de água, veremos que existe uns que pesam mais

que ela, ao passo que outros pesam menos. O Mercúrio, por exemplo, tem uma

densidade de 13.6, o que significa que pesa aproximadamente 13 vezes mais que a

água. Se pesarmos volumes iguais de álcool e água, veremos que o álcool pesa

menos que a água, pois sua densidade é de 0,8, ou seja, 1 litrode álcool pesa apenas

800 gramas.

Abaixo damos uma lista de densidade de algumas substâncias, isto é, a relação entre

o peso da substância e o da água para o mesmo volume:

Uma vez compreendido o assunto das densidades, retornemos agora ao

estudo da densidade do eletrólito de uma bateria que, como vimos, é medida por meio

do densímetro. A figura 19.12 ilustra um desses aparelhos.

O densímetro consiste simplesmente de um recipiente de vidro semelhante a

uma seringa, no interior do qual existe uma ampola flutuante que termina numa

extremidade por um peso e na outra por uma escala calibrada para indicar a

densidade.

Vamos supor que submergimos o densímetro no Ácido Sulfúrico puro. Por meio

da sucção, o Acido Sulfúrico entra no recipiente de vidro fazendo com que o

densímetro, propriamente dito, flutue no líquido. Observamos, dentro que a leitura

indicada é 1,835.

Se, agora, mergulharmos a seringa na água e enchermos parcialmente o

recipiente de vidro com a mesma, veremos que a leitura indicada é de 1,0. Como, o

eletrólito da bateria e uma solução de água destilada e Ácido Sulfúrico, é evidente que,

dependendo da condição de carga da bateria, Iremos obter uma leitura no densímetro

entre 1,0 e 1,835.

Sabemos, entretanto, que quando a bateria está carregada, ou seja, quando o

Ácido Sulfúrico está misturado com a água destilada na proporção de 40% de Ácido

para 60% de água, a leitura indicada pelo densímetro é de 1,3. Na eventualidade,

portanto, de se obter uma leitura muito Inferior a 1,3, tudo que temos a fazer é

adicionar Ácido Sulfúrico ao eletrólito da bateria até obter a correta leitura no

densímetro.

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Não obstante o que acabamos de dizer, isto só é feito quando se referir a uma

bateria nova ou a uma bateria usada, caso se tratar de uma bateria descarregada, a

densidade pode ser tão baixa como 1,150 e, contudo, isto não requer mais ácido e sim

uma nova carga; como vimos anteriormente, quando uma bateria está descarregada.

grande parte do Ácido Sulfúrico está combinado com o Chumbo nas placas formando

Sulfato de Chumbo. Neste caso, o que devemos fazer é submeter a bateria a uma

carga, de modo que o Sulfato de Chumbo seja transformado em Chumbo, que retorna

as placas, e que SO4 retorne á solução para formar o ácido.

Por esta razão, quando uma bateria está sendo carregada, comprova-se

freqüentemente a densidade do eletrólito, pois a mesma vai aumentando á medida que

a bateria alcança sua carga total. Quando o densímetro indica uma leitura de 1.280 a

1.300 e o voltímetro indica 2,2 volts em cada célula, podemos estar seguros de que a

bateria está completamente carregada.

ESTADO DE CARGA DE UMA BATERIA.

O estado de carga de uma bateria pode ser observado através de dois

processos distintos: medição da tensão e medição da densidade do eletrólito.

A medida de tensão deve ser feita em cada elemento da bateria quando este

fornecer uma determinada corrente.

Se a medida de tensão for feita com elementos sem corrente, não é de

utilidade, pois nestas condições, o dito elemento acusará a tensão de 2 volts mesmo

se estiver descarregado. A fim de se efetuar a medida da tensão com o elemento

fornecendo corrente, usa-se um voltímetro especial, conforme figura 19.8, o qual

possui uma resistência de carga, através da qual o elemento faz passar a corrente.

A medida da densidade da solução é feita com um densímetro, conforme figura

19.9. No interior do densímetro existe um hidrômetro flutuador, o qual afundará tanto

mais na solução quanto menor for a densidade desta.

Na parede do hidrômetro estão marcadas as indicações que registram o

estado de carga do elemento , conforme figura 19.10.

VOLTÍMETRO DE ALTA DESCARGA PARA

COMPROVAÇÃO DAS CÉLULAS

Para comprovarmos a tensão de cada célula não devemos empregar um

voltímetro comum, mas sim um voltímetro de construção especial conhecido pelo

nome de Voltímetro de alta descarga, o qual consiste simplesmente deum voltímetro

com uma escala de 3 volts, mas que apresenta uma resistência de alta descarga na

forma de uma ponte metálica, conforme ilustra a figura 19.11.

58

Quando o voltímetro é ligado aos eletrodos da célula, produz-se uma descarga

de corrente bastante forte, de modo que a leitura da tensão é obtida sob condições

reais de funcionamento. Caso empregássemos um voltímetro comum, seria possível

que a leitura fosse errada, pois poderia existir qualquer defeito na célula que somente

se manifestaria quando ela proporcionasse uma alta corrente.

A figura 19.11 ilustra também a maneira de ligar o voltímetro de alta descarga

aos eletrodos de uma célula.

A RELAÇÃO ENTRE A TENSÃO E A DENSIDADE

DO ELETRÓLITO

A maneira mais efetiva para comprovar o estado da carga de uma célula

consiste em medir a tensão em cada célula da bateria e ao mesmo tempo verificar a

densidade do eletrólito, pois essas duas indicações revelarão se a bateria requer uma

nova carga ou se apenas requer um reajuste da densidade do eletrólito.

INDICAÇÕES DE UMA BATERIA TOTALMENTE CARREGADA

Quando uma bateria esta completamente carregada, cada célula deve indicar

uma tensão de 2 ou mais volts com um voltímetro de alta descarga, e uma densidade

que não seja inferior a 1,280. As indicações de todas as células devem ser iguais;

caso contrário, é evidente que uma das células requer atenção especial, segundo

mostra a figura 19.12.

59

INDICAÇÕES DE UMA BATERIA COM MEIA CARGA

Quando uma bateria está com meia carga, cada célula indicará uma tensão de

1,9 volts e o densímetro indicará uma leitura de 1,220. Neste caso, a bateria deve ser

submetida a uma carga até obter as leituras corretas, ou seja, 2 volts e 1,300 de

densidade.

INDICAÇÕES DE UMA BATERIA TOTALMENTE

DESCARREGADA

Quando uma bateria está totalmente descarregada, o voltímetro indica uma

leitura abaixo de 1,8 volt em cada célula e o densímetro indica uma leitura menor que

1,190. Neste caso, a bateria deve ser submetida a uma nova carga.

RECONDICIONAMENTO DO ELETRÓLITO

Vamos supor que uma bateria dê uma indicação de 2 volts em cada célula e o

densímetro indique uma densidade de apenas 1,150. Não obstante, um exame visual

da parte superior das placas, ao removermos os tampões, indica que as placas não

estão cobertas com Sulfato de Chumbo (pó branco). Sob estas condições é possível

60

que alguém tenha derramado ou removido grande quantidade do eletrólito,

substituindo-o com água, razão pela qual a densidade do eletrólito é baixa pois a

tensão indica que as células estão carregadas. Para remediar o mal o aconselhável é

adicionar mais Ácido ao eletrólito até que alcance sua densidade normal de 1,280 ou

1,300.

Se, por outro lado, as células indicam uma tensão de apenas 1,7 volt, e a

densidade do eletrólito é de 1,300, isto constitui uma indicação de que o acumulador

não somente requer uma nova carga, como também é necessário reajustar o eletrólito,

pois, ao submeter a bateria a uma nova carga a densidade do eletrólito irá subir a mais

de 1.300 (como resultado do retorno do ácido ao eletrólito).

Neste caso, devemos tirar um pouco do eletrólito e substitui-lo com Água

Destilada, até que a densidade abaixe ao valor correto de 1,300 ou 1,280 e se obtenha

uma voltagem de pelo menos 2 volts em cada célula.

Caso tenhamos que trabalhar com eletrólitos, devemos ter muito cuidado ao

manejar o Ácido Sulfúrico, pois é extremamente corrosivo e produz queimaduras bem

dolorosas.

RESISTÊNCIA INTERNA DE UMA PILHA OU BATERIA

Conforme tivemos a oportunidade de aprender, uma pilha ou bateria elétrica é

um dispositivo mediante qual se produz uma deficiência de elétrons no pólo positivo e

um acúmulo ou excesso de elétrons no pólo negativo, como conseqüência de uma

série de intercâmbios de elétrons entre os elementos químicos que fazem parte do

eletrólito. Isto significa que o movimento de elétrons entre os elementos químicos da

pilha ou bateria se produzirá com maior ou menor facilidade, segundo a quantidade de

íons de Cloro, Hidrogênio, Zinco (ou sulfato) que houver no interior da pilha ou célula.

Como resultado do exposto, quanto mais íons houver, tanto mais fácil será o

intercâmbio de elétrons entre os vários elementos químicos e, conseqüentemente, o

movimento eletrônico se realizará com maior facilidade. Esta oposição ao intercâmbio

de elétrons no interior da célula ou pilha, que é conhecida pelo nome de resistência

interna da pilha ou bateria, varia segundo o estado desta e de acordo com a espécie e

dimensões dos eletrodos.

Quanto mais esgotada estiver uma pilha tanto maior seráo número de íons que

se combinarão para formar Cloreto de Zinco ou Sulfato de Chumbo (pilha seca ou

61

acumulador) e, portanto, tanto menor será o número de íons disponíveis o que

constitui uma indicação de que a resistência interna da pilha ou bateria aumenta à

medida que esta vai se descarregando.

No caso de pilha seca, a resistência interna é relativamente considerável e, para

reduzi-la, mistura-se a pasta ou eletrólito (Cloreto de Amônia com água) com certa

quantidade de Carbono de pedra ou Grafite granulado, pois essas partículas oferecem

uma passagem mais fácil aos elétrons no interior da pilha, ou seja, reduzem

consideravelmente a resistência interna da pilha.

Por outro lado, a resistência interna das baterias secundárias do tipo Chumbo-

ácido é muito reduzida, devido a presença de um maior número de íons, e devido

também ao fato dos eletrodos serem de maior tamanho e se utilizar um maior número

deles. Esta é uma das razões pelas quais esse tipo de bateria é capaz de fornecer

correntes de grande intensidade.

Não obstante o que acabamos de dizer, os receptores de rádios portáteis, tanto

de válvulas eletrônicas como transistorizados, não requerem correntes de alta

intensidade, razão pela qual a resistência interna das pilhas e baterias utilizadas pelos

mesmos não constitui um fator importante.

É conveniente ter em mente, portanto, que a resistência interna de uma pilha

não resulta do efeito comum causado pela fricção dos elétrons, mas sim pela

quantidade de íons que facilitam o intercâmbio de elétrons entre os elementos

químicos.

OBSERVAÇÃO IMPORTANTE

O estudo que fizemos nesta lição sobre as baterias ou acumuladores se refere

especificamente àquelas unidades existentes no mercado e prontas para serem postas

em uso.

É importante, entretanto, que você saiba que, após a fabricação da bateria ou

acumulador, a mesma é submetida na própria fábrica a várias cargas e descargas,

processo esse que se chama formação. A formação se destina a converter o material

ativo nas placas positivas em Peróxido de Chumbo, que é uma substância de cor

marrom-avermelhada, e a converter o material ativo das placas negativas em Chumbo

puro, que é uma substância de cor cinzento-escura. Somente, então, que a bateria

está pronta à ser usada para o fim a que se destina, mediante a adição do eletrólito à

mesma e observando as regras e instruções que explicamos nesta lição.

CUIDADOS NA MANUTENÇÃO

Para que a bateria possa funcionar em boas condições é preciso que a

mesma seja mantida em lugar ventilado, devendo sua superfície externa estar

sempre limpa e seca.

O nível do eletrólito deve ser mantido à um centímetro acima das placas.

Quando o nível está baixo, é preciso adicionar água destilada à bateria, não é

conveniente usar água potável, pois esta contém cloro e sais de ferro que

estragam rapidamente a bateria.

Os bornes e os terminais devem ser mantidos limpos, para evitar

resistência à passagem de corrente elétrica.

Os bornes devem estar firmemente apertados e recobertos com vaselina

para impedir a sulfatação.

62

Não elevar excessivamente o nível da solução, pois se isto acontecer,

haverá um transbordamento da solução ácida, que corroerá o suporte e

provocará descarga da bateria.

A bateria devidamente tratada pode prestar até 5 anos de serviço.

No decorrer do funcionamento da bateria nunca deve ser aproximado da

mesma fósforo aceso ou qualquer outra chama, pois a mistura de oxigênio e

hidrogênio que se produzem com o funcionamento da bateria é altamente

explosiva.

Para a bateria funcionar em perfeito estado ela deve estar sempre em

perfeito estado de carga.

Durante o carregamento da bateria é conveniente retirar as tampas dos

elementos a fim de deixar livre a saída aos gases que se formam.

18. USO DO MULTITESTE MULTÍMETRO

O multímetro é um dispositivo de várias funções, que permite a realização de

um grande número de medições de diferentes tipos. Dentre esses tipos podemos

destacar 4 que são fundamentais:

Tensões contínuas ( DCV ) e tensões alternadas (ACV).

Intensidades de correntes contínuas (DCA) e intensidades de correntes

alternadas (ACA).

Resistência OHM)

Continuidade

O multímetro é o instrumento mais usado para efetuar as medidas de ajuste e

verificação que são indispensáveis para garantir os pontos corretos de operação dos

circuitos e, assim, o bom funcionamento dos aparelhos ou máquinas, além de facilitar

a procura de defeitos durante a reparação de circuitos, aparelhos ou máquinas

danificadas.

TIPOS DE MULTITESTE

Analógicos São dotados de um ponteiro que se desloca ao longo de uma

escala graduada

Digitais O multímetro digital oferece praticamente as mesmas

possibilidades do analógico, porém, a vantagem de leitura direta, expressa por

números que aparecem num mostrador digital, e a melhor precisão na medição.

RECOMENDAÇÕES PARA O USO DO MULTÍMETRO

Durante toda a sua vida, na qual você irá usar o multiteste, antes de efetuar a

medição, para proteger o multímetro, você deverá seguir ou observar a seguinte rotina:

1- Selecionar o que você deseja medir: DCV; ACV; DCA; ACA; OHM;

2- Selecionar o valor máximo da escala a ser medida. (quando não se conhece o valor

a medir, para evitar danos no multiteste)

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3- Conectar os cabos de pontas de provas no multímetro observando sua utilização.

4- Observar a polaridade das pontas de provas em relação ao circuito de teste (caso

necessário) se o sinal for negativo inverter as pontas de provas.

1. Display digital

2. Chave seletora

3. Terminal imput amperes

4. Terminal comum

5. Terminal imput (voltagem/resistência/continuidade)

6. Escala () resistência

7. Escala (Volts) tensão contínua/alternada

8. Escala (amperes) corrente contínua/alternada

9. Teste continuidade

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19. TABELAS

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Principais bornes de ligação

Bomes Significado de ligação

1 Primário da bobina de ignição

4 Secundário da bobina de ignição

15 Saída positiva do comutador de ignição e partida

15a Saída positiva do comutador de ignição e partida, protegida por fusível

30a Positivo direto da bateria, protegido por fusível 31 Ponto massa e negativo da bateria

49 Positivo do relé dos indicadores de direção e luz de advertência (entrada)

49a Saída do relé dos indicadores de direção e luz de advertência (intermitente)

50 Saída positiva do comutador de ignição e partida, para alimentação do automático do

motor de partida

53 Primeira velocidade do motor do limpador do pára-brisa

53a Alimentação da parada automática do motor do limpador de pára-brisa

53b Segunda velocidade do motor do limpador do para-brisa

53c Alimentação da bomba do lavador do para-brisa

53e Positivo intermitente do motor do limpador do pára-brisa

54 Alimentação da luz do freio

56 Saída do interruptor das luzes para alimentação dos faróis alto/baixo

56a Alimentação dos fárois alto (protegido por fusível)

56b Alimentação dos fárois baixo (protegido por fusrvel)

58 Sarda do interruptor das luzes para alimentação das luzes de posição

58b Alimentação das luzes do painel, controlada pelo reostato

71 Massa de acionamento do relé da buzina

85 Negativo da bobina dos relés universais

86 Positivo da bobina dos relés universais

87 Saída de trabalho dos relés universais

G Sinal do sensor de nível de combustível (bóia)

L Colocado após o número de ligação, indica o circuito do lado esquerdo (exemplo: 58L)

NL Alimentação do farol de neblina

R Colocado após o número de ligação, indica o circuito do lado direito (exemplo: 58R)

Rf Alimentação do farol de marcha-à-ré

oL Sinal do interruptor da luz indicadora da pressão do óleo TG Sinal do sensor de

temperatura do motor B+ Saída positiva do alternador

0+ Alimentação da lâmpada de controle do alternador X Alimentação de acessórios

BLR Alimentação do indicador de direção direito

BLL Alimentação do indicador de direção esquerdo

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20. SIMBOLOGIA ELÉTRICA

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