Eletricidade I 02 5h1n4f
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- Pages: 43
Prof. Alberto Correia Tecnologia de Petróleo e Gás Engenharia de Produção Matemática Mestrado em Química – UFRN Esp. Eletrônica Industrial – CIE/EUA
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CONDUTORES ELÉTRICOS
Condutor elétrico é todo meio material onde as cargas elétricas encontram uma facilidade para se movimentarem. Os condutores podem ser encontrados nos estados sólido, liquido e gasoso. Nos condutores sólidos, os portadores de cargas elétricas são os elétrons. Como exemplo de condutor sólido temos os metais. Nos condutores líquidos, os portadores de cargas elétricas são os íons (cátions e ânions). Como exemplo temos as soluções iônicas. Nos condutores gasosos, os portadores de cargas elétricas são os elétrons e os íons. Como exemplo temos os gases ionizados.
ISOLANTES ELÉTRICOS Isolante elétrico é todo meio material onde as cargas elétricas encontram uma dificuldade para de movimentarem. Como exemplo temos a borracha, a madeira, etc.
CORRENTE ELÉTRICA Em um condutor elétrico metálico, os elétrons livres se movimentam desordenadamente. Quando este condutor é ligado aos pólos de um gerador, os elétrons livres se dirigem para o pólo positivo e o movimento, que era desordenado, a a ser um movimento ordenado. Então, temos: Corrente elétrica é um movimento organizado de partículas eletrizadas.
INTENSIDADE DE CORRENTE ELÉTRICA (i) A intensidade de corrente elétrica (i) mede a rapidez com que uma certa quantidade de carga elétrica (Q) atravessa uma secção transversal de um condutor elétrico.
TENSÃO ELÉTRICA (U) A tensão elétrica (U) mede a quantidade de energia que cada carga unitária retira do gerador ao atravessá-lo. A tensão elétrica também é conhecida como d.d.p. (diferença de potencial).
No circuito abaixo, temos uma bateria (gerador) e uma lâmpada. Dizer que a tensão da bateria é de 12V, significa dizer que toda carga unitária que atravessa a bateria retira dela 12 J de energia.
1- (UNITAU) – Numa secção transversal de um fio condutor a uma carga de 10C a cada 2,0s. A intensidade da corrente elétrica neste fio será:
a) 5,0mA b) 10mA c) 0,50 A d) 5,0A e) 10A
2- (AFA) – Num fio de cobre a uma corrente contínua de 20A. Isso quer dizer que, em 5,0s, a por uma secção reta do fio um número de elétrons igual a: (e=1,6.10 C) -19
a) 1,25.10 b) 3,25.10 c) 4,25.10 d)6,25.10 e) 7,00.10 20
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3- (UFGO) – Pela Secção reta de um fio, aram 5,0.1018 elétrons a cada 2,0s. Sabendo-se que a carga elétrica elementar vale 1,6.10-19C, pode-se afirmar que a corrente elétrica que percorre o fio tem intensidade: a) 500mA b) 800mA c) 160mA d)400mA e) 320mA
5- (UNISA) – A corrente elétrica nos condutores metálicos é constituída de: a) elétrons livres no sentido convencional. b) cargas positivas no sentido convencional. c) elétrons livres no sentido oposto ao convencional. d) cargas positivas no sentido oposto ao convencional. e) íons positivos e negativos fluindo na estrutura cristalizada do metal.
RESPOSTAS 1. ALTERNATIVA D 2. ALTERNATIVA D 3. ALTERNATIVA D 4. ALTERNATIVA C 5. ALTERNATIVA C
Resistência
Quando há movimentação de cargas através de qualquer material, existe uma força de oposição em muitos aspectos semelhante ao atrito mecânico. Esta oposição, resultado das colisões entre elétrons e entre elétrons e átomos do material, converte energia elétrica em calor e é chamada “resistência” do material. Ou seja, a resistência é a propriedade dos materiais de se opor ou resistir ao movimento dos elétrons. Assim, para que elétrons possam ar através de um material é necessária a aplicação de uma tensão para fazer ar a corrente. A unidade de medida da resistência é o ohm (Ω).
Um resistor (frequentemente chamado de resistência, que é na verdade a sua medida) é um dispositivo elétrico muito utilizado em eletrônica, ora com a finalidade de transformar energia elétrica em energia térmica por meio do efeito joule, ora com a finalidade de limitar a corrente elétrica em um circuito. Resistores são componentes que têm por finalidade oferecer uma oposição à agem de corrente elétrica, através de seu material.
O inverso da resistência é denominado “condutância” (G) e a unidade utilizada no SI é denominada “Siemens”. Matematicamente tem-se que:
G=1/R
Determinação da resistência de um elemento Em um condutor elétrico ou em qualquer outro elemento, o valor de resistência pode ser encontrado com a área da seção transversal (S), com o comprimento do condutor (l) e com o valor da resistividade do material através da expressão abaixo.
Variação da resistência com a temperatura
A resistência de um condutor varia com a temperatura. No caso dos metais a resistência aumenta quando a temperatura aumentar. Mas, há certas substâncias cuja resistência diminui à medida que a temperatura aumenta. Pode ser citado como exemplo o carbono e o telúrio ou semicondutores (silício e germânio). Existem também ligas metálicas cuja resistência não varia com a temperatura. Como exemplo pode ser citado o constantan (composta de níquel, cobre e zinco), a manganina (composta de cobre e manganês) e a niquelina (composta de cobre, manganês e níquel).
Associação de Resistores Nesta seção, discutem-se três tipos de associação de resistores e a forma de obtenção da resistência equivalente. Os três tipos de associação são: Série; Paralela; Mista.
Associação Série
As principais características de uma associação de resistores em série são as seguintes:
A corrente que a por todos os resistores é a mesma;
A resistência equivalente do conjunto é a soma das resistências associadas;
A queda de tensão em cada resistência é proporcional ao valor da resistência analisada.
Associação Paralela
Analisando de forma semelhante o que foi feito para a associação em série, as principais características de uma associação de resistores em paralelo são as seguintes:
A tensão em todos os resistores é a mesma;
O inverso da resistência equivalente do conjunto é a soma dos inversos das resistências associadas;
A corrente em cada resistência é proporcional ao inverso do valor da resistência em cada ramo da Figura.
1 / Req = (1 / R1) + (1 / R2) + (1 / R3) + (1 / R4) ..
OBS: Quando se trabalha com apenas dois resistores em paralelo, podemos utilizar a equação abaixo: Req = (R1 . R2) / (R1 + R2)
Associação Mista É o tipo de associação que há a mistura de associação em série e em paralelo, assim como mostra o esquema abaixo:
Divisão de Tensão A regra do divisor de tensão se aplica a componentes (resistores) conectados em série, como no caso do circuito mostrado na Figura abaixo, e se destina a determinar a tensão sobre cada componente individual. A resistência equivalente para os terminais x-y é mostrada na Figura, sendo dada pela relação:
Divisão de Corrente Analogamente ao caso de resistências em série, a regra do divisor de corrente se aplica a componentes (resistores) conectados em paralelo, como no caso do circuito mostrado na Figura abaixo, e se destina a determinar a corrente circulando cada componente individual, sendo dada pela relação:
Leis de Kirchhoff As duas leis experimentais de Kirchhoff estão entre os teoremas mais utilizados para analisar circuitos e, em sua extensão, redes elétricas.
Primeira Lei – Lei dos Nós A primeira lei de Kirchhoff é chamada de Lei dos Nós pode ser enunciada como: “A soma
das correntes que entra em um nó é igual à soma das correntes que saem do mesmo nó”.
Segunda Lei – Lei das Malhas A segunda lei de Kirchhoff é chamada de Lei das malhas e pode ser enunciada como: “A
soma algébrica das tensões em uma malha é igual a zero”.
Calcular a resistência equivalente:
Calcular a resistência equivalente:
IMPORTANTE:
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CONDUTORES ELÉTRICOS
Condutor elétrico é todo meio material onde as cargas elétricas encontram uma facilidade para se movimentarem. Os condutores podem ser encontrados nos estados sólido, liquido e gasoso. Nos condutores sólidos, os portadores de cargas elétricas são os elétrons. Como exemplo de condutor sólido temos os metais. Nos condutores líquidos, os portadores de cargas elétricas são os íons (cátions e ânions). Como exemplo temos as soluções iônicas. Nos condutores gasosos, os portadores de cargas elétricas são os elétrons e os íons. Como exemplo temos os gases ionizados.
ISOLANTES ELÉTRICOS Isolante elétrico é todo meio material onde as cargas elétricas encontram uma dificuldade para de movimentarem. Como exemplo temos a borracha, a madeira, etc.
CORRENTE ELÉTRICA Em um condutor elétrico metálico, os elétrons livres se movimentam desordenadamente. Quando este condutor é ligado aos pólos de um gerador, os elétrons livres se dirigem para o pólo positivo e o movimento, que era desordenado, a a ser um movimento ordenado. Então, temos: Corrente elétrica é um movimento organizado de partículas eletrizadas.
INTENSIDADE DE CORRENTE ELÉTRICA (i) A intensidade de corrente elétrica (i) mede a rapidez com que uma certa quantidade de carga elétrica (Q) atravessa uma secção transversal de um condutor elétrico.
TENSÃO ELÉTRICA (U) A tensão elétrica (U) mede a quantidade de energia que cada carga unitária retira do gerador ao atravessá-lo. A tensão elétrica também é conhecida como d.d.p. (diferença de potencial).
No circuito abaixo, temos uma bateria (gerador) e uma lâmpada. Dizer que a tensão da bateria é de 12V, significa dizer que toda carga unitária que atravessa a bateria retira dela 12 J de energia.
1- (UNITAU) – Numa secção transversal de um fio condutor a uma carga de 10C a cada 2,0s. A intensidade da corrente elétrica neste fio será:
a) 5,0mA b) 10mA c) 0,50 A d) 5,0A e) 10A
2- (AFA) – Num fio de cobre a uma corrente contínua de 20A. Isso quer dizer que, em 5,0s, a por uma secção reta do fio um número de elétrons igual a: (e=1,6.10 C) -19
a) 1,25.10 b) 3,25.10 c) 4,25.10 d)6,25.10 e) 7,00.10 20
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3- (UFGO) – Pela Secção reta de um fio, aram 5,0.1018 elétrons a cada 2,0s. Sabendo-se que a carga elétrica elementar vale 1,6.10-19C, pode-se afirmar que a corrente elétrica que percorre o fio tem intensidade: a) 500mA b) 800mA c) 160mA d)400mA e) 320mA
5- (UNISA) – A corrente elétrica nos condutores metálicos é constituída de: a) elétrons livres no sentido convencional. b) cargas positivas no sentido convencional. c) elétrons livres no sentido oposto ao convencional. d) cargas positivas no sentido oposto ao convencional. e) íons positivos e negativos fluindo na estrutura cristalizada do metal.
RESPOSTAS 1. ALTERNATIVA D 2. ALTERNATIVA D 3. ALTERNATIVA D 4. ALTERNATIVA C 5. ALTERNATIVA C
Resistência
Quando há movimentação de cargas através de qualquer material, existe uma força de oposição em muitos aspectos semelhante ao atrito mecânico. Esta oposição, resultado das colisões entre elétrons e entre elétrons e átomos do material, converte energia elétrica em calor e é chamada “resistência” do material. Ou seja, a resistência é a propriedade dos materiais de se opor ou resistir ao movimento dos elétrons. Assim, para que elétrons possam ar através de um material é necessária a aplicação de uma tensão para fazer ar a corrente. A unidade de medida da resistência é o ohm (Ω).
Um resistor (frequentemente chamado de resistência, que é na verdade a sua medida) é um dispositivo elétrico muito utilizado em eletrônica, ora com a finalidade de transformar energia elétrica em energia térmica por meio do efeito joule, ora com a finalidade de limitar a corrente elétrica em um circuito. Resistores são componentes que têm por finalidade oferecer uma oposição à agem de corrente elétrica, através de seu material.
O inverso da resistência é denominado “condutância” (G) e a unidade utilizada no SI é denominada “Siemens”. Matematicamente tem-se que:
G=1/R
Determinação da resistência de um elemento Em um condutor elétrico ou em qualquer outro elemento, o valor de resistência pode ser encontrado com a área da seção transversal (S), com o comprimento do condutor (l) e com o valor da resistividade do material através da expressão abaixo.
Variação da resistência com a temperatura
A resistência de um condutor varia com a temperatura. No caso dos metais a resistência aumenta quando a temperatura aumentar. Mas, há certas substâncias cuja resistência diminui à medida que a temperatura aumenta. Pode ser citado como exemplo o carbono e o telúrio ou semicondutores (silício e germânio). Existem também ligas metálicas cuja resistência não varia com a temperatura. Como exemplo pode ser citado o constantan (composta de níquel, cobre e zinco), a manganina (composta de cobre e manganês) e a niquelina (composta de cobre, manganês e níquel).
Associação de Resistores Nesta seção, discutem-se três tipos de associação de resistores e a forma de obtenção da resistência equivalente. Os três tipos de associação são: Série; Paralela; Mista.
Associação Série
As principais características de uma associação de resistores em série são as seguintes:
A corrente que a por todos os resistores é a mesma;
A resistência equivalente do conjunto é a soma das resistências associadas;
A queda de tensão em cada resistência é proporcional ao valor da resistência analisada.
Associação Paralela
Analisando de forma semelhante o que foi feito para a associação em série, as principais características de uma associação de resistores em paralelo são as seguintes:
A tensão em todos os resistores é a mesma;
O inverso da resistência equivalente do conjunto é a soma dos inversos das resistências associadas;
A corrente em cada resistência é proporcional ao inverso do valor da resistência em cada ramo da Figura.
1 / Req = (1 / R1) + (1 / R2) + (1 / R3) + (1 / R4) ..
OBS: Quando se trabalha com apenas dois resistores em paralelo, podemos utilizar a equação abaixo: Req = (R1 . R2) / (R1 + R2)
Associação Mista É o tipo de associação que há a mistura de associação em série e em paralelo, assim como mostra o esquema abaixo:
Divisão de Tensão A regra do divisor de tensão se aplica a componentes (resistores) conectados em série, como no caso do circuito mostrado na Figura abaixo, e se destina a determinar a tensão sobre cada componente individual. A resistência equivalente para os terminais x-y é mostrada na Figura, sendo dada pela relação:
Divisão de Corrente Analogamente ao caso de resistências em série, a regra do divisor de corrente se aplica a componentes (resistores) conectados em paralelo, como no caso do circuito mostrado na Figura abaixo, e se destina a determinar a corrente circulando cada componente individual, sendo dada pela relação:
Leis de Kirchhoff As duas leis experimentais de Kirchhoff estão entre os teoremas mais utilizados para analisar circuitos e, em sua extensão, redes elétricas.
Primeira Lei – Lei dos Nós A primeira lei de Kirchhoff é chamada de Lei dos Nós pode ser enunciada como: “A soma
das correntes que entra em um nó é igual à soma das correntes que saem do mesmo nó”.
Segunda Lei – Lei das Malhas A segunda lei de Kirchhoff é chamada de Lei das malhas e pode ser enunciada como: “A
soma algébrica das tensões em uma malha é igual a zero”.
Calcular a resistência equivalente:
Calcular a resistência equivalente:
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