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Eletricidade I Escola SENAI “Oscar Rodrigues Alves” 83 Tensão, corrente e resistência elétrica Muitos cientistas têm se dedicado ao estudo da eletricidade. George Simon Ohm, por exemplo, estudou a corrente elétrica e definiu uma relação entre corrente, tensão e resistência elétricas em um circuito. Neste capítulo estudaremos as definições destes parâmetros, bem como suas unidades de medidas. Tensão elétrica Tensão elétrica ou diferença de potencial (ddp) é a força capaz de impulsionar os elétrons através de condutores. Para compreender melhor esse conceito podemos fazer uma analogia com um circuito hidráulico. Imagine um tubo em forma de U e com uma válvula no meio. Se colocarmos água em seu interior, podem ocorrer as seguintes situações: • Estando a válvula fechada, haverá colunas de água com níveis diferentes (P1 ≠ P2). Válvula fechada, passagem bloqueada. Eletricidade I Escola SENAI “Oscar Rodrigues Alves” 84 • Estando a válvula aberta, haverá colunas de água com níveis iguais (P3 = P3) Válvula aberta, passagem aberta. Conclusão: Se duas colunas de água com níveis diferentes se ligarem entre si, os níveis se igualarão, conforme o princípio dos vasos comunicantes. Corrente hidráulica e corrente elétrica Tomando-se agora duas caixas d’água, uma colocada em plano inferior e outra em plano superior, e fazendo-se a ligação entre elas através de tubos, para se transferir água da caixa inferior para a superior haverá necessidade de se utilizar uma eletro bomba. Sistema hidráulico comparativo. A – caixa d’água superior B – caixa d’água inferior C - eletrobomba Ao ser ligada, essa eletro bomba produzirá a pressão necessária para que a água contida na caixa inferior seja transferida para a caixa superior A água, ao ser impulsionada através dos tubos, forma uma corrente hidráulica. Eletricidade I Escola SENAI “Oscar Rodrigues Alves” 85 Circuito elétrico básico. A – fonte geradora B – condutor elétrico C – lâmpada Sentido Real e Convencional Num circuito elétrico ocorre à mesma coisa, onde uma fonte geradora exerce pressão para que os elétrons se desloquem através do circuito elétrico. Os elétrons em movimento através do circuito elétrico formam a corrente elétrica. Fluxo de elétrons (corrente elétrica) Resistência elétrica Resistência é a dificuldade que se encontra à realização de um determinado trabalho. Resistores são dispositivos que apresentam a propriedade de resistência. Os tipos conhecidos são: carbono, fio, ajustável, variável. Nos circuitos elétricos, a dificuldade que os elétrons encontram ao percorrer os componentes denomina-se resistência elétrica. Eletricidade I Escola SENAI “Oscar Rodrigues Alves” 86 Resistência ao fluxo de elétrons. A – elétrons B – condutor C – caminho a percorrer (resistência) Essa resistência existe nos materiais em função de sua natureza, seção e comprimento e dos próprios elementos instalados nos circuitos. Em resumo, pode-se dizer que: resistência elétrica é a dificuldade que um corpo oferece à passagem da corrente elétrica. Unidades de medidas elétricas Em um circuito elétrico há tensão, corrente e resistência e muitas vezes temos necessidade de medi-las. Portanto, é necessário conhecer suas unidades, as quais são previstas no Sistema Internacional (SI) de medidas. A unidade para tensão é o volt, cujo símbolo é V e é medida com um aparelho chamado voltímetro. A unidade para corrente elétrica é o ampère, cujo símbolo é A e o aparelho usado para sua medição é a amperímetro. A unidade de medida de resistência elétrica é o ohm, cujo símbolo é a letra grega Ω (lê-se Omega). Para se medir a resistência elétrica utilizamos o ohmímetro. Grandezas Elétricas Grandeza elétrica Unidade de medida Símbolo da unidade Símbolo convencional para efeito de cálculo Tensão Volt V U Corrente Ampère A I Resistência Ohm Ω R Eletricidade I Escola SENAI “Oscar Rodrigues Alves” 87 Na literatura técnica de eletricidade, nas plaquetas de identificação de aparelhos elétricos e nos cálculos matemáticos normalmente são utilizados os símbolos constantes da coluna de símbolos convencionais. Múltiplos e submúltiplos de unidades elétricas Tensão Submúltiplo Unidade Múltiplo Milivolt [mV] 0,001 V Volt [V] 1 V Kilovolt [KV] 1000 V Microvolt [ µ V] 0,000001 V Corrente Submúltiplo Unidade Múltiplo Miliampere [mA] 0,001 A Ampere [A] 1 A Kiloampere [KA] 1000 A Microampere[ µ A]0,000001 A Resistência Submúltiplo Unidade Múltiplo Miliohm [mΩ] 0,001 Ω Ohm [Ω] 1 Ω Kilohm [K Ω] 1000 Ω Microhm [ µ Ω 0,000001 Ω Megohm [MΩ] 1000000 Ω O voltímetro é um aparelho utilizado para medir a tensão do circuito e sua aplicação é feita em paralelo. Ligação do voltímetro num circuito. A – bateria B – condutor C – voltímetro D – lâmpada Eletricidade I Escola SENAI “Oscar Rodrigues Alves” 88 Esquema de um circuito elétrico com voltímetro. A – bateria B – condutor C – voltímetro D – lâmpada Os voltímetros atuais podem apresentar o mostrador de forma analógica ou digital. Voltímetro analógico. Voltímetro digital. Suas formas externas podem variar conforme a necessidade. Eletricidade I Escola SENAI “Oscar Rodrigues Alves” 89 O amperímetro é um aparelho utilizado para medir a intensidade de corrente que flui nos elementos do circuito elétrico e sua aplicação é feita em série. Ligação do amperímetro num circuito A – bateria B – condutor D – lâmpada E – amperímetro Esquema de um circuito elétrico com amperímetro A – bateria B – condutor D – lâmpada E – amperímetro Eletricidade I Escola SENAI “Oscar Rodrigues Alves” 90 O ohmímetro é um aparelho utilizado para medir a resistência ôhmica dos materiais utilizados em um circuito elétrico. Exemplo de ohmímetro. A – ohmímetro B – resistor Quando se usa um ohmímetro, não pode ser aplicada tensão aos terminais do condutor ou resistor ou ainda estar o circuito energizado, pois o próprio aparelho possui sua fonte de energia (bateria) e outra tensão danificaria o instrumento. Portanto, a resistência elétrica é medida com o circuito elétrico desligado. No entanto, se for preciso conhecer a resistência elétrica de determinado componente em um circuito elétrico que esteja energizado pode-se fazê-lo indiretamente. Basta medir a queda de tensão nesse componente e medir a intensidade da corrente elétrica que circula por ele. De posse desses dois valores, divide-se o valor da tensão pelo valor da corrente. O quociente dessa divisão será o valor da resistência elétrica do componente. Medição de tensão através do voltímetro, ligação em paralelo (esquerda); Medição de corrente através do amperímetro, ligação em série (direita) A – bateria B – condutor C – voltímetro D – lâmpada E - amperímetro Eletricidade I Escola SENAI “Oscar Rodrigues Alves” 91 Há materiais que possuem resistência elétrica muito grande, sendo quase impossível serem atravessados pela corrente elétrica. Tais materiais são chamados isolantes, e entre eles encontram-se porcelanas, a borracha e os materiais plásticos. Os isolantes são utilizados onde se deseja impedir a passagem de corrente elétrica. Megôhmetro Quando se quer medir resistências elétricas elevadas, como é o caso da resistência dos isolantes, usa-se um aparelho específico denominado megôhmetro. Sua utilização somente deve ocorrer em circuitos sem energia. Este aparelho possui gerador próprio que fornece a energianecessária ao seu funcionamento. Exemplo de megôhmetro Eletricidade I Escola SENAI “Oscar Rodrigues Alves” 92 Exercícios 1. Complete as sentenças escrevendo as palavras corretas nos espaços em branco. a. Tensão elétrica ou diferença de potencial é a__________________ capaz de impulsionar os ___________________através de condutores. b. No sistema hidráulico, quem produz pressão para movimentar a água é a diferença de nível e a ______________________. No sistema elétrico, é _______________. 2. Assinale com X a alternativa que julgar correta. ( ) Corrente elétrica é a movimentação de elétrons através de um circuito. ( ) A movimentação de água em uma canalização forma uma corrente elétrica. ( ) A movimentação de elétrons em uma canalização forma uma corrente hidráulica. 3. Marque com V as sentenças que forem verdadeiras e com F, as que forem falsas. ( ) Resistência elétrica é a facilidade oferecida pelo circuito à passagem da corrente elétrica. ( ) Resistência elétrica é a dificuldade oferecida pelo circuito à passagem da corrente elétrica. ( ) Resistência elétrica é uma oposição que facilita a realização de qualquer trabalho. ( ) O condutor que possuir maior condutância oferecerá menor resistência à passagem da corrente elétrica. Eletricidade I Escola SENAI “Oscar Rodrigues Alves” 93 4. Associe os itens da Coluna 1 aos da Coluna II colocando os números correspondentes. Coluna 1 Coluna 2 (1) volt ( ) resistência elétrica (2) ampère ( ) unidade de corrente elétrica (3) ohm ( ) facilidade que uma corrente encontra ao percorrer um material (4) condutância ( ) unidade de tensão elétrica ( ) potência consumida 5. Complete as sentenças escrevendo as palavras corretas nos espaços em branco. a. O voltímetro é um aparelho de medição elétrica que mede a ______________ cuja unidade é ____________ e cujo símbolo é _______________________. 6. O amperímetro é um aparelho de medição elétrica que mede a ______________ cuja unidade é ________________ e cujo símbolo é ___________________. 7. Cite os múltiplos e submúltiplos das unidades: Unidade Múltiplos Submúltiplos Volt Ampère Ohm 8. Transforme as correntes abaixo em mA. 0,05 A = __________________ mA 0,0078 µ A= _____________ mA 7,6 µ A = __________________ mA 750 µ A = _______________ mA 5, 2 KA= ___________________mA 0,0001 A= _______________mA Eletricidade I Escola SENAI “Oscar Rodrigues Alves” 94 9. Transforme as tensões abaixo em volts. 750 mV= ___________________ V l50 µ V = ____________________V 8 kV= ______________________V 2500 µ V= ___________________V 0,5 mV = ___________________ V 7850 mV= ___________________V 10. Converter as unidades de medidas abaixo: 3,3 (K Ω ) (m Ω ) 47 ( µ F) (F ) 22 (mA) (kA) 0,44 (kV) (V) 0,8 (MW) (W) 47 (nV) (pV) 220 (mA) (A) 3.3 x 10-9 (M Ω ) ( Ω ) 47 x 10-12 (M Ω ) (m Ω ) 370 ( µ F) ( F) 1.5 (M Ω ) ( Ω ) 1.0 (k Ω ) (MΩ ) 2.2 (mH) (kH) 0.38 (kV) (mV)
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