Energia é tudo aquilo capaz de produzir calor, trabalho mecânico, luz, radiação etc. Em sentido geral, poderia ser definida como
substrato básico de todas as coisas, responsáveis por todos os processos de transformação, propagação e interação que ocorre no universo.
Energia Elétrica é um tipo especial de energia através da qual podemos obter os efeitos acima; ela é usada para transmitir e transformar a energia primária de fonte produtora que aciona geradores em outros tipos de energia que usamos em nossas residências.
“Podemos dizer que eletricidade é uma energia intermediaria entre a fonte produtora e a aplicação final. É uma das formas
mais convenientes de energia porque através de um simples ligar de uma chave temos à nossa disposição parte da energia
acionadora das turbinas, inteiramente silenciosa e não-poluidora.” Definição de Energia.
Eletrostática
Estuda os fenômenos relacionados às cargas elétricas em repouso.
CONSTITUIÇÃO DA MATÉRIA
• Átomo é constituído de elétrons (-), prótons (+) e nêutrons (sem carga elétrica).
• Fe=K Q1.Q2
• D2
• Fe= Força Elétrica
• Q1 e Q2=Carga elétrica • D= Distancia.
•O átomo é o menor elemento da matéria e é construído:
núcleo - parte central do átomo, formada de prótons e nêutrons.
prótons - partículas que têm carga positiva e, juntamente com os nêutrons, formam o núcleo
nêutrons - partículas que não têm nenhuma carga (neutras) e juntamente com os prótons, formam o núcleo.
elétrons - partículas que têm carga negativa e ficam em órbita em torno do núcleo.
Materiais
• Átomos, ou grupos de átomos chamados moléculas, podem ser considerados materiais. Os materiais são classificados em três grupos, segundo a facilidade que oferecem ao fluxo de eletricidade ou de elétrons livres. São eles:
Isolantes elétricos Condutores elétricos
Os corpos bons condutores e maus condutores:
“Corpos bons condutores são aqueles em que os elétrons externos, mediante um estimulo apropriado (atrito, contato ou campo magnético), podem ser retirados dos átomos”
Exemplo: platina, prata, cobre e alumínio.
“Os corpos maus condutores são aqueles em que os elétrons estão tão
rigidamente solidários aos núcleos que somente com grandes dificuldades podem ser retirados por estímulos exteriores”
Exemplo: porcelana, vidro, madeira.
Carga Elétrica: Diferença entre quantidade de prótons e elétrons.
Experimentalmente estabeleceu-se uma unidade para medir a carga elétrica, esta unidade chamou-se de “Coulomb”.
Então um elétron e= 1,6x10-19 Coulomb cujo o símbolo e C.
Carga Elétrica.
Conforme foi exposto, o elétron e próton são as cargas elementares e componentes do átomo.
Por convenção, estabeleceu-se que a carga elétrica do elétron seria negativa a do próton positiva, ou seja, cargas de polaridades
opostas.
Aproximando-se cargas de polaridade opostas, verifica-se uma força atrativa entre elas.
Assim, experimentalmente, estabeleceu-se uma unidade para medir a carga elétrica; esta unidade chamou-se “Coulomb”. A carga de 1 elétron é:
e= 1,6x10-19 coulombs
O físico Inglês Michael Faraday realizou uma experiência que
demonstra o poder de blindagem eletrostática das estruturas e capas metálicas. Ele construiu uma gaiola com metal, grande e isolada.
Entrou na gaiola com um eletroscópio e ordenou ao seu assistente que carregasse eletricamente a gaiola. Esta ficou tão carregada que dela saltavam faíscas. No entanto Faraday nada sofreu e nem o eletroscópio detectou qualquer carga.
Uma das aplicações dessa propriedade é a blindagem eletrostática. Em eletricidade, blindar significa isolar um corpo de influências elétricas. Assim, se queremos proteger um aparelho contra essas influências, colocamos sobre ele uma capa ou rede metálica. Como no interior da capa da rede metálica o campo elétrico é nulo, o aparelho não será afetado por nenhum efeito elétrico exterior.
Atrito Contato Indução
A eletrização de um corpo neutro pode ser obtida:
Eletrização dos Corpos
Retirando elétrons de seus átomos
Inserindo elétrons em seus átomos q . n Q em que: (carga de um elétron) n positivo = número de elétrons inseridos n negativo = número de elétrons retirados
C 10 x 6 , 1 q 19 Carga de um corpo:
Campo Elétrico: Conforme podemos verificar na figura abaixo
quando temos uma carga de prova ao seu redor será gerado um campo onde este atrairá outras cargas com objetivo de alcançar o equilíbrio eletrostático.
Existe uma região do espaço ao redor de uma carga elétrica na qual a carga faz sentir seu efeito de interação elétrica sobre outras cargas aí colocadas. Essa região recebe o nome de campo elétrico
Criado por cargas elétricas.
Representado por linhas de campo.
Símbolo E Unidade de Medida newton/coulomb [N/C] Grandeza Vetorial Campo Elétrico Campo Elétrico
Carga positiva Carga Negativa
2 d Q . K E em que:
K=9x109 N.m2/C2 (no vácuo e no ar)
Q = módulo da carga elétrica em [C] d = distância em [m]
Cargas de sinais contrários:
Conseqüência: Força de Atração
Cargas de mesmos sinais:
Conseqüência: Força de Repulsão
Carga Q numa região submetida a um campo elétrico E uniforme:
Q fica sujeita a uma força F F = Q . E em que:
Q = módulo da carga elétrica em [C] E = módulo do campo elétrico em [N/C]
Carga positiva força no mesmo sentido do campo. Carga negativa força no sentido contrário do campo.
Força Elétrica Símbolo F Unidade de Medida newton [N] Grandeza Vetorial Força Elétrica em que:
K=9x109 N.m2/C2 (no vácuo e no ar)
Lei de Coulomb
Interação dos campos elétricos das cargas
Forças de Atração ou Repulsão
2 B A d Q . Q . K F
Quando, entre dois pontos de um condutor, existe uma diferença entre a concentração de elétrons, isto é, de carga elétrica, diz-se que existe um potencial elétrico.
Por exemplo:
Uma pilha, bateria.
Carga imersa num campo elétrico fica sujeita a uma força.
Força Movimento Portanto:
Onde há campo elétrico, há potencial para realização de trabalho. Potencial Elétrico Símbolo V Unidade de Medida volt [V] em que:
K=9x109 N.m2/C2 (no vácuo e no ar)
Q = valor absoluto da carga elétrica em [C] d = distância em [m]
Carga positiva potencial positivo. Carga negativa potencial negativo.
Potencial
Depende da carga Q geradora do campo elétrico.
d Q . K V
O que é corrente elétrica?
É o deslocamento de cargas dentro de um condutor, quando existe uma diferença de potencial elétrico entre suas extremidades.
Ou seja, é o fluxo de cargas que atravessa a seção reta de um condutor, na unidade de tempo. Se existir este fluxo e for constante denomina-se de ampère a relação:
1 ampère = 1 Coulomb por segundo i = dq/dt. Intensidade de corrente elétrica:
Defini-se na pratica, o ampère como a intensidade de escoamento de 1 Coulomb em 1 segundo. Ou seja, corrente elétrica é um fluxo de elétrons.
Para haver corrente elétrica, é preciso que haja diferença de potencial em um condutor em circuito fechado para restabelecer o equilíbrio perdido. Se o circuito estiver aberto, teremos d.d.p, mas não corrente.
A diferença de potencial entre dois pontos de campo eletrostático é de 1 volt, quando o trabalho realizado contra as forças elétricas ao se deslocar uma carga entre esses dois pontos é de 1 joule por Coulomb.
Então, a diferença de potencial é medida em volts da mesma maneira que a f.e.m.
Numa instalação hidráulica, de modo análogo, para haver circulação de água, precisamos ter uma diferença de pressões.
Voltagem e Corrente
• Voltagem, às vezes chamada de força eletromotriz (f.em), é uma força elétrica, ou pressão, que ocorre quando os elétrons e os prótons são separados. Representada pela letra “V”, unidade de medida é o “volt”.
• Corrente elétrica, ou corrente, é o fluxo de cargas criado quando os elétrons se movem. Em circuitos elétricos, a corrente é criada pelo fluxo de elétrons livres. Representada pela letra “I”, unidade de medida é o corrente é o ampère (A).
Corrente Continua
A corrente contínua (DC) flui sempre na mesma direção e as voltagens da DC têm sempre a mesma polaridade. Um terminal é sempre positivo e o outro sempre negativo. Eles não se modificam nem invertem a polaridade.
Corrente Alternada
A corrente alternada (AC) e as voltagens variam com o tempo, mudando sua polaridade ou direção. A AC flui em uma direção, depois inverte essa direção e repete o processo. Ela é positiva em um terminal e negativa em outro e depois inverte sua polaridade.
Chama-se resistência elétrica a oposição interna do material a circulação das cargas.
Por isso, os corpos maus condutores têm resistência elevada e os bons condutores têm menor resistência.
Isso se deve às forças que mantêm os elétrons livres, agregados ao núcleo do material.
A unidade de resistência elétrica é o “ohm”, que corresponde à resistência de um fio de mercúrio a 00 C, com comprimento de
1,063m e uma seção de 1mm2. Equivalente a resistência elétrica de
elemento de circuito tal que uma diferença de potencial constante, igual a 1 volt aplicada aos terminais, faz circular no elemento uma corrente de 1 ampère.
A resistência do condutor depende de quatro fatores: •material;
•comprimento; •área da seção; •temperatura.
Resistividade especifica é a resistência unitária, ou seja, de condutor de 1 metro, com seção de 1mm2, à temperatura de 200 C. Seu símbolo é o “” ( ro ) e sua unidade é o
ohmXcm. O INPN indica com unidade de resistividade o ohmXmetro (Xm). Se
compararmos os condutores do mesmo comprimento e de mesma seção reta, sendo um de cobre e outro de ferro, verificamos que o de cobre oferece muito menos resistência a passagem da corrente do em relação ao condutor de ferro.
A resistência é diretamente proporcional ao comprimento e inversamente proporcional a área.
A resistência de condutor de seção uniforme, e expressa em ohms, é dado por: R= L/ S onde :
L= comprimento do condutor em metros.
S= seção reta do condutor em mm2.
RESISTÊNCIA ELÉTRICA
EXERCÍCIO 1
Qual a resistência de um fio de alumínio de 1KM de extensão de seção de 2,5mm2 a 150
C.
Dados:
Alumínio= 0,028Xmm2/m
Resposta:
R = L/ S => 0,028 X1000/2,5 = 11,2 . Qual seria para o cobre?
= 0,0178 Xmm2/m
R = L/ S => 0,0178 X1000/2,5 =7,12 . Pode-se usar a fórmula com:
S em mm2 ; = Xmm2/m
