MATERIAIS ELÉTRICOS CARGA ELÉTRICA INTENSIDADE DE CORRENTE RESISTÊNCIA TENSÃO POTÊNCIA ENERGIA ELÉTRICA

(1)

MATERIAIS ELÉTRICOS INTENSIDADE DE CORRENTE RESISTÊNCIA TENSÃO POTÊNCIA ENERGIA ELÉTRICA CARGA ELÉTRICA

(2)

• ÁTOMO

• Convencionou-se :

• os prótons tem carga elétrica positiva ( + )

• os elétrons tem carga elétrica negativa ( - )

• os nêutrons não tem carga elétrica.

CARGA ELÉTRICA

elétrons

(3)

INTENSIDADE DA CORRENTE ELÉTRICA

UNIDADE = AMPERE

SÍMBOLO = A

Aparelho de Medida = Amperímetro

Intensidade de corrente é a quantidade de elétrons ( q) que

atravessa a secção reta do condutor num determinado intervalo de tempo ( t ).

Simplificando:

É o movimento ordenado dos elétrons por um condutor ou circuito elétrico

(4)

TENSÃO ELÉTRICA

A tensão elétrica ou diferença de potencial ( DDP) é que faz com que a corrente elétrica circule através de um circuito elétrico.

Portanto: é a força elétrica que realiza o trabalho num circuito

elétrico.

UNIDADE = VOLT

SÍMBOLO = V

(5)

• FORMATO DA ONDA DE TENSÃO E CORRENTE ELÉTRICA

CORRENTE CONTÍNUA : É a circulação da corrente elétrica em uma mesma direção e sentido.

Esta é gerada por uma tensão contínua. I

(6)

FORMATO DA ONDA DE TENSÃO E CORRENTE ELÉTRICA

• CORRENTE ALTERNADA : É a circulação com alternância da direção e sentido da circulação da corrente elétrica,

equivalente a um movimento ondulatório.

• Esta é gerada por uma tensão alternada.

• 1 período completo = 1 Hertz

• Frequência - f = Número de períodos completos que repete ao longo do segundo

= 60 hz Período completo = T

1 Ciclo = 1 hertz

I

(7)

TENSÕES PADRONIZADAS REDE ELÉTRICA DA COELBA

REDE PRIMÁRIA DE DISTRIBUIÇÃO

ALTA TENSÃO = AT 13,8 KV e 11,9 KV

REDE SECUNDÁRIA DE DISTRIBUIÇÃO

REDE DE BAIXA TENSÃO = BT

220 / 127 V ou 380 / 220 V FF / FN FF / FN

(8)

RESISTÊNCIA ELÉTRICA

É a oposição à circulação da corrente elétrica

CONCEITO

UNIDADE = OHM

SÍMBOLO =  ( ômega)

(9)

Fatores que influenciam resistência em um condutor :

•Comprimento :

•Espessura (área da secção transversal):

Maior L maior R L L Menor S maior R S S

(10)

Fatores que influenciam resistência em um condutor :

•Tipo do material (condutividade) = Bom / mau condutor de Corrente

•Temperatura do material Resistência Cobre Resistência Alumínio Resistência Ferro

(11)

LEI DE OHM

A intensidade da corrente elétrica é diretamente proporcional a

tensão elétrica e inversamente proporcional a resistência elétrica

CONCEITO

I

U

(12)

POTÊNCIA ELÉTRICA Capacidade de realizar trabalho

Simplificando:

Transforma energia elétrica em outra forma de energia

CONCEITO

UNIDADE = WATT

SÍMBOLO = W

Aparelho de medida = Wattímetro

Em MOTORES ELÉTRICOS a Potência elétrica é medida em CV ou HP

1 CV = 736 W

(13)

FÓRMULA

P

U

I

(14)

POTÊNCIA DE TRANSFORMADOR = kVA

Potência Aparente = Total = kVA

Potência Ativa = Realiza trabalho útil = kW

Potência Reativa = Magnetiza enrolamentos de equipamentos = kVAr POTÊNCIA ELÉTRICA

Potência Padronizada Transformadores Coelba 15 - 30 - 45 - 75 - 112,5 kva = Redes de Distribuição

150 - 225 - 300 - 500 kva = Subestações de Prédios de uso coletivo

(15)

FATOR DE POTÊNCIA

CONCEITO

Relação entre a Potência Ativa e a Potência Aparente

FP = Co-seno  = 0,92 Potência Ativa KW Potência Reativa kVAr Potência Aparente kVA Cos  =  Potência Ativa KW Potência Aparente kVA

(16)

(17)

ENERGIA ELÉTRICA

Utilização Potência Elétrica , ao longo do tempo

( medido em horas )

CONCEITO

UNIDADE = Watt- hora SÍMBOLO = W h

Aparelho de Medida = Medidor de Energia

ENERGIA

ELÉTRICA = Potência Elétrica X tempo

(18)

MULTIPLOS E SUBMULTIPLOS DAS GRANDEZAS ELÉTRICAS 1 V x 1.000 = 1 kV ( 1 kilovolt = 1.000 V ) = kilo = x 1.000 1 V / 1.000 = 1 mV ( 1 milivolt = 0,001 V ) = mili = / 1.000 1 W x 1.000.000 = 1 MW ( 1 Megawatt = 1 x 106 _W _{) = Mega} _{= x 1.000.000} U = 13,8 kV ou 13.800 V I = 1 kA ou 1.000 A P = 3.000 W ou 3 kW E = 1 kWh ou 1000 Wh

(19)

RELAÇÕES ENTRE AS GRANDEZAS ELÉTRICAS

GRANDEZAS ELÉTRICAS

P - Potência Elétrica - Watt - W

I - Corrente Elétrica - Ampere - A

R - Resistência elétrica - Ohm - 

U - Tensão elétrica - Volt - V

FÓRMULAS

U = I x R então R = U / I e I = U / R

P = U x I então U = P / I e I = P / U

(20)

CÁLCULOS ELÉTRICOS

Exemplos :

Calcular a corrente de um Lâmpada de 100 W, na tensão de 127 V.

I = P / U = 100 W / 127 V = 0,78 A

Qual é a resistência dessa lâmpada ?

R = U / I = 127 V / 0,78 A = 162,08 

Quanto de energia ela consumirá ao ficar ligada por 3 horas ?

(21)

Exemplos :

Calcular a corrente de um chuveiro de 4.400 W, na tensão de 127 V ou 220 V.

I = P / U = 4.400 W / 127 V = 34,65 A I = P / U = 4.400 W / 220 V = 20 A

Qual é a resistência desse chuveiro ?

R = U / I = 127 V / 34,65 A = 3,67  R = U / I = 220V / 20 A = 11 

Quanto de energia ele consumirá ao ficar ligado por 1 hora ?

(22)

Exemplos :

Calcular a corrente de um motor de 5 cv, na tensão 220 V.

P = 5 x 736 w = 3680 W = 3,68 kW I = P / U = 3680 W / 220 V = 16,73 A

Qual é a resistência desse motor ?

R = U / I = 220V / 16,73 A = 13,15 

Quanto de energia ele consumirá ao ficar ligado por 10 dias, 4 horas por dia ?

(23)

SEGUNDA LEI DE OHM

𝑅 = 𝜌

𝐿

𝑆

Ω = Ω. 𝑚𝑚² 𝑚 𝑚 𝑚𝑚² 𝐶𝑜𝑛𝑑𝑢𝑡â𝑛𝑐𝑖𝑎 = 𝐺 = 1 𝑅 , 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 = 𝑆 = 𝑆𝑖𝑒𝑚𝑒𝑛𝑠 = 1 Ω 𝐶𝑜𝑛𝑑𝑢𝑡𝑖𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 = 𝜎 = 1 𝜌, 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 = 𝑆 𝑚 = 1 Ω. 𝑚

(24)

Variação da resistência com a temperatura. • Ao variarmos a temperatura de um

condutor estamos alterando o estado de agitação das particulas internas do material, portanto variando a facilidade ou a dificuldade de movimentação dos elétrons livres no interior do mesmo, ou ainda estamos alterando a resistividade do material.

(25)

𝜌 = 𝜌

₀

1 + 𝛼 𝜃

_{𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙}

− 𝜃

_{𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙}

𝜌₀ = 𝑟𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑖𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑒𝑙é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑜 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 𝑛𝑎 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑒𝑚 Ω. 𝑚𝑚²/𝑚.

𝛼 = 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑛𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑜 𝑚𝑎𝑡𝑒𝑟𝑖𝑎𝑙 𝑒𝑚 ℃−1.

A expressão que define a variação da

resistividade com a temperatura é:

(26)

Da formula da resistência, e supondo que L e S não se alterem com a temperatura, temos

:

𝑅 = 𝜌

𝐿

𝑆

(27)

Exercícios:

1-Um fio de cobre com seção de 1,0mm² e comprimento de 100m apresenta resistividade a 20°C igual a 1,69. 10−8Ω. 𝑚 e apresenta coeficiente de variação da temperatura igual a 0,0041℃−1. Pede-se:

a) A resistência do fio a 20°C.

b) A resistividade do material a 60°C. c) A resistência do fio a 60°C.

(28)

2- A resistência do fio de tungstênio de uma lâmpada elétrica a temperatura de 20°C é de 35,8Ω. Qual será a temperatura do fio da lâmpada se ao submete-la a 120V fica percorrida por uma corrente elétrica de 0,33A. Dado: ∝_{𝒕𝒖𝒏𝒈𝒔𝒕ê𝒏𝒊𝒐}= 𝟑𝟗. 𝟏𝟎−𝟒𝑪−𝟏𝒂 𝟐𝟎℃.

(29)

3- Sabendo-se que a d.d.p. entre os terminais de um resistor de fio é de 1,0V, determine a quantidade de elétrons que passa por segundo pela secção transversal deste fio, considerando o comprimento do fio de 2m,a resistividade de 𝟏𝟎−𝟕Ω.m, o diâmetro de 1mm e a carga do elétron=𝟏, 𝟔. 𝟏𝟎−𝟏𝟗𝑪.

(30)

4-Um fio de cobre apresenta área da secção transversal igual a 0,2mm², comprimento 150m, resistividade a 20°C = 𝟏

𝟓𝟕 Ω

𝒎𝒎²

𝒎 e

coeficiente de variação igual a 0,0041°𝑪−𝟏.

Pede-se:

a) A resistência do fio a 20°C.

(31)

5- Queremos substituir uma linha de distribuição de energia com cabo de cobre por outra de alumínio de mesmo comprimento e mesma resistência elétrica. Pergunta-se:

a) Qual a relação entre as seções dos dois cabos?

b) Qual a relação entre as massas das duas linhas, sabendo-se que a massa específica do cobre é 3,3 vezes maior que a do alumínio?

Dados:𝝆_{𝒄𝒐𝒃𝒓𝒆=𝟏,𝟕.𝟏𝟎}−𝟖_{𝜴.𝒎 ,} 𝝁_{𝒄𝒐𝒃𝒓𝒆=𝟑,𝟑.}𝝁_{𝒂𝒍𝒖𝒎í𝒏𝒊𝒐}

𝝆_{𝒂𝒍𝒖𝒎í𝒏𝒊𝒐=}𝟐, 𝟖. 𝟏𝟎−𝟖Ω. 𝒎 𝐞 𝐃 = 𝒎

(32)

6- Calcular a resistência de um condutor de cobre de 2,5mm de diâmetro e 5m de extensão, na temperatura de 25°C. Dados: 𝛼 = 0,00393°𝐶−1 a 20°C ; 𝜌 = 0,0172Ω. 𝑚𝑚 2 𝑚 𝑎 20°𝐶.