RTORRES EA UNIDADE I REVISAO 00 (1)

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UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ 
UNESA - CAMPUS MACAÉ - RJ 
INSTALAÇÕES PREDIAIS ELÉTRICAS – CCE0225 
APOSTILA GERAL – REVISÃO 6 
 
UNIDADE I ELETRICIDADE APLICADA REV.06 AGOSTO.2020.2 
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APOSTILA DE ELETRICIDADE APLICADA 
 
Eng. Rodolfo J. M. Torres 
 
 
 
 
Macaé - RJ 
2021 
 
 
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UNIDADE 1 - NATUREZA DA ELETRICIDADE 
 
1.1 – Estrutura do Átomo 
 
A parte da Química que está relacionado ao estudo do átomo e suas respectivas 
características, é chamada de Atomística. É de responsabilidade deste segmento estabelecer e 
definir a estrutura atômica, bem como o histórico de elaboração dos nossos modelos atômicos, 
os possíveis tipos de semelhanças entre os átomos, a representação dos elementos químicos 
e as notações envolvidas. 
O átomo é denominado como sendo a unidade básica da matéria, que compões todas 
as substâncias existentes. A palavra átomo é de origem grega, sendo esse nome, proposto 
pelos filósofos gregos Demócrito e Leucipo e significa “sem parte” ou “indivisível”. Atualmente, 
já são conhecidas as chamadas partículas subatômicas, que comprovam que o átomo é 
divisível, porém foi mantido seu nome, devido ao tempo que vinha sendo utilizado. 
 
 
A constituição de um átomo, denominada de 
estrutura atômica é formada pelo núcleo, 
sendo este constituído por nêutrons, 
partículas de cargas neutras e prótons, 
partículas de cargas positivas e pela 
eletrosfera, que armazena os elétrons, as 
partículas de cargas negativas, conforme 
apresentado na Figura 01. As características 
das partículas do modelo apresentado na 
Figura 1 são: 
 
 
Figura 1: Estrutura Atômica 
 
Prótons: partículas positivas (representadas por p); 
Elétrons: partículas negativas que apresentam também comportamento de onda 
(representadas por e); 
Neutrons: partículas sem carga que diminuem a repulsão entre os prótons no núcleo 
(representadas por n). 
 
 
 
 
 
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1.1.a - Composição básica de um átomo: 
 
1. Núcleo: é considerada a região mais densa do átomo onde estão localizados os prótons 
e nêutrons; 
2. Níveis de energia: são as regiões que envolvem o núcleo e que abrigam subníveis, 
orbitais e elétrons. Há sete níveis de energia, que são representados pelas letras K, L, 
M, N, O, P e Q; 
3. Subníveis de energia: são regiões que abrigam os orbitais. Estão presentes em todos 
os níveis e são representados por letras (s, p, d f). Sua quantidade depende de cada 
nível: K (possui subnível s), L (possui subníveis s e p), M (possui subníveis s, p e d), N 
(possui subníveis s, p, d e f), O (possui subníveis s, p, d e f), P (possui subníveis s, p e 
d) e Q (possui subníveis s e p); 
4. Orbitais atômicos: regiões de maior probabilidade de se encontrar um elétron. Cada 
subnível apresenta uma quantidade diferente de orbitais: s (um orbital), p (três orbitais), 
d (cinco orbitais) e f (sete orbitais); 
 
1.1.b - Representação de um átomo 
 
A forma mais simples de representar um átomo é utilizando a sigla do elemento químico 
que ele forma. Por exemplo, a sigla Se, representa todos os átomos que formam o elemento 
químico selênio. 
A sigla que representa o átomo ainda pode fornecer duas importantes informações, 
conforme apresentado na Figura 02: o número atômico (representado pela letra Z e sempre do 
lado esquerdo inferior da sigla do átomo) e o número de massa (representado pela letra A, 
podendo ser posicionado do lado esquerdo ou direito na parte superior da sigla do átomo). 
 
 
Figura 2 - Sigla de um átomo com número de massa e número atômico 
 
O número atômico (Z), indica o número de prótons presentes e/ou existentes no núcleo do 
átomo e o número de elétrons (e) presentes nos níveis de energia. Cabe ressaltar, que o valor 
do número de prótons é igual ao número de elétrons, conforme apresentado na Figura 3. 
 
 
Figura 3 - Fórmula que indica a representatividade do número atômico 
 
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O número de massa (A), indica a massa presente no núcleo do átomo, que resulta da soma do 
número de prótons (p) e o número de nêutrons (n). 
 
1.1.c - Semelhanças atômicas 
 
Os átomos de um mesmo elemento químico ou de elementos químicos diferentes podem ser 
comparados quanto ao número de prótons, elétrons, nêutrons e massa, sendo classificados da 
seguinte forma: 
 
a) Isótopos: são átomos que apresentam: mesmo número atômico; mesmo número de prótons; 
diferente número de massa e diferente número de nêutrons, conforme apresentado na Figura 
4. 
Exemplo: 
 
Figura 4 - Os átomos A e B são isótopos 
 
Os átomos A e B são isótopos porque: 
• Átomo A apresenta 15 prótons, número atômico igual a 15, 15 elétrons, 15 nêutrons e 
número de massa igual a 30. 
• Átomo B apresenta 15 prótons, número atômico igual a 15, 15 elétrons, 20 nêutrons e 
número de massa igual a 35. 
b) Isóbaros: São átomos que apresentam: diferentes números atômicos; diferentes números de 
prótons; diferentes números de elétrons; mesmos números de massa; diferentes números de 
nêutrons, conforme apresentado na Figura 5. 
 
 
Figura 5 - Os átomos C e D são isóbaros 
 
Os átomos C e D são isóbaros porque: 
• Átomo C apresenta 32 prótons, número atômico igual a 32, 32 elétrons, 23 nêutrons e 
número de massa igual a 55. 
• Átomo D apresenta 37 prótons, número atômico igual a 37, 37 elétrons, 18 nêutrons e 
número de massa igual a 55. 
 
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c) Isótonos: São átomos que apresentam: diferentes números atômicos; diferentes números 
de prótons; diferentes números de elétrons; diferentes números de massa; mesmo número de 
nêutrons, conforme apresentado na Figura 6. 
 
 
Figura 6 - Os átomos E e F são isótonos 
 
Os átomos E e F são isótonos porque: 
• Átomo E apresenta 20 prótons, número atômico igual a 20, 20 elétrons, 20 nêutrons e 
número de massa igual a 40. 
• Átomo F apresenta 30 prótons, número atômico igual a 30, 30 elétrons, 20 nêutrons e 
número de massa igual a 50. 
 
d) Isoeletrônicos: São átomos que apresentam o mesmo número de elétrons. 
 
OBS.: átomos isoeletrônicos podem apresentar ainda o mesmo número de massa (isóbaros), 
mesmo número de nêutrons (isótonos) ou mesmo número de prótons (isótopos), conforme 
apresentado na Figura 7. 
 
 
Figura 7 - Os átomos G e H são isoeletrônicos 
 
Os átomos G e H são isoeletrônicos porque: 
• Átomo G apresenta 16 prótons, número atômico igual a 16, 18 elétrons (o sinal -2 indica 
que ele possui dois elétrons a mais que o número de prótons), 17 nêutrons e número de 
massa igual a 33. 
• Átomo H apresenta 21 prótons, número atômico igual a 21, 18 elétrons (o sinal +3 
indica que ele possui três elétrons a menos que o número de prótons), 27 nêutrons e 
número de massa igual a 48. 
 
 
 
 
 
 
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Observação 1: 
 
a) Elemento químico é o conjunto de átomos de mesmo número atômico[1]. O número 
atômico é a quantidade de prótons que um átomo possui em seu núcleo. Desse modo, 
a menor parte ou partícula que conserva as propriedades de um elemento químico é um 
átomo só com aquele determinado número atômico. Como exemplo, imaginem uma 
gota do elemento químico mercúrio (Hg). Ela pode ser subdivida em várias outras gotas 
menores, que continuarão sendo mercúrio, pois conservam as mesmas propriedades. 
Do mesmo modo, o elemento químico é um conjunto de átomos com o mesmo número 
atômico, mas a menor parte é apenas um átomo. Assim, na Tabela Periódica 
apresentada em ordem crescente de número atômico, é exatamente esse número que 
identifica e diferencia os elementos químicos uns dos outros. 
b) Molécula: grupo de átomos. 
c) Substância: grupo de moléculas 
 
 
1.1.d - Eletrosfera 
 
O conceito de eletrosfera apareceu em 1911, com o modelo atômico proposto por 
Rutherford, que disse que os elétrons estavam girando em órbitas ao redor do núcleo em 
espaços vazios, semelhante ao Sistema Solar. 
Com o avanço dos modelos atômicos, a eletrosfera foi sofrendo algumas alterações nas 
suas características. Bohr, por exemplo, reformulou o modelo atômico proposto por Rutherford 
organizando os elétrons da eletrosfera em órbitas de energias. 
A eletrosfera é dividida em 7 órbitas, que possuem energia fixa que aumenta 
proporcionalmente com sua distância do núcleo. Essas órbitas (ou camadas) são denominadas 
K, L, M, N, O, P e Q, sendo a camada K a mais próxima e de menor energia e a camada Q a 
mais distante e com maior energia. 
A relação de tamanho entre o núcleo e a elestrosfera gira em torno de 10.000 a 100.000 
vezes, ou seja, a eletrosfera é bem maior que o núcleo do seu átomo. Isso nos mostra que o 
átomo é formado em sua maior parte por espaços vazios. 
 
 
 
[1] Ver e consultar a Tabela Periódica. 
 
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1.2 – Carga Elétrica 
 
A carga elétrica faz parte das partículas elementares que compõem o átomo que por sua vez 
tem a carga de elétron positiva e negativa. 
• Elétrons: está na eletrosfera que fica ao redor do núcleo do átomo e sua carga é 
sempre negativa. 
• Prótons: eles ficam no núcleo do átomo e tem carga positiva. 
• Nêutron: está no núcleo do átomo, mas é neutro, não possui carga elétrica. 
 
Coulomb é o nome da unidade de grandeza que representa a carga elétrica. É sempre 
identificada pela letra C, este nome foi dado em homenagem ao físico francês Charles Augustin 
Coulomb que nomeou a unidade. 
Todos os corpos existentes são formados por cargas elétricas. Quando os corpos estão 
em estado neutro, eles possuem a mesma quantidade de elétrons e prótons, o que dificulta 
identificar qual propriedade elétrica possuem. 
O corpo é considerado eletricamente positivo quanto tem mais prótons que elétrons. E 
eletricamente negativo quando tem mais elétrons do que prótons. 
 
A carga elementar é a menor carga elétrica encontrada a natureza. O seu valor é igual a 
1,6 . 10-19 C referente a carga de elétrons e prótons. 
 
 
1.2.a - Princípios da eletrostática 
 
A eletrostática é um departamento da física que estuda os fenômenos que se 
manifestam quando a carga elétrica está em repouso. E tem seus princípios distintos: 
• Princípio da conservação – é constante a somatória da carga elétrica de um sistema 
que é eletricamente isolado. 
• Quantização – é quantizada, sempre um múltiplo do valor da carga elétrica elementar. 
• Princípio da atração e repulsão – repelem-se cargas que são de mesmo sinal enquanto 
que as de sinal contrário se atraem. 
 
 
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Figura 8 - Cargas elétricas de sinais iguais repelem-se, e de sinais diferentes atraem-se 
 
Eletrização : Para que um corpo em estado neutro fique carregado eletricamente, é preciso 
passar por um processo de eletrização que pode ocorrer das seguintes formas: 
Por atrito: Quando dois corpos de materiais diferentes estão em estado neutro e tem atrito 
entre si, um desses corpos ganha elétrons, carga negativa e o outro corpo perde elétrons, 
carga positiva. Nesta eletrização a cargas tem quantidade igual mas com sinais opostos. 
Por contato: É quando dois corpos condutores eletrizados são mantidos em contato e isso faz 
com que a carga elétrica seja restribuida entre os dois corpos criando um equilíbrio 
eletrostático. E por fim, ficam com a mesma carga. 
Por indução: Ocorre em três fases: 
• Acontece com a aproximação de um corpo neutro de um corpo eletrizado criando uma 
separação de cargas. 
• Corpo neutro sendo ligado à terra. Isso faz que uma parte do condutor da carga seja 
neutralizada. 
• Desconectado o corpo da terra, este corpo fica eletrizado mas com sinal oposto ao 
corpo que foi usado para induzir a separação de cargas. 
 
A eletrostática é o ramo da eletricidade que estuda as propriedades e o comportamento 
de cargas elétricas em repouso. A Tabela 1 apresenta o valor da carga elétrica elementar e sua 
respectiva fórmula para cálculo. 
Tabela 1 - Cargas Elétricas 
 
 
https://www.educacaoetransformacao.com.br/?attachment_id=13479
 
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Observação 2: 
 
a. A carga elétrica total de um corpo é uma grandeza quantizada, ou seja, ela é sempre 
múltiplo inteiro da carga elétrica elementar │e│= 1,6.10-19 C e Q/│e│= n (número 
inteiro). 
 
b. Os submúltiplos da carga elementar são mostrados na Tabela 02. 
 
Tabela 2 - Submúltiplos do Coulumb 
 
1mC milicoulumb 10-3C 
1μC microcoulumb 10-6C 
1nC nanocoulumb 10-9C 
1pC picocoulumb 10-12C 
 
 
1.3 – Diferença de Potencial Elétrico 
 
A diferença de potencial (d.d.p.), também chamada de tensão, é definida como o 
trabalho necessário para que uma carga se desloque de um ponto A para um ponto B, quando 
imersa em um campo elétrico. 
Quando existe uma certa diferença de potencial entre dois pontos e ligamos esses 
pontos através de um fio condutor, no seu interior irá surgir um movimento ordenado de cargas. 
Este movimento é chamado de corrente elétrica. Portanto, para que um condutor seja 
percorrido por uma corrente é necessário que exista uma diferença de potencial entre seus 
pontos. 
Para que um aparelho elétrico funcione, é preciso que exista uma d.d.p. entre seus 
terminais. Normalmente, nestes equipamentos é indicado o valor da tensão que devem ser 
ligados. 
A unidade de medida da d.d.p. é o Volts, em homenagem ao físico italiano Alessandro 
Volta (1745-1827) inventor da pilha elétrica. Os equipamentos que medem a tensão são 
chamados de voltímetros. 
 
 
 
 
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A diferença de potencial pode ser calculada a partir da Equação 1: 
 
Equação 1 - Diferença de Potencial 
 
Sendo, 
U: diferença de potencial (V) 
VA: potencial no ponto A (V) 
VB: potencial no ponto B (V) 
TAB: trabalho da força elétrica para deslocar uma carga de um ponto A para um ponto B 
q: carga elétrica (C) 
 
1.3.1 - Lei de Ohm 
 
Os dispositivos elétricos que transformam a energia elétrica em energia térmica são chamados 
de resistores. Chuveiro elétrico, ferro de passar roupas, lâmpadas incandescentes, são 
exemplos de dispositivos desse tipo. 
Quando a razão entre a d.d.p. dos terminais de um resistor e a corrente que o atravessa for um 
valor constante, esse resistor é chamado de ôhmico. 
Podemos calcular a diferença de potencial entre os terminais de um resistor ôhmico quando 
este é atravessado por uma corrente através da seguinte relação, denominada Lei de Ohm e 
pode ser calculada utilizando a Equação 2. 
 
U = R . i 
Sendo: 
U: tensão (V) 
R: valor da resistência (Ω) 
i: intensidade da corrente elétrica (A) 
 
 
 
 
 
 
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1.4 – Corrente Elétrica 
 
A corrente elétrica designa o movimento ordenado de cargas elétricas (partículas 
eletrizadas chamadas de íons ou elétrons) dentro de um sistema condutor. Esse sistema 
apresenta uma diferença de potencial elétrico (ddp) ou tensão elétrica. 
A corrente elétrica que transita nos resistores pode transformar energia elétrica em 
energia térmica (calor), num fenômeno conhecido como Efeito Joule. A resistência de um fio 
condutor facilita ou dificulta a passagem da corrente elétrica, sendo calculada através da 
fórmula da Primeira Lei de Ohm. 
Os aparelhos eletrônicos, pilhas e baterias, apresentam o polo negativo e o polo 
positivo. Isso explica a ddp presente no circuito de cada um deles. 
Observe que o sentido da corrente elétrica é caracterizado de duas maneiras. Uma 
delas é a “corrente elétrica real”, ou seja, aquela que possui o sentido do movimento dos 
elétrons. 
A outra maneira é a “corrente elétrica convencional”, cujo sentido é contrário ao 
movimento dos elétrons e é marcada pelo movimento das cargas elétricas positivas. 
No Sistema Internacional de Unidades (SI), a intensidade da corrente elétrica é medida 
em Ampère (A), a resistência em Ohm (Ω) e a tensão elétrica (ddp) é medida em Volts (V). 
1.4.1 - Condutores Elétricos 
 
Os condutores elétricos são materiais que permitem a movimentação dos elétrons, ou seja, a 
passagem da corrente elétrica. Um material é considerado um condutor elétrico dependendo 
da diferença de potencial ao qual ele está submetido. 
Os melhores condutores elétricos são os metais, por outro lado, os materiais que dificultam a 
movimentação dos elétrons são chamados de isolantes. São exemplos madeira, plástico e 
papel. 
1.4.2 - Tipos de Corrente Elétrica 
 
• Corrente Contínua (CC): possui sentido e intensidade constantes, ou seja, apresenta 
diferença de potencial (ddp) contínua, gerada por pilhas e as baterias. 
• Corrente Alternada (CA): possui sentido e intensidade variados, ou seja, apresenta 
diferença de potencial (ddp) é alternada, gerada pelas usinas. 
 
 
 
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1.4.3 - Intensidade da Corrente Elétrica 
 
A intensidade da corrente elétrica, representada pela letra ‘i’, designa a quantidade de carga 
elétrica (Q) que atravessa um condutor em determinado intervalo de tempo (Δt). 
No sistema internacional sua unidade de medida é o Ampère (A), sendo calculada através da 
seguinte expressão: 
 
Onde, 
I: intensidade da corrente (A) 
Q: carga elétrica (C) 
Δt: intervalo de tempo (s) 
 
 
1.5 – Potência e Energia Elétrica 
 
A potência elétrica é uma grandeza que representa a quantidade de energia elétrica que 
foi transformada em outro tipo de energia, por unidade de tempo. 
Os equipamentos elétricos, além da indicação da tensão, também possuem a indicação 
da sua potência elétrica que consomem. Quanto maior o seu valor, maior é o consumo de 
energia. 
A potência elétrica é igual ao produto da tensão pela corrente, conforme apresentado na 
Equação 3: 
P = U . i 
Sendo, 
 
P: potência elétrica (W) 
U: tensão (V) 
i: intensidade da corrente elétrica (A) 
 
A energia elétrica é produzida a partir do potencial elétrico de dois pontos de um 
condutor. Dessa forma, para calcular a energia elétrica utiliza-se a Equação: 
Eel = P . ∆t 
 
 
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Onde: 
Eel: energia elétrica (kWh) 
P: potência (kW) 
∆t: variação do tempo (h)