Circuito Elétrico ( 6º )

Circuito Elétrico ( 6º )

1. Eletrostática: estuada as cargas elétricas em repouso

   • Eletrização de Corpos: A carga "Q" de um corpo pode ser calculada multiplicando "q" de um elétron pelo número "n" de elétrons inseridos ou retirados do corpo e sua equação é " Q = n . q "
     • Processo de Eletrização: Atrito, Contato e Indução.
     • Condutores e Isolantes: Quanto mais afastado do núcleo está um elétron, maior é a sua energia, porém mais fracamente ligado ao átomo ele está.
       • Condutores: Cobre e Alumínio, nos condutores metálicos, a condução da eletricidade dá-se basicamente pela movimentação de elétrons.
       • Isolantes: São aqueles que não conduzem eletricidade, como Ar, Borracha e Vidro.
       • Campo Elétrico: Uma carga cria ao seu redor um campo elétrico "E" que pode representar por linhas de campo sendo que sua unidade de medida é Newton / Coulomb ( N/C ).
         • Se a Carga é Positiva, o campo é "divergente", isto é as linhas de Campo saem da carga.
         • Se a carga é Negativa, o Campo é convergente, isto é, as linhas de campo chegam à carga.
         • Para calcular o Campo Elétrico segue a equação: " E = K . Q / d² "; em que: K = 9 . 10 ^ 9; Q = módulo da carga elétrica em Coulomb [ C ]; d = distância em metro.
         • Força Elétrica: considerando uma região submetida a um Campo Elétrico e colocando uma carga "Q" num ponto dessa região essa carga ficará sujeita a uma força "F".
           • sua unidade de medida é o "N" e seu modulo pode ser calculado por " F = Q . E "
             • se a carga é Positiva, a força age no mesmo sentido da linha de campo, e se a carga é Negativa, a força age no sentido contrário ao da linha de campo na realidade essa força que age na carga é de Atração ou Repulsão entre "Q" e a carga geradora desse campo elétrico.
           • Potencial Elétrico: Vimos que numa região submetida a um campo elétrico, uma carga fica sujeita a uma força, fazendo com que ela se movimente. Isso significa que em cada ponto dessa região existi um potencial para a realização de trabalho, independente de carga ali colocada.
             • O símbolo de Potencial Elétrico é V e sua unidade de medida é volt ( V ). Na realidade, esse potencial depende da carga Q geradora do campo elétrico, sendo que, quanto maior a distância d entre o ponto considerado e a carga geradora, menor é o potencial elétrico "V".
               • O Potencial Elétrico é uma grandeza escalar, podendo ser positivo ou negativo, dependendo da carga ser positiva ou negativa. Matematicamente: V = K . Q / d ( V)
   • Eletrização de Corpos: Q = n . q ( C ). Campo Elétrico: E = K . Q / d² ( N / C ). Força Elétrica: F = Q . E ( N ). Potencial Elétrico: V = K . Q / d ( V ). Condutores : Cobre e Alumínio. Isolantes: Ar, Borracha e Vidro.

2. A carga elétrica é simbolizada pela letra "q" e sua unidade de medida é o Coulomb o módulo da carga elétrica de um próton e de um elétron vale " q = 1,6 . 10 ^ -19 C."

3. Constante K = 9 . 10 ^ 9 N.m² / C². ( no vácuo e no Ar )

4. Cargas de mesmo sinais + +, - - Repulsão Cargas de sinais contrário + - Atração.

5. Eletrodinâmica: Estuda o comportamento das cargas elétricas em movimento.

   • Diferença de Potencial ou Tensão : seja uma região submetida a um campo Elétrico "E" criado por uma carga "Q" positiva que é responsável por conduzir a corrente elétrica até o consumidor ou carga e retornar para o potencial menor da bateria ou fonte.
     • Tensão Elétrica: A diferença de potencial elétrico entre dois pontos é denominada Tensão Elétrica, podendo ser simbolizada pelas letras "V", "U" ou "E", cuja unidade de medida é também o volt ( V ).
       • Matematicamente, tem-se: E = Vb - Va ou V = Vb - Va . Num circuito indica-se uma tensão por uma seta voltada para o ponto de Maior potencial +, Vb > Va.
     • Corrente Elétrica: O conceito de diferença de potencial elétrico e movimento de carga elétrica leva-nos à eletrodinâmica, isto é, ao estudo das cargas elétricas em movimento.
       • Aplicando uma diferença de potencial num condutor metálico, os seus elétrons livres movimentam-se de forma ordenada no sentido contrário ao do campo elétrico essa movimentação de elétrons denomina-se corrente elétrica, que pode ser simbolizada por "i" ou "I", sendo que sua unidade de medida é o Ampère ( A ).
       • Intensidade da corrente elétrica:

6. Bipolos Gerador e Receptor: denomina-se bipolo qualquer dispositivo formado por dois terminais.

   • Se o bipolo eleva o potencial elétrico do circuito, ou seja, se a corrente entra no dispositivo pelo pólo de "menor" potencial e sai pelo pólo de "maior" potencial, o dispositivo é chamado de gerador ou bipolo ativo, como a fonte de alimentação. ou seja ( se a seta da voltagem "V" estiver no mesmo sentido da corrente o bipolo é chamado de "gerador" ou "bipolo ativo" como bateria e alternadores )
     • Se o Bipolo provoca queda de potencial elétrico no circuito, ou seja, se a corrente entra no dispositivo pelo pólo de "maior" potencial e sai pelo pólo de "menor" potencial, o dispositivo é chamado de "receptor" ou "bipolo passivo", como a lâmpada. ou seja ( se a seta da voltagem "V" estiver no sentido contrario da corrente o bipolo é chamado de "receptor" ou "bipolo passivo" como lâmpada , resistência. )
     • Potencial de Referencia: é sempre estabelecer um ponto cujo o potencial elétrico servirá de referencia para a medida das das tensões.
       • Em geral, a referencia é o pólo negativo da fonte de alimentação, que pode ser considerado um ponto de potencial zero, fazendo com que a tensão entre qualquer outro ponto do circuito e essa referencia seja o próprio potencial elétrico do ponto considerado. Assim, se "Va" é a referencia, a tensão "Vba" entre os pontos "B" e "A" é dado por: "Vba = Vb - Va = Vb - 0 = Vb", A essa referencia damos o nome de terra ou GND ( do inglês, ground ).
       • Instrumentos de Medidas Elétricas: servem para mensurar grandezas físicas. Os valores medidos podem ser obtidos de forma analógica ou digital.

7. Resistência Elétrica e Leis de Ohms: A resistência é característica dos materiais, que representa a oposição à passagem da corrente elétrica.

   • Essa oposição à condução da corrente elétrica é provocada, principalmente, pela dificuldade de os elétrons livres se movimentarem pela estrutura atômica dos materiais.
   • A resistência elétrica é representada pela letra "R" e sua unidade de medida é "Ohm". O valor da resistência elétrica depende basicamente da natureza dos materiais, de suas dimensões e da temperatura. O choque dos elétrons com os átomos provoca a transferência de parte da sua energia para eles, que passam a vibrar com mais intensidade, aumentando a temperatura do material. Esse aumento de temperatura do material devido à passagem da corrente elétrica é denominado "efeito joule." A lâmpada da lanterna comporta-se como uma resistência elétrica. O aumento da temperatura por efeito joule leva seu filamento interno à incandescência, transformando parte da energia elétrica em calor e parte em radiação luminosa.
     • 1ª Lei de Ohm: Uma resistência comporta-se como o bipolo passivo, isto é, consome a energia elétrica fornecida por uma fonte de alimentação, provocando queda de potencial no circuito quando uma corrente passa por ela. A intensidade dessa corrente "I" depende do valor da tensão "V" aplicada e da própria resistência "R". A relação entre "Tensão, Corrente e Resistência" é denominado Primeira Lei de Ohm, cuja expressão matemática é: "V = R . I"
       • Condutância: É outra característica dos materiais e, ao contrário da resistência, expressa a facilidade com que a corrente elétrica pode atravessá-los. Assim, a expressão da "condutância" é o inverso da resistência, sendo simbolizada pela letra "G", cuja unidade de medida é 1/ohm ou siemens. Matematicamente: "G = 1/R."
         • Curto - Circuito: Quando ligamos um condutor ( R=0 ) diretamente entre os pólos de uma fonte de alimentação ou de uma tomada da rede elétrica, a corrente tende a ser extremamente elevada. Essa condição é denominada "curto - circuito", devendo ser evitada, pois a corrente alta produz um calor intenso por efeito joule, podendo danificar a fonte de alimentação ou provocar incêndio na instalação elétrica. Por isso, é comum as fontes de alimentação possuírem internamente circuitos de proteção contra "curto - circuito" e/ou "circuitos limitadores de corrente." É oque ocorre também com as instalações elétricas, que possuem fusíveis que queimam ou disjuntores que se desarmam na ocorrência de uma elevação brusca da corrente, protegendo toda a fiação da instalação.
       • Resistências Fixas: Resistor é um dispositivo cujo valor de resistência, sob condições normais, permanece constante.
         • Das características dos resistores, duas merecem uma explicação adicional: 1ª-Potência: Podemos dizer que ela está relacionada ao efeito joule, isto é, ao aquecimento provocado pela passagem da corrente pela resistência. Por isso, o fabricante informa qual é a potência máxima que o resistor suporta sem alterar o seu valor além da tolerância prevista e sem danificá-lo. 2ª- Os resistores não são componentes ideais. Por isso, os fabricantes fornecem o seu valor nominal "Rn" acompanhado de uma tolerância "r%", que nada mais é do que a sua margem de erro. Num esquema elétrico, ao identificar o valor de um resistor, é comum substituir a vírgula pela letra "R" ou por um prefixo métrico. Na prática, isso é feito para evitar que uma falha de impressão na vírgula ou uma mancha resultem na leitura errada do valor do resistor: ex: " 2,7 ohms = 2R7 ohms ou 2R7.
           • Resistência Variáveis: