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Instalações Elétricas

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Academic year: 2022

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Instalações Elétricas

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• A eletricidade é invisível, o que percebemos é o seu efeito.

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• Efeitos devido:

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Tensão e corrente elétrica

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Tensão e corrente elétrica

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Tensão e corrente elétrica

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Potência elétrica

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Potência elétrica

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Potência elétrica

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Potência elétrica

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Potência elétrica

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Potência elétrica

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Frequência (f )

• Embora a frequência seja uma grandeza que comparece na maioria dos aparelhos elétricos nos valores 50/60 e na unidade hertz (Hz) ela não é usada somente na eletricidade. Nesse caso, ela se refere a uma característica da corrente elétrica alternada obtida com as usinas

geradoras de eletricidade.

• No Brasil, a frequência da corrente alternada é de 60 hertz, ou seja, 60 ciclos por segundos. Há países como Portugal e o Paraguai onde a frequência é de 50 hertz.

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1. Em qual situação um movimento é chamado periódico? Dê exemplos.

- Quando o movimento se repete no mesmo intervalo de tempo. Rotação CDs, movimento dos planetas,...

2. Dado um relógio, determine o período e a frequência do ponteiro:

a) dos segundos; T = 60s

b) dos minutos; T = 3600s

c) das horas. T = 12 horas = 43200s

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O que é uma Instalação Elétrica?

• Uma instalação elétrica é definida pelo conjunto de materiais e

componentes elétricos essenciais ao funcionamento de um circuito ou sistema elétrico.

• As instalações elétricas são projetadas de acordo com normas e

regulamentações definidas, principalmente, pela Associação Brasileira de Normas Técnicas, ABNT.

• A legislação pertinente visa a observâncias de determinados

aspectos, bem como, Segurança, Eficiência e Qualidade Energética, etc.

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• Todo aparelho elétrico tem um folheto com instruções de uso e informações sobre as

condições de seu funcionamento. Muitas vezes, elas também aparecem nas "chapinhas" fixadas nos próprios aparelhos.

• Você vai escolher pelo menos 5 aparelhos elétricos de sua casa e anotar todas as

informações que estão nas suas "chapinhas".

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CIRCUITO ELÉTRICO

Circuito elétrico é um caminho fechado por onde pode circular a corrente elétrica.

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CIRCUITO ELÉTRICO

• Os circuitos elétricos podem assumir as mais diversas formas, com o objetivo de produzir os efeitos desejados, tais como: luz, som, calor e movimento.

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COMPONENTES DO CIRCUITO ELÉTRICO

• O circuito elétrico mais simples que se pode “realizar” é constituído de três componentes:

• Fonte geradora.

• Carga.

• Condutores.

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CARGA

• A carga (também denominada de “consumidor” ou “ receptor” de energia elétrica) é o componente do circuito elétrico que transforma a energia elétrica fornecida pela fonte geradora em outro tipo de

energia (mecânica, luminosa, térmica etc).

• As cargas são objetivo fim de um circuito. Os circuitos elétricos são constituídos visando o funcionamento da carga. São exemplos de carga :

Lâmpada: transforma energia elétrica em luminosa (e térmica, pois também produz calor).

Motor: transforma energia elétrica em mecânica (movimento de um eixo).

Rádio: transforma energia elétrica em sonora.

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FONTE GERADORA

• Todo circuito elétrico necessita de uma fonte geradora que forneça um valor de tensão necessário para a existência de corrente elétrica.

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CONDUTORES

• Constituem o elo de ligação entre a fonte geradora e a carga. São utilizados como meio de transporte para a corrente elétrica.

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FUNÇÃO DO DISPOSITIVO DE MANOBRA

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CONDUTOR ELÉTRICO

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RESISTÊNCIA ELÉTRICA DOS CORPOS _ SEGUNDA LEI DE OHM

• Todo material condutor oferece resistência a passagem da corrente elétrica, e esta resistência depende dos seguintes fatores: área de secção transversal, comprimento, natureza do material e a sua

temperatura.

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RESISTÊNCIA ELÉTRICA DOS CORPOS _ SEGUNDA LEI DE OHM

• Área de secção transversal: a corrente elétrica pode ser comparada ao fluxo de agua em um cano: quanto maior o diâmetro do cano, menor será a dificuldade com que a agua ira fluir. Assim, aumentando a área de secção transversal (diâmetro) do condutor, menor será a resistência oferecida a corrente elétrica e vice-versa.

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RESISTÊNCIA ELÉTRICA DOS CORPOS _ SEGUNDA LEI DE OHM

• Comprimento: A resistência elétrica aumenta ou diminui na mesma proporção com que se aumenta ou diminui o comprimento do

condutor. Quanto maior o comprimento do condutor, maior será a sua resistência.

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RESISTÊNCIA ELÉTRICA DOS CORPOS _ SEGUNDA LEI DE OHM

• Natureza do material: cada tipo de material tem uma constituição diferente quanto a organização dos átomos em suas estruturas.

Assim, um fio de cobre e um fio de níquel-cromo tem resistências diferentes, mesmo que apresentem características geométricas iguais.

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RESISTÊNCIA ELÉTRICA DOS CORPOS _ SEGUNDA LEI DE OHM

• Temperatura: Na maioria dos materiais, o aumento da temperatura acarreta num aumento da resistência, pois aumenta a agitação das partículas que constitui cada substancia e consequentemente

aumentam as colisões entre os elétrons livres e os átomos no interior do condutor.

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RESISTÊNCIA ELÉTRICA DOS CORPOS _ SEGUNDA LEI DE OHM

• Pelas relações vistas acima, podemos deduzir que a resistência do corpo pode ser dada por:

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RESISTÊNCIA ELÉTRICA DOS CORPOS _ SEGUNDA LEI DE OHM

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RESISTÊNCIA ELÉTRICA DOS CORPOS _ SEGUNDA LEI DE OHM

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2. Uma lâmpada de 100W é fabricada para funcionar em uma rede de tensão 220V.

a) Qual é a resistência do filamento deste lâmpada?

Usando as equações da resistência e da potência:

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b) Qual a corrente que passa por ela em situações normais?

Em situações normais a lâmpada terá uma corrente proporcional à sua resistência e sua tensão, podendo ser calculada de duas formas:

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c) Se esta lâmpada fosse ligada em uma rede de 110V de tensão, qual seria sua potência?

Se a lâmpada fosse ligada em uma rede com tensão diferente de sua tensão nominal, a única grandeza que seria mantida seria a

resistência, pois depende apenas da sua fabricação. No entanto, a lâmpada só funcionaria se a tensão fosse menor que 220V, pois se fosse maior o filamento da lâmpada romperia, assim, no caso da lâmpada ser ligada em 110V:

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3. Qual é a corrente elétrica que percorre a resistência de um chuveiro cuja potência é de 5000W ligado a uma rede elétrica de 120V? Faça o mesmo exercício verificando a potência do seu chuveiro.

4. Supondo outro chuveiro, também de 5000W, porém ligado a uma rede de 220V, qual será a corrente elétrica neste caso?

5. Comente as vantagens e desvantagens das duas situações apresentadas nos exercícios 3 e 4.

6. Uma lâmpada de 60 W é ligada todos os 30 dias do mês durante 6 horas. Qual a energia consumida?

7. Qual a potência consumida por um resistor de 3 no qual passa uma corrente de 5 A?

8. Qual a Resistência de uma lâmpada de 100W ligada a uma tensão de 110V?

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UNIDADE PRÁTICA DO CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA (Wh)

• O watt e o trabalho de 1 joule no tempo de 1 segundo. Entretanto, existe uma necessidade de medir grandes quantidades de energia

elétrica. Sendo assim, ha uma unidade pratica de consumo de energia elétrica (trabalho): watt-hora (Wh).

• Esta unidade aparece nas contas de energia e geralmente e expressa na forma de múltiplo, ou seja, o quilo-watt-hora (kWh).

• O calculo da energia elétrica em watt-hora (Wh) e obtido através do produto da potencia pelo tempo em horas.

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UNIDADE PRÁTICA DO CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA (Wh)

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UNIDADE PRÁTICA DO CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA (Wh)

• Como calcular o consumo mensal em kWh.

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UNIDADE PRÁTICA DO CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA (Wh)

• Vejamos uma situação hipotética onde uma lâmpada fluorescente compacta de 23 W fica acesa 7 horas por dia, durante 30 dias.

• Se o preço do KWh cobrado pela concessionaria de energia fosse R$0,55 centavos, o valor na conta de energia representado pelo consumo dessa lâmpada seria: 4,8 x 0,55 = R$ 2,64.

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lâmpadas= 10 potência lâmpada= 100W

5h/d 30dias potência total= 1000W

150KWh valor da conta R$ 18,00

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média de utilização= 1h/d 30dias custo mensal R$ 10,80

custo por KWh R$ 0,12 consumo mensal

KWh= 90

KW 3

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verão 2700W inverno 4800W

30 tempo de uso dia 20

minuto

s 0,333333hora custo verão R$ 5,4

dia R$ 0,18 custo inverno R$ 9,6 dia R$ 0,32 diferença R$ 0,14

preço KWh= 0,20

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1. O que é energia ?

2. Cite algumas formas de se produzir energia elétrica.

3. O que são elétrons livres e qual a importância destes ? 4. Faça um breve relatório sobre: Bons Condutores e Maus

Condutores.

5. O que define se um material é condutor ou isolante ? Cite a tabela 6. Qual a potência de um liquidificador que usa 220v de tensão e

corrente de 1,2A ?

Exercícios de Revisão

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7. Qual a resistência elétrica de um equipamento elétrico que usa corrente de 2A em 220V?

8. Qual a corrente que uma batedeira usa para funcionar quando a sua resistência é de 4Ω e sua potência elétrica é de 100W ?

9. Calcule a quantidade de energia (em kWh) necessária para manter uma lâmpada com 60 W, acesa continuamente durante um ano (365 dias).

10. Uma lâmpada de potência 60 W fica acesa durante 10 h por dia.

a) Qual é a energia elétrica, em kWh, que a lâmpada consome em um mês (30 dias)?

b) Sabendo-se que o preço de 1 kWh de energia elétrica é de R$ 0,40, qual é o custo mensal da energia elétrica consumida pela lâmpada?

c) Sendo de 127 V a ddp aplicada à lâmpada, qual é a intensidade da corrente elétrica que a atravessa?

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Circuitos Elétricos

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• O circuito série é aquele que tem componentes ligados um após o outro, de forma que permitem um só caminho para a passagem da corrente elétrica.

Circuito Série

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Assim, a corrente que passa por uma lâmpada é a mesma que passa nas demais. Observe o circuito série representado na figura abaixo, onde a corrente total do circuito It = 2A.

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No entanto, a tensão da fonte se divide proporcionalmente à

resistência dos diversos componentes do circuito. A tensão em cada componente chama-se queda de tensão. Conhecendo-se a queda de tensão em cada resistor, pode-se calcular a tensão da fonte.

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Determine agora o valor da queda de tensão nos bornes do Resistor R2.

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Circuito Paralelo

• Circuito paralelo é aquele em que seus componentes são ligados diretamente a uma diferença de potencial. Assim, os aparelhos ligados ao circuito não dependem uns dos outros.

• No circuito esquematizado abaixo, foi retirada uma lâmpada, porém as outras continuam funcionando.

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Ligações Elétricas nas Residenciais

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Ligações Elétricas nas Residenciais

As características da eletricidade da rede pública

• As características da eletricidade da rede pública em alguns

residências a rede elétrica é feita com dois fios, um fio fase, que é um fio energizado, e um fio neutro, que pode ser tocado sem que se leve choque quando o circuito está aberto.

• Nesse caso, a rede é chamada de monofásica e só pode ser ligados aparelhos de 127V. As vezes, a rede elétrica é constituída de dois fios fase e a tensão fornecida é 220V.

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Ligações Elétricas nas Residenciais

• Em outras residências chegam três fios, sendo dois fios fase e um fio neutro, nesse caso, a rede é chamada de bifásica, podendo ligar

aparelhos de 127V ou 220V, dependendo da distribuição do circuito residencial.

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Ligações Elétricas nas Residenciais

Detalhes da instalação elétrica residencial

• Vamos olhar com mais detalhes para os fios que chegam do poste de sua casa ou prédio e desce para seu medidor de consumo de energia elétrica (medidor de energia elétrica).

• Normalmente são três fios que vão para o quadro de distribuição.

• Depois de passar pelo medidor de energia elétrica que é o aparelho que mede o consumo de energia elétrica, chegam ao quadro de

distribuição três fios que passam pela disjuntor geral, daí para outros disjuntores.

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Ligações Elétricas nas Residenciais

• A disjuntor geral serve como interruptor de toda a instalação elétrica, quando desligada os aparelhos não funcionam, isso facilita o

manuseio na instalação e até pequenos reparos.

• Da chave geral os fios podem ser combinados dois a dois podendo fornecer tensões 127V e 220V passando por outras chaves de

distribuição: fase e neutro (1127V) e fase fase (220V).

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Ligações Elétricas nas Residenciais

Tipos de ligação

• Os aparelhos elétricos normalmente já vem com a tensão e a

potência elétrica especificada e que precisam de intensidades de correntes diferentes para funcionarem corretamente.

• Através do funcionamento das lâmpadas e aparelhos elétricos de uma residência, é possível perceber que as suas ligações são

independentes. Isto é, se a lâmpada da sala queimar ou for desligada, não interfere no funcionamento de outras lâmpadas ou aparelho que estiver funcionando.

• Nessa situação, os aparelhos são ligados de forma que tenham a mesma tensão. A esse tipo de ligação chamamos de ligação em paralelo.

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Ligações Elétricas nas Residenciais

• Uma outra maneira de ligar os aparelhos elétricos é chamada de

ligação em série. Nesse caso, uma lâmpada ou aparelho depende do funcionamento dos demais.

• Se um aparelho for desligado por qualquer motivo, o circuito fica aberto, impedindo o funcionamento dos outros, pois, impede a

passagem da corrente. Portanto, esse tipo de ligação não é feita nas instalações de aparelhos elétricos residenciais.

• A ligação em série é utilizada em alguns circuitos de iluminação de árvores de Natal e nos circuitos interno de alguns aparelhos como:

rádio, TV, etc.

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Exercício 1

Um curioso estudante, empolgado com a aula de circuito elétrico que assistiu na escola, resolve desmontar sua lanterna. Utilizando-se da lâmpada e da pilha, retiradas do equipamento, e de um fio com as

extremidades descascadas, faz as seguintes ligações com a intenção de acender a lâmpada:

Tendo por base os esquemas mostrados, em quais casos a lâmpada acendeu?

A) (1), (3), (6) B) (3), (4), (5) C) (1), (3), (5) D) (1), (3), (7) E) (1), (2), (5)

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Exercício 2

Um estudante, precisando instalar um computador, um monitor e uma lâmpada em seu quarto, verificou que precisaria fazer a instalação de duas tomadas e um interruptor na rede elétrica. Decidiu esboçar com antecedência o esquema elétrico.

“O circuito deve ser tal que as tomadas e a lâmpada devem estar

submetidas à tensão nominal da rede elétrica e a lâmpada deve poder ser ligada ou desligada por um interruptor sem afetar os outros

dispositivos” — pensou.

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Qual dos circuitos esboçados atende às exigências?

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Podemos estimar o consumo de energia elétrica de uma casa

considerando as principais fontes desse consumo. Pense na situação em que apenas os aparelhos que constam da tabela abaixo fossem

utilizados diariamente da mesma forma. A tabela fornece a potência e o tempo efetivo de uso diário de cada aparelho doméstico.

Exercício 3

Supondo que o mês tenha 30 dias e que o custo de 1KWh é de R$0,40, o consumo de energia elétrica mensal dessa casa, é de aproximadamente:

A) R$135 B) R$165 C) R$190 D) R$210 E) R$230

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Utilizando a tabela podemos estimar a energia elétrica para cada aparelho diariamente.

Eel = 1,5.8 + 3,3.(1/3) + 0,2.10 + 0,35.10+ 0,10.6 Eel = 12 + 1,1 + 2 + 3,5 + 0,60

Eel = 19,20 kWh

Neste ponto é importante lembrar que a tabela nos fornece um valor diário para o consumo de energia elétrica. Pra chegarmos ao consumo mensal

devemos multiplicar por 30, já que no enunciado o mês tem 30 dias.

Eel = 19,20 . 30 Eel = 576 kWh

Sabendo que 1 kwh custa R$ 0,40, concluímos que o consumo mensal será 576 vezes 0,40.

576 . 0,40 = R$ 230,40 ≅ R$ 230,00

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Dois aparelhos elétricos, de potência 600 W e 360 W, formam um circuito, cujo esquema está representado abaixo. A corrente elétrica assinalada no medidor, em amperes, é igual a:

a) 5 b) 8 c) 10 d) 12 e) 15

Exercício 4

I1 = 600/120 = 5A I2 = 360/120 = 3A

IT = I1 + I2 = 5 + 3 = 8 A

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Um indivíduo dispõe de duas lâmpadas iguais, isto é, tensão 120 V

potência 100 W, e deseja ligadas a uma tomada de corrente de 220 V.

Qual das alternativas abaixo é a forma correta de associá-las de maneira a satisfazer às especificações do fabricante.

Exercício 5

É correta ou são corretas:

a) Somente I b) Somente III c) Somente II d) I e II

e) II e IV

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Na sala da casa de Marcos, havia duas lâmpadas que eram

ligadas/desligadas por meio de um único interruptor. Marcos decidiu instalar um interruptor individual para cada lâmpada. Assinale a

alternativa em que está representada uma maneira CORRETA de se ligarem os interruptores e lâmpadas, de modo que cada interruptor acenda e apague uma única lâmpada.

Exercício 6

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7. De que modo estão ligados os interruptores para controlar uma lâmpada?

• O interruptor e a lâmpada neste circuito são ligados um após outro (não importa a ordem) de modo que a corrente que passa por um é a mesma que passa pelo outro.

• Dizemos que estes elementos do circuito estão ligados em série.

• Esta não é a única maneira de ligarmos os elementos de um circuito.

• Na ligação em série um dispositivo fica dependente do outro.

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8. Ligar duas lâmpadas que sejam controladas por dois interruptores separados, ou seja, de modo independente. Como fazer isso?

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9. O que acontece se uma das lâmpadas queimar na sua casa? As outras continuam acendendo?

• As outras continuam acesas. Devido o esquema de ligação.

• Ligação em paralelo é a forma de ligação que ocorre com as tomadas de nossas casas e iluminação.

• Todas elas estão em paralelo, pois se fosse de outra forma, quando um televisor ligado numa fosse desligado também seria desligado também o ventilador ligado em outra tomada...

• Veja então que numa instalação temos coisas que são ligadas em

série (interruptores e lâmpadas) e coisas que são ligadas em paralelo:

tomadas e conjuntos de interruptores e lâmpadas.

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10. Quem fornece energia para acender as

lâmpadas em sua casa, de onde vem a energia?

• Concessionária de energia elétrica.

• Fonte geradora de energia - > Hidrelétrica.

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11. Por que os fios em uma instalação elétrica residencial devem ser encapados?

• Isolação elétrica, proteção do fio, ...

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Referências

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