Eletricidade Básica

Eletricidade Básica

1. Eletrostática

   • O termo eletrostática refere-se à eletricidade estática, isto é, cargas elétricas em repouso
   • Os fenômenos eletrostáticos constituem a base para o estudo da eletricidade que permite entender a sua natureza e sua presença no nosso dia a dia

2. Teoria eletrônica da matéria

   • Os fenômenos da eletricidade eram conhecidos desde a antiguidade, porém sem aplicabilidade. No século VII a.C., Tales, na cidade de Mileto – Grécia – observou que uma substância chamada âmbar, quando atritada, adquiria a propriedade de atrair outros corpos. Âmbar, em grego, significa elektron, motivo pelo qual os fenômenos daí originados denominam-se fenômenos elétricos, e a ciência que os estuda denomina-se eletricidade.

3. Matéria e substância

   • Aquilo que constitui todos os corpos e pode ser percebido por qualquer um dos nossos sentidos, é matéria. A madeira de que é feita a mesa e o vidro de que se faz o bulbo de uma lâmpada, é matéria. Dessa forma, percebemos que o nome matéria se relaciona com uma variedade grande de coisas.

4. Moléculas e átomos

   • Qualquer substância é formada por partículas muito pequenas e invisíveis, mesmo com auxílio de microscópios, chamadas de moléculas. A molécula é a menor parte em que se pode dividir uma substância, e que apresenta todas as suas características. Por exemplo, uma molécula de água é a menor quantidade de água que pode existir.

5. Carga elétrica (Q)

   • Existem dois tipos de cargas elétricas na natureza, convencionalmente chamadas de cargas positivas e de cargas negativas. Os portadores de cargas elétricas são partículas elementares, em particular, aquelas que constituem os átomos: elétrons e prótons.

6. Condutores e isolantes

   • Em todos os átomos existe uma força de atração entre prótons e elétrons que mantém a órbita dos elétrons em torno do núcleo. Entretanto, existem átomos cujos elétrons estão firmemente ligados às suas órbitas e outros com condições de se deslocarem de uma órbita para outras. Os primeiros elétrons denominamos elétrons presos e os outros elétrons livres.

7. Princípios da eletrostática

   • a) Princípios da atração e repulsão Da observação experimental, pode-se obter a chamada Lei de DuFay: “Corpos eletrizados com cargas de mesmo sinal repelem-se. Corpos eletrizados com cargas de sinais contrários atraem- se.”
   • b) Princípio da conservação de cargas elétricas Num sistema eletricamente isolado, a soma algébrica das cargas elétricas permanece constante. Um sistema eletricamente isolado é um conjunto de corpos que não troca cargas elétricas com o meio exterior

8. Leis de Coulomb

   • O estudo correto das forças que se manifestam entre as cargas elétricas foi feito experimentalmente por Charles Augustin Coulomb. Segundo Coulomb, a intensidade da força de atração ou repulsão entre duas cargas elétricas: * É diretamente proporcional à quantidade de carga de cada corpo e, portanto, ao seu produto. * É inversamente proporcional ao quadrado da distância entre as cargas. * Depende do meio onde estão colocadas as cargas.

9. Campo elétrico

   • Campo elétrico é a região do espaço ao redor de uma carga elétrica, em que esta exerce efeitos eletrostáticos. A carga geradora do campo é denominada carga fonte (Q). Uma carga de valor pequeno (que não altere o campo da carga fonte) usada para detectar o campo gerado é denominada carga de prova (q).

10. Potencial elétrico

    • Potencial elétrico é a capacidade que uma carga elétrica tem de realizar trabalho através de seu campo elétrico. Cargas elétricas deslocam-se dos maiores potenciais para os menores potenciais elétricos. A diferença de potencial elétrico entre dois pontos (ddp) é chamada de tensão elétrica cuja unidade é o volt (joule/coulomb) e indica a capacidade de os elétrons realizarem trabalho no seu deslocamento entre esses pontos.

11. Descargas atmosféricas

    • Pesquisas comprovam que as descargas atmosféricas ocorrem devido a um processo de eletrização por atrito entre as partículas de água que compõem as nuvens, provocadas por ventos de forte intensidade. Este atrito dá às nuvens uma característica bipolar,

12. Para-raios

    • As descargas atmosféricas causam sérias perturbações nas redes aéreas de transmissão e distribuição de energia elétrica, além de provocarem danos materiais nas construções atingidas por elas, sem contar os riscos de morte a que as pessoas e animais são submetidos. Induzem, também, a surtos de tensão que chegam a milhares de volts nas redes aéreas de transmissão e distribuição das concessionárias de energia elétrica, obrigando a utilização de cabos-guarda ao longo das linhas de tensão mais elevadas e para-raios para a proteção de equipamentos instalados nesses sistemas.

13. Eletrodinâmica

    • Definição
      • A eletrodinâmica estuda os elétrons e seus efeitos em movimento. Para que possamos estudá-la, devemos ter um bom entendimento da teoria eletrostática, mais especificamente sobre a teoria da matéria, condutores e isolantes, campo elétrico e potencial elétrico • A eletrodinâmica é o ramo da Física que estuda as cargas elétricas em movimento. Os principais conceitos estudados nessa área são a corrente elétrica (i), a resistência elétrica (R) e a potência elétrica (P).
    • Grandezas fundamentais do circuito elétrico
      • A compreensão de tensão, corrente e resistência elétrica é de vital importância para o entendimento dos princípios eletrodinâmicos.
    • Tensão elétrica
      • Tensão é a força que impulsiona os elétrons através de um condutor, realizando trabalho. Sua unidade é o volt, que é definido como a diferença de potencial (ddp) entre dois pontos, necessária para realizar um trabalho de 1 joule, transferindo uma carga de 1 coulomb de um ponto a outro: 1 V = 1 J/C.
    • Corrente elétrica
      • Corrente elétrica em um condutor é o movimento ordenado de suas cargas livres, devido à ação de um campo elétrico estabelecido no seu interior pela aplicação de uma ddp entre dois pontos desse condutor. • O sentido da corrente é convencionado como o deslocamento das cargas livres positivas do condutor. É chamada corrente convencional a corrente de cargas positivas num condutor metálico, enquanto a corrente real é a corrente das cargas livres negativas, isto é, dos elétrons,
    • Resistência elétrica
      • É a dificuldade que um material condutor apresenta à passagem da corrente elétrica. A resistência de um condutor é dada pela constante de proporcionalidade igual à razão entre a tensão mantida entre os terminais deste condutor e a intensidade da corrente por ela ocasionada, Sua unidade é o ohm (Ω), onde 1 Ω = 1 V/A.
    • Elementos de um circuito elétrico
      • Para que possamos obter a corrente elétrica, necessitamos de uma fonte geradora de energia elétrica (gerador), um receptor para utilizar a energia produzida, e condutores para realizarmos a ligação desses elementos em um circuito fechado.
      • Gerador/Receptor/Dispositivos de manobra/Dispositivos de proteção
    • Fontes de energia
      • Há no planeta diversos tipos de fontes energéticas. Tais fontes podem ser classificadas como fonte de energias renováveis e outras não renováveis. Podemos também classifica-las como energias de fontes primárias, como a água, o vento, a radiação solar ou fontes secundárias como o petróleo. • Cada país constrói sua matriz de fontes de energia conforme suas características climática, geológicas e geográficas.
    • Associação de resistores
      • Podemos associar resistores em série, em paralelo ou de forma mista, combinando as duas formas anteriores.
        • Associação em série / Associação em paralelo
    • Circuitos elétricos
      • A ligação entre elementos elétricos, tais como interruptores, fontes de energia, resistores, indutores, capacitores, transistores e outros, de tal forma a criarem um caminho fechado para a circulação de corrente, caracterizam um circuito elétrico. Tais circuitos elétricos seguem leis específicas para seu entendimento, conhecidas como leis de Kirchhoff.
        • 1ª LEI - a soma das correntes que chegam a um nó do circuito é igual à soma das correntes que saem do nó, conforme a Figura 9. Observe que I1 = I2 + I3.
        • 2ª LEI - o somatório das quedas de tensão em um caminho fechado é igual a zero. Por exemplo, na Figura 11 a soma dos produtos das correntes pelas resistências (quedas de tensão) em cada malha do circuito é igual à tensão aplicada a esta malha.
    • Potência e energia elétrica
      • POTÊNCIA
        • Potência é a relação entre o trabalho realizado e o tempo gasto para realizá-lo. Sua unidade é o watt (W), e sua medição se dá através do wattímetro
      • Energia Elétrica
        • Matematicamente, a energia pode ser expressa pelo produto da potência pelo tempo. Sua unidade é o joule (J), existindo subunidades como o Wh (watt-hora) ou kWh (quilowatt-hora), e sua medição se dá através de um medidor de kWh..
    • Lei de Joule
      • A lei de Joule é uma lei física que expressa a relação entre o calor gerado e a corrente elétrica que percorre um condutor em determinado tempo.
      • A energia potencial elétrica (W) dissipada num resistor por efeito joule, é diretamente proporcional à resistência do resistor, ao tempo de duração da corrente e ao quadrado da intensidade da corrente
      • Resistores são dispositivos usados para controlar a passagem de corrente elétrica em circuitos elétricos por meio do efeito Joule, que converte energia elétrica em energia térmica.