Eletricidade I.pdf

Prévia do material em texto

ELETRICIDADE BÁSICA CIETEC
Eletricidade
Ao longo dos anos, vários cientistas descobriram que a eletricidade parece se comportar de 
maneira constante e previsível em dadas situações, ou quando sujeitas a determinadas 
condições. Estes cientistas, tais como Faraday, Ohm, Lenz e Kirchhoff, para citar apenas 
alguns, observaram e descreveram as características previsíveis da eletricidade e da corrente 
elétrica, sob a forma de certas regras. Estas regras recebem comumente o nome de “leis”. 
Pelo aprendizado das regras ou leis aplicáveis ao comportamento da eletricidade você terá 
“aprendido” eletricidade.
O Átomo
Tudo que ocupa lugar no espaço é matéria. A matéria é constituída por partículas muito 
pequenas chamada de átomos. Os átomos por sua vez são constituídos por partículas 
subatômicas: elétron, próton e nêutron.
Elétrons: São partículas subatômicas que possuem cargas elétricas negativas.
Prótons: São partículas subatômicas que possuem cargas elétricas positivas.
Nêutrons: São partículas subatômicas que não possuem cargas elétricas.
Núcleo: É o centro do átomo, onde se encontram os prótons e nêutrons.
Eletrosfera
São as camadas ou órbitas formadas pelos elétrons, que se movimentam em trajetórias 
circulares em volta do núcleo. Existem uma força de atração entre o núcleo e a eletrosfera, 
conservando os elétrons nas órbitas definidas camadas, semelhante ao sistema solar.
Ilustração de um Átomo:
Os elétrons estão distribuídos em camadas ao redor do núcleo. Admite-se a existência de 7 
camadas eletrônicas, designados pelas letras maiúsculas: K,L,M,N,O,P e Q. À medida que as 
camadas se afastam do núcleo, aumenta a energia dos elétrons nelas localizados.
1
Prof. Alanda Nogueira 
ELETRICIDADE BÁSICA CIETEC
As camadas da eletrosfera representam os níveis de energia da eletrosfera. Assim, as 
camadas K,L,M,N,O, P e Q constituem os 1º, 2º, 3º, 4º, 5º, 6º e 7º níveis de energia, 
respectivamente.
Por meio de métodos experimentais, os químicos concluíram que o número máximo de 
elétrons que cabe em cada camada ou nível de energia é:
Nível de energia Camada Número máximo de elétrons
1º K 2
2º L 8
3º M 18
4º N 32
5º O 32
6º P 18
7º Q 2 (alguns autores admitem até 8)
A distribuição de prótons, nêutrons e elétrons é que de fato diferenciará um material do 
outro.
Eletrostática
A eletrostática estuda os fenômenos relacionados ás cargas elétricas em repouso.
Os átomos presentes em qualquer material são formados por elétrons, que giram em órbitas 
bem determinadas em torno do núcleo que, por sua vez, é constituído por prótons e 
nêutrons.
A diferença básica entre esses elementos que formam o átomo está na característica de suas 
cargas elétricas.
O próton tem carga elétrica positiva, o elétron tem carga elétrica negativa e o neutro não 
tem carga elétrica.
1º Lei da Eletricidade
O princípio fundamental da eletrostática é chamado de principio da atração e repulsão.
Cujo o enunciado é:
“Cargas elétricas de sinais contrários se atraem.”
2
Prof. Alanda Nogueira 
ELETRICIDADE BÁSICA CIETEC
“Cargas de mesmos sinais se repelem.”
O valor da carga elétrica de um próton e de um elétron é: q = 1,6 x 10^-19 C
Onde: q = carga elementar em Coulomb (C)
 Eletrização de corpos:
Podemos eletrizar um corpo com carga Q por meio da ionização dos seus átomos, isto é, 
retirando ou inserindo elétrons em suas órbitas, tornando-os assim carregados 
positivamente (falta de elétrons) ou carregados negativamente (excesso de elétrons).
Processos de Eletrização:
• Eletrização por ATRITO:
Ao friccionarmos dois corpos, os elétrons da ultima camada de um corpo acabam passando 
para o outro, devido ao atrito.
Se atritarmos por exemplo o vidro e seda, elétrons migrarão do vidro para seda, portanto o 
vidro ficará eletrizado positivamente e a seda negativamente. 
• Eletrização por Contato
Se um corpo eletrizado negativamente é colocado em contato com outro neutro, o excesso 
de elétrons do corpo negativo será transferido para o neutro até que ocorra o equilíbrio 
eletrostático. Deixando assim, o corpo antes neutro, carregado negativamente.
• Eletrização por Indução 
Aproximando um corpo eletrizado positivamente de um condutor neutro isolado, os seus 
elétrons livres serão atraídos para a extremidade mais próxima do corpo positivo.
Dessa forma, o corpo neutro fica polarizado, ou seja, com excesso de elétrons numa 
extremidade (pólo negativo) e falta de elétrons na outra (pólo positivo).
• Eletrização devido Luminosidade
3
Prof. Alanda Nogueira 
ELETRICIDADE BÁSICA CIETEC
A luz que incide sobre determinados matérias (silício, germânio, selênio), provoca uma 
separação das cargas elétricas. O valor desta tensão depende da intensidade de luz. Este 
fenômeno é aplicado em baterias solares, calculadora com bateria solar etc. 
A carga Q de um corpo pode ser calculada multiplicando a carga q de um elétron pelo 
número n de elétrons inseridos ou retirados do corpo:
Q = n . q
Fixando!
1) Qual é o numero de elétrons retirado de um corpo cuja carga elétrica é Q = +32 μC?
2) Qual é o numero de elétrons inserido num corpo cuja carga elétrica é de Q = -80 μC?
Campo Elétrico
• Carga Elétrica Positiva:
Se a carga for positiva, o campo é divergente, ou seja, as linhas campo saem da carga.
• Carga Elétrica Negativa:
Se a carga for negativa, o campo é convergente, ou seja, as linhas de campo chegam na 
carga.
4
Prof. Alanda Nogueira 
ELETRICIDADE BÁSICA CIETEC
Lei de Coulomb:
Estudamos anteriormente que cargas de sinais opostos se atraem e as cargas de sinais iguais 
se repelem, o módulo da força com essas cargas são atraídas ou repelidas devido a interação 
dos seus campos elétricos, pode ser calculado utilizando a seguinte expressão:
K= 9x10^9 N.m / C (no vácuo e no ar) 
Q1 e Q2 = módulos das cargas, em Coulomb[C] 
d= distância em metros 
Essa expressão é denominada de Lei de Coulomb.
Fixando!
1) Duas cargas puntiformes q1= 2μC e q2= -4 μC estão separadas por uma distância de 3 cm, 
no vácuo. Determine a intensidade da força que atuará sobre elas. 
2) Sabendo que as cargas A e B possuem valores respectivamente iguais a - 10 μC e 9 μC, 
determine qual será a força que atuará nessas cargas e sua intensidade.
5
Prof. Alanda Nogueira 
ELETRICIDADE BÁSICA CIETEC
Eletrodinâmica
Célula Voltaica
Imergindo duas placas , uma de Zinco e uma de Cobre, numa solução eletrolítica, como, por 
exemplo, acido sulfúrico (H2S04), determina-se entre as duas placas um diferença de 
potencial entre as extremidades desta célula.
Unindo dois metais diferentes, conforme a figura abaixo, e aplicando calor no ponto de 
junção, os elétrons, em virtude da agitação térmica, transferem-se de um metal para outro, 
estabelecendo – se nas extremidades dos metais uma diferença de potencial.
Está célula tem várias aplicações na indústria. 
 
 
 
6
Prof. Alanda Nogueira 
ELETRICIDADE BÁSICA CIETEC
• Eletricidade de origem mecânica
Para a produção de energia elétrica em grande escala, por exemplo, para alimentar uma 
cidade, o meio mais prático e econômico é através da transformação de energia mecânica 
em energia elétrica.
A energia mecânica poderá ser proveniente de motores elétricos a DIESEL, turbinas 
hidráulicas, eólicas, a vapor. A maior parte da energia elétrica produzida no mundo explora a 
energia mecânica no estado potencial, possuída pela água represada em grandes 
reservatórios.
7
Prof. Alanda Nogueira 
ELETRICIDADE BÁSICA CIETEC
Grandezas Elétricas
• Tensão Elétrica;
• Intensidade de Corrente Elétrica;
• Resistência Elétrica;
D.D.P ou Tensão Elétrica:
A diferença de potencial entre dois pontos é denominada tensão elétrica, ouseja, é a força 
que desloca a carga elétrica de um ponto ao outro. É a responsável pela movimentação das 
cargas em um circuito.
A diferença de potencial (ddp) ou propriamente dito tensão elétrica é representada pela 
letra U, cuja unidade de medida é Volt (V ).
A tensão elétrica (diferença de potencial - DDP) é a força que desloca a carga elétrica de um 
ponto a outro. É a responsável pela movimentação das cargas em um circuito.
No S.I. (Sistema Internacional), a unidade de medida é o VOLT(v), uma homenagem ao físico 
Alessandro Volta, inventor da bateria.
Para medirmos a tensão elétrica de um circuito elétrico, utilizamos um instrumento 
chamado voltímetro. Este deve ser ligado em paralelo com a carga a ser medida.
 
Múltiplos e submúltiplos:
8
Prof. Alanda Nogueira 
ELETRICIDADE BÁSICA CIETEC
 Corrente Elétrica:
Definição :
“A corrente elétrica ( I )é, portanto, o movimento ordenado dos elétrons livres em um 
material, buscando promover o equilíbrio elétrico.”
A Intensidade instantânea I da corrente elétrica é a medida da variação da carga Q, em 
Coulomb (C), por meio da seção transversal de um condutor durante um intervalo de tempo 
t , em segundos.
Matematicamente falando temos que: I = ∆Q 
 ∆t 
 
Onde:
I = Intensidade de corrente elétrica em Ampère (A)
DQ = variação de carga em Coulomb
Dt = variação do tempo em segundos
A unidade de medida da corrente elétrica é o ampère (A).
Para medirmos a corrente elétrica de um circuito elétrico, utilizamos um instrumento 
chamado amperímetro. Este deve ser ligado em série com a carga a ser medida.
9
Prof. Alanda Nogueira 
ELETRICIDADE BÁSICA CIETEC
Lembrando que 1C é o equivalente a 6,25x10^18 elétrons.
Sentido da corrente elétrica
Nos condutores sólidos, o sentido da corrente elétrica corresponde ao sentido do 
movimento dos elétrons, pois são eles que se deslocam. Isto é, a corrente elétrica flui do 
potencial menor (pólo negativo do gerador) para o potencial maior (polo positivo do 
gerador). Esse é o sentido real da corrente elétrica.
Para estudo da corrente elétrica, entretanto, adota-se um sentido convencional, que é o do 
deslocamento das cargas positivas, ou seja, do potencial maior para o potencial menor.
Tipos de corrente elétrica
- Corrente contínua
É aquela cuja intensidade e o sentido se mantêm constantes.
Exemplo: Correntes estabelecidas por uma bateria de automóvel.
Se a tensão elétrica que alimenta o circuito for contínua (Ucc), consequentemente a 
corrente também será contínua (Icc).
- Corrente Alternada
É aquela cuja a intensidade e sentido variam periodicamente. Esse tipo de corrente varia 
segundo a função trigonométrica seno.
Exemplo: As correntes existentes em nossas casas que são fornecidas pelas usinas 
hidrelétricas.
Se a tensão elétrica que alimenta o circuito for alternada (Uca), consequentemente a 
corrente também será alternada (Ica).
Efeitos da corrente elétrica
10
Prof. Alanda Nogueira 
ELETRICIDADE BÁSICA CIETEC
Quando a corrente elétrica passa por um determinado dispositivo, ela causa um série de 
efeitos de larga aplicação na indústria.
Efeito térmico: qualquer condutor sofre aquecimento ao ser atravessado por uma corrente 
elétrica.
Exemplo: Chuveiros elétricos e Ferros de engomar.
Efeito luminoso: Em algumas condições, a passagem da corrente elétrica através de um gás 
rarefeito faz com que este emita luz.
Exemplo: Lâmpadas fluorescentes.
Efeito magnético: Quando um condutor é percorrido por uma corrente elétrica, surge numa 
região próxima a ele um campo magnético.
Exemplo: Motores e transformadores elétricos
Efeito químico: Quando atravessada por uma corrente elétrica, uma solução eletrolítica 
sofre decomposição.
Exemplo: Utilizado no revestimento de metais (cromeação, niquelação, etc.)
Efeito fisiológico: consiste na ação da corrente elétrica sobre o corpo humano, causando 
sensação dolorosa e contrações musculares e podendo atingir situações fatais.
Múltiplos e Submúltiplos
Resistência Elétrica
11
Prof. Alanda Nogueira 
ELETRICIDADE BÁSICA CIETEC
É a propriedade que um determinado elemento tem de apresentar oposição a passagem 
da corrente elétrica.
Simbologia:
A resistência elétrica apresenta uma unidade que em homenagem ao físico alemão George 
Simon Ohm, foi denominada de ohm, simbolicamente representada pela letra grega W 
(ômega).
Para medirmos a resistência elétrica de um circuito elétrico, utilizamos um instrumento 
chamado ohmímetro. Este deve ser ligado em paralelo com a carga a ser medida.
Múltiplos e Submúltiplos
12
Prof. Alanda Nogueira 
ELETRICIDADE BÁSICA CIETEC
Código de Cores para Resistores
O código de cores é a convenção utilizada para identificação de resistores de uso geral. 
Compreende as séries E6, E12 e E24 da norma internacional IEC.
Procedimento para Determinar o Valor do Resistor:
Identificar a cor do primeiro anel, e verificar através da tabela de cores o algarismo 
correspondente à cor. Este algarismo será o primeiro dígito do valor do resistor.
13
Prof. Alanda Nogueira 
ELETRICIDADE BÁSICA CIETEC
Identificar a cor do segundo anel. Determinar o algarismo correspondente ao segundo dígito 
do valor da resistência.
Identificar a cor do terceiro anel. Determinar o valor para multiplicar o número formado 
pelos itens 1 e 2. Efetuar a operação e obter o valor da resistência.
Identificar a cor do quarto anel e verificar a porcentagem de tolerância do valor nominal da 
resistência do resistor.
OBS.: A primeira faixa será a faixa que estiver mais perto de qualquer um dos terminais do 
resistor.
Exemplo:
1º Faixa Vermelha = 2
2º Faixa Violeta = 7
3º Faixa Marrom = 10
4º Faixa Ouro = 5%
O valor será 270W com 5% de tolerância. Ou seja, o valor exato da resistência para qualquer 
elemento com esta especificação estará entre 256,5W e 283,5W.
Entenda o multiplicador. Ele é o número de zeros que você coloca na frente número. No 
exemplo é o 10, e você coloca apenas um zero se fosse o 100 você colocaria 2 zeros e se 
fosse apenas o 1 você não colocaria nenhum zero.
1ª Lei de OHM
Existe uma relação matemática entre a tensão elétrica, a corrente elétrica e a resistência 
elétrica.
No século XIX, um filósofo alemão, Georg Simon Ohm, demonstrou experimentalmente a 
constante de proporcionalidade entre a corrente elétrica, a tensão e a resistência. Essa 
relação é denominada Lei de Ohm e é expressa literalmente como:
“A corrente em um circuito é diretamente proporcional à tensão aplicada e inversamente 
proporcional à resistência do circuito”.
14
Prof. Alanda Nogueira 
ELETRICIDADE BÁSICA CIETEC
Na forma de equação a Lei de Ohm é expressa como:
U = R x I
Aprenda a utilizar o triângulo das deduções da fórmula da lei de Ohm:
Cálculo de Tensão
Se você pretende saber o valor da tensão, cubra a letra ( V ) no triângulo.
 - O que ficou? 
 - Ficou a fórmula R x I
 - Muito bem! Basta multiplicar R x I e você terá,
 como resultado, o valor de ( V ), tensão.
Exemplo:
 Suponhamos que seja R = 10, e I = 5
 
 V = R x I = 10 x 5 = 50 V
Cálculo de Resistência
15
Prof. Alanda Nogueira 
ELETRICIDADE BÁSICA CIETEC
Agora, cubra a letra R:
 
 Ficou a fórmula = V ÷ I
Cálculo de Corrente
 Ficou a fórmula= V ÷ R
Dessa forma, você não mais se esquecerá de como encontrar estes três valores:
Vejamos um exemplo:
1) De uma fonte de tensão continua temos 12V, ligado a essa fonte temos um resistor de 6Ω. 
Calcule a corrente que percorrerá esse circuito. 
16
Prof. Alanda Nogueira 
ELETRICIDADE BÁSICA CIETEC
Resp.: 2A
Exercitando:
1) Qual a resistência de um chuveiro que absorve 15A, ligado em 220V?
2) Calcule a corrente que circulará por um resistor de 20Ω ligado a uma fonte de 10V?
3) Qual a tensão da fonte que alimenta um resistor de 5mΩ, sendo percorrido por uma 
corrente de 10mA?
2ª Lei de OHM
O valor da resistência de um material qualquer (condutor, resistor etc), irá variar de acordo 
com o coeficiente de resistividade do material, do comprimento e de sua área transversal.
A tabela mostra os valores das resistividades de alguns materiais, à temperatura de 20º C.
Matematicamente falando temos: 
17
Prof. Alanda Nogueira 
ELETRICIDADE BÁSICA CIETEC
O fator ρ (letra grega que se lê “rô”) permite a comparação da resistência de diferentes 
materiais de acordo com natureza, independentemente de seus comprimentos ou áreas. 
Valores mais altos de ρ representam maior resistência.
Comprimento do material (l);
Na figura acima, temos dois materiais da mesma natureza. Porém, com comprimento 
diferente:
Seção Transversal do Material:
Seção Transversal é a área do material, quando este é cortado transversalmente.
Seção transversal do material
Na figura abaixo vemos, dois materiais iguais de igual comprimento, porém, de seção 
transversal diferente:
18
Prof. Alanda Nogueira 
ELETRICIDADE BÁSICA CIETEC
Influência da temperatura na resistência
Outro fator que influenciará na resistência final de um material é a temperatura.
O coeficiente de temperatura da resistência, α (letra grega denominada alfa), indica a 
quantidade de variação da resistência para uma variação na temperatura. 
Embora para um dado material α possa variar ligeiramente com a temperatura. Um 
acréscimo na resistência do fio, produzido por um aumento na temperatura, pode ser 
determinado aproximadamente a partir da equação:
Rf = Ri . [ 1+ α.(Tf – Ti)]
Onde:
Rf = Resistência final do material
Ri = Resistência inicial
α = Coeficiente de temperatura do material
Tf = Temperatura final
Ti = Temperatura inicial
Para fixar:
Um fio de tungstênio tem uma resistência de 10 Ω a 20ºC. Calcule a sua resistência a 120ºC.
αTungstênio= 0,005 Ω/ºC
Rf = Ri . [ 1+ α.(Tf – Ti)]
Associação de Resistores
Associação em Série
19
Prof. Alanda Nogueira 
ELETRICIDADE BÁSICA CIETEC
Quando resistores são conectados de forma que a saída de um se conecte a entrada de 
outro e assim sucessivamente em uma única linha, diz-se que os mesmos estão formando 
uma ligação série.
Neste tipo de ligação a corrente que circula tem o mesmo valor em todos os resistores da 
associação, mas a tensão aplicada se divide proporcionalmente em cada resistor.
Os resistores que compõem a série podem ser substituídos por um único resistor chamado 
de Resistor Equivalente.
R t= R1 + R2 + R3 + ... Rn
Rt = resistência total ou equivalente
R1, R2, R3 , Rn = resistências dos respectivos resistores.
Para ligar resistores em série é necessário fazer a ligação conforme a figura abaixo:
Na figura abaixo podemos ver o circuito acima representado em um diagrama elétrico.
Exemplo:
Observe o circuito de resistores abaixo e determine o valor da resistência equivalente entre 
os pontos A e B (RAB).
Solução: 
Req = 100 + 30 + 20 = 150 W
Associação de Resistores em Paralelo
20
Prof. Alanda Nogueira 
ELETRICIDADE BÁSICA CIETEC
Nessa associação a resistência elétrica resultante é o inverso das somas dos inversos dos 
valores das resistências parciais envolvidas. Com isso o valor resultante da resistência 
elétrica é menor do que o menor valor do resistor envolvido na associação.
Podemos associar resistores em paralelo, quando ligarmos conforme a figura abaixo.
Na figura abaixo podemos ver o circuito anterior representado em um diagrama elétrico.
Exemplo:
Observe o circuito de resistores abaixo e determine o valor da resistência equivalente entre 
os pontos A e B (RAB).
Solução:
Req = 1/ (1/60 + 1/30 + 1/20) = 10 W
Associação de Resistores Mista
21
Prof. Alanda Nogueira 
ELETRICIDADE BÁSICA CIETEC
Nessa associação encontraremos as características do circuito série e do paralelo em um 
mesmo circuito.
A associação mista de resistores é realizada quando ligarmos conforme a figura abaixo.
Na figura podemos ver o circuito anterior representado em um diagrama elétrico.
Exemplo:
Observe o circuito de resistores abaixo e determine o valor da resistência
equivalente entre os pontos A e B (RAB).
Inicialmente pega-se o ramo paralelo e determina o resistor equivalente (Req1) deste ramo. 
Observa-se que o resistor Req1 ficará em série com os demais resistores, logo para 
solucionar o problema bastará apenas somar os três resistores, e determinaremos o valor do 
resistor equivalente total (Req total) da associação.
Solução
22
Prof. Alanda Nogueira 
ELETRICIDADE BÁSICA CIETEC
Rt= 1/ (1/120 + 1/120 + 1/120) = 40 W
Rt = 20 + 40 + 35 = 95 W
Potência Elétrica
Muitas vezes, na propaganda de certos produtos eletrônicos, destaca-se a sua potência 
elétrica.
Sabemos que esses aparelhos necessitam de energia elétrica para funcionar. Ao receberem 
essa energia elétrica, eles a transformam em outra forma de energia. No caso do chuveiro, 
por exemplo, a energia elétrica é transformada em energia térmica.
Quanto mais energia for transformada em um menor intervalo de tempo, maior será a 
potencia do aparelho. Portanto, podemos concluir que potencia elétrica é uma grandeza que 
mede a rapidez com que a energia elétrica é transformada em outra forma de energia. 
As fórmulas para determinação da potência elétrica são:
A unidade de medida de potencia elétrica é o Watt(W).
Para fixar:
1) Determine a potência dissipada por um resistor, ligado a uma fonte de tensão continua de 
120V, sendo percorrido por uma corrente de 15A.
2) Uma fonte de 25V, alimentará uma carga de 5mW. Determine a corrente que circulará 
nesse circuito.
Cálculo de Consumo de Energia Elétrica (E)
23
Prof. Alanda Nogueira 
P = U x I
P = R x I² P = U²÷R
 
ELETRICIDADE BÁSICA CIETEC
Vamos por meio de um exemplo bem simples ver como é feito o cálculo do consumo de 
energia elétrica. Considere um banho de 10 minutos durante 30 dias em um chuveiro 
elétrico de potencia de 5200W. Calcule o consumo de energia elétrica e qual o valor deverá 
ser pago pelo consumidor.
Considere o KWh = 0,35 centavos 
E = P(KW) x t(h)
Magnetismo
Ímãs
Conta à lenda que em uma remota antiguidade, os gregos descobriram que um certo tipo de 
rocha, que eles encontraram inicialmente perto da cidade de Magnésia, na Ásia Menor, 
tinha o poder de atrair e segurar pedaços de ferro. 
A rocha encontrada era na realidade um tipo de minério de ferro, chamado “magnetita”.
Os ímãs e o magnetismo intervêm no funcionamento de inúmeros aparelhos elétricos. 
Daí, a importância de seu estudo.
Os ímãs são materiais que tem a propriedade de atrair objetos de ferro. 
A esse fenômeno, dá-se o nome de magnetismo.
Os primeiros fenômenos magnéticos foram observados em determinadas pedras, chamadas 
ímãs naturais, que possuem um poder magnetizante muito fraco. 
Os ímãs naturais são formados por minério de ferro chamado magnetita, como já foi dito.
Além dos ímãs naturais, existem outros produzidos por processos diversos, aos quais dá-se o 
nome de ímãs artificiais e que possuem, em geral, maior poder magnetizante.
A propriedade que caracteriza um ímã é a de atrair objetos deferro. 
Magnetismo é portanto a propriedade que certos corpos possuem de atraírem materiais 
ferrosos. Estes corpos são chamados de imãs, também conhecidos por magnetos.
Nota-se que, na região dos extremos de um ímã, a atração é maior. Dá-se a essas 
extremidades o nome de pólos do ímã.
Existe uma linha imaginária, onde não há atração alguma, chamada linha neutra.
A propriedade de atração é maior nas extremidades
24
Prof. Alanda Nogueira 
ELETRICIDADE BÁSICA CIETEC
O magnetismo origina-se na organização atômica dos materiais. Cada molécula de um 
material é um pequeno ímã natural, denominado de ímã molecular ou domínio.
Quando, durante a formação de um material, as moléculas se orientam em sentidos 
diversos, os efeitos magnéticos dos ímãs moleculares se anulam, resultando em um material 
sem magnetismo natural.
Se, durante a formação do material, as moléculas assumem uma orientação única ou 
predominante, os efeitos magnéticos de cada ímã molecular se somam, dando origem a um 
ímã com propriedades magnéticas naturais.
 
 Observação:
 Na fabricação de ímãs artificiais, as moléculas 
 desordenadas de um material sofrem um processo 
 de orientação a partir de forças externas.
Se um ímã for suspenso pelo seu centro, nota-se que as extremidades se orientam sempre 
na mesma direção: 
25
Prof. Alanda Nogueira 
ELETRICIDADE BÁSICA CIETEC
• Um dos pólos sempre aponta para o Norte e por isso é chamado pólo Sul do ímã. 
• A outra extremidade aponta sempre para o Sul, sendo denominada pólo Norte do 
ímã.
A bússola nada mais é que um pequeno ímã suspenso pelo seu centro de gravidade, e é 
empregada para orientar os viajantes.
 Se for aproximado um ímã de uma bússola, nota-se que o pólo Norte da bússola é repelido 
pelo pólo Norte do ímã. O mesmo acontece com os pólos Sul do ímã e da bússola. 
Entretanto, o pólo norte do ímã atrai o pólo Sul da bússola, enquanto que o pólo Norte da 
bússola é atraído pelo pólo Sul do ímã.
Ação mútua entre dois ímãs
Pólos de mesmo nome se repelem
Pólos de nomes diferentes se atraem
Com o auxílio de uma bússola, podemos 
determinar então facilmente os pólos magnéticos 
de um imã, como ilustra a figura ao lado.
Quando próximo da bússola, o imã causa um 
desvio na direção da agulha. Dessa forma, a 
extremidade do imã que atrair o pólo norte da 
bússola será o pólo sul e vice-versa.
O planeta terra como um imenso ímã
A Terra é um grande ímã. 
Na figura, vê-se o campo magnético circundando-a. 
26
Prof. Alanda Nogueira 
ELETRICIDADE BÁSICA CIETEC
Observações:
• As polaridades geográficas e magnéticas estão indicadas.
• O eixo magnético não coincide com o eixo geográfico.
• No pólo Norte geográfico, fica situado o pólo Sul magnético e, no pólo Sul geográfico, 
fica situado o pólo Norte magnético.
• Azimute é a condição do ponteiro da bússola a apontar sempre para o Norte 
geográfico - o que permite a direção de navegação angular em relação ao eixo Norte.
Os ímãs têm uma propriedade característica:
Por mais que se divida um ímã em partes menores, as partes sempre terão um pólo norte e 
um pólo sul.
Esta propriedade é denominada de inseparabilidade dos pólos.
Campo magnético
A região em torno de um ímã, onde são exercidas ações magnéticas, é chamada campo 
magnético.
Espalhando limalhas de ferro no campo magnético de um ímã, nota-se que elas se dispõem 
segundo linhas bem definidas denominadas linhas de força do campo magnético. 
27
Prof. Alanda Nogueira 
ELETRICIDADE BÁSICA CIETEC
Foi convencionado dizer que as linhas de força num imã são orientadas externamente do 
pólo norte para o pólo sul e internamente do pólo sul para o pólo norte, como ilustra a 
figura ao lado.
O número total de linhas de força de um ímã é chamado fluxo de indução magnética, cujo 
símbolo é Φ (fi - letra grega).
O fluxo da indução magnética é uma grandeza e, como tal, pode ser medido.
No SI (Sistema Internacional de Medidas), sua unidade de medida é o Weber (Wb).
É preciso observar que o campo magnético não se manifesta somente em um plano: ele é 
uma região do espaço.
Supondo-se, no interior do campo de um ímã uma superfície de 1cm², o número de linhas de 
força que passam através dessa superfície permite avaliar a intensidade do campo 
magnética (H).
A intensidade do campo magnético não é igual em todos os seus pontos, pois, à medida que 
se afasta do ímã, escasseiam - se as linhas de força.
Assim, como pode ser visto na figura a seguir, na zona A, 
haverá uma intensidade de campo magnético de maior valor 
do que a correspondente na zona B, uma vez que, na zona A, 
há um maior numero de linhas de força.
H = intensidade de campo magnético, em 
oersted (Oe)
Φ = fluxo magnético, em webers (Wb).
S = superfície ou área em cm²
Dizemos que um material é 
ferromagnético quando ele é fortemente 
atraído por um imã, a exemplo do ferro, níquel,cobalto,etc.
Materiais não-ferromagnéticos são materiais que não são atraídos pelos imãs, a exemplo do 
plástico e madeira, etc.
28
Prof. Alanda Nogueira 
ELETRICIDADE BÁSICA CIETEC
OBS: Veremos a classificação dos materiais mais adiante.
Eletromagnetismo
Eletroímã
A corrente elétrica, passando por um condutor, faz com que ele adquira propriedades 
magnéticas.
Essas, entretanto são muito fracas e imperceptíveis para pequenos valores da corrente 
elétrica.
Para aumentá-las, enrola-se o condutor em forma de bobina, constituindo um solenóide.
As espiras que constituem um solenóide são isoladas entre si e enroladas uma ao lado da 
outra, formando camadas, que podem ser superpostas.
Quando uma corrente elétrica percorre um condutor, ela cria em torno deste um campo 
magnético:
29
Prof. Alanda Nogueira 
ELETRICIDADE BÁSICA CIETEC
Eletromagnetismo é o poder de atração que a corrente elétrica ao passar pelo condutor 
exerce sobre os materiais ferrosos (geração de campo magnético).
Eletroímã com núcleo de seção quadrada
Desejando aumentar ainda mais as propriedades magnéticas, se introduz, no solenóide, um 
núcleo de ferro, com o que se terá construído um eletroímã.
Abaixo temos uma aplicação do efeito causado pelo eletromagnetismo (princípio do 
eletroímã).
30
Prof. Alanda Nogueira 
ELETRICIDADE BÁSICA CIETEC
A corrente elétrica ao percorrer o condutor cria um campo eletromagnético no mesmo. O 
condutor, que está enrolado em um prego, transfere “poderes” eletromagnéticos a este 
prego.
Os fatores que aumentam à força magnética de um eletroímã são:
• Maior número de espiras,
• Maior intensidade da corrente elétrica;
• Material de que é constituído o núcleo,
• Maior seção do núcleo;
• Menor distância entre os pólos.
Exemplos:
a) Colocando um núcleo de ferro no interior da bobina, pois o núcleo concentrará as linhas 
do campo magnético.
 
b) Aumentando a intensidade de corrente que circulará pelo condutor (bobina).
31
Prof. Alanda Nogueira 
ELETRICIDADE BÁSICA CIETEC
 
c) Aumentando o número de espiras da bobina.
 
O eletroímã é usado sob diversas formas: ímãs temporários e transformadores.
Nas chaves magnéticas, desejando-se produzir atração magnética de certas peças de aço 
que acionam os contatos durante determinado tempo, usa-se um eletroímã, que só possui 
propriedades magnéticas quando a corrente passa através dele.
Os transformadores possuem duas bobinas sem 
ligação elétrica sobre um núcleo de ferro fechado. 
São usados para alterar tensões, reduzindo-as ou 
aumentando-as, sendo chamados, 
respectivamente, transformadores abaixadores 
ou elevadores. 
Por exemplo, algumas campainhas devem 
funcionar com tensão de 12V em linhas de 127V. 
Usa-se um transformador abaixador que reduza tensão de 127V para 12 V.
Quando a corrente elétrica passa por um condutor, solenóide ou 
eletroímã produz efeitos magnéticos. Isto quer dizer que é criado, nas 
regiões vizinhas, um campo magnético.
As linhas de força do campo magnético criado pela corrente elétrica 
que passa por um condutor são circunferências concêntricas cujo 
plano é perpendicular ao condutor.
O sentido da linhas de força em um condutor pode ser determinado utilizando a regra da 
mão direita como mostrado na figura abaixo:
32
Prof. Alanda Nogueira 
ELETRICIDADE BÁSICA CIETEC
O campo magnético criado pela corrente que circula num condutor é, em geral, muito fraco. 
Para aumentá-lo, enrola-se o condutor em forma de bobina, formando um solenóide. Deste 
modo, o número de linhas de força no interior do solenóide aumenta o que acarreta uma 
maior intensidade do campo magnético.
Esse aumento depende do valor da intensidade de corrente e do número de espiras do 
solenóide.
Diz-se que a intensidade do campo magnético no interior do solenóide depende do valor de 
ampéres-espiras do solenóide.
A tabela a seguir mostra uma bobina e seus respectivos símbolos conforme determina a NBR 
12521.
A polarização em uma bobina (identificação dos pólos Norte e sul) é ilustrada pelas figuras, 
através da regra da mão esquerda, onde sempre a direção do dedo polegar indicará o pólo 
Norte e os outros dedos contornam o enrolamento e demonstram os sentidos de entrada 
da corrente elétrica na bobina, conforme figuras acima.
As linhas de força saem do pólo Norte e se dirigem para o pólo Sul, na parte externa, e, na 
parte interna de Sul para Norte.
33
Prof. Alanda Nogueira 
ELETRICIDADE BÁSICA CIETEC
Se for introduzido no solenóide um núcleo de ferro, tem-se um eletroímã. 
O número de linhas de força por cm² no núcleo de ferro do eletroímã, é bem maior do que 
com núcleo de ar, em igualdade de condições de ampéres - espiras, isto é, a intensidade do 
campo magnético é maior no ferro que no ar. 
Ou seja, o ferro é mais permeável às linhas de força do campo magnético do que o ar.
Linhas de força
As linhas de força que se espalhavam no núcleo de ar, agora com núcleo de ferro, se juntam.
Há uma nítida referência em circular pelo ferro, por ser ele mais permeável do que o ar.
Concentração do campo magnético
Força eletromotriz induzida
Indução eletromagnética
34
Prof. Alanda Nogueira 
ELETRICIDADE BÁSICA CIETEC
Se um condutor for submetido a um campo magnético variável, entre os seus extremos 
aparecerá uma diferença de potencial que é conhecida como força eletromotriz induzida. O 
fenômeno em questão é denominado indução eletromagnética. 
Pode-se produzir uma força eletromotriz induzida num condutor se o mesmo for 
aproximado ou afastado de um ímã (dentro de seu campo magnético ). 
O mesmo efeito seria obtido se o condutor fosse mantido em repouso e o ímã se 
aproximasse dele ou se afastasse.
Os três casos citados apresentam um ponto em comum: para o condutor, está sempre 
havendo uma variação de fluxo.
Esta é a condição para que se produza uma força eletromotriz induzida, ou seja, é necessário 
que haja movimento relativo entre o condutor e o campo magnético.
Mas, o que está acontecendo no condutor para que ocorra a diferença de potencial ( ddp ) ?
Os elétrons em movimento são minúsculos ímãs. Em um material condutor, os elétrons 
livres existem em grande quantidade e estão, via de regra, em movimento desordenado.
No momento em que o condutor é submetido ao campo magnético, nos casos citados, o 
campo atua sobre os elétrons - pequeníssimos ímãs – obrigando-os a se deslocarem para 
uma das extremidades do condutor, estabecendo-se, dessa forma, uma d.d.p. ou tensão 
elétrica.
2- Lei de Lenz 
Faraday foi o primeiro homem a produzir uma força eletromotriz induzida e a determinar o 
seu valor.
Porém, a determinação do seu sentido é devida a Lenz, que apresentou a seguinte 
proposição, conhecida como Lei de Lenz :
 
“ O sentido de uma força eletromotriz induzida é tal que ela se opõe, pelos seus efeitos, à
causa que a produziu “.
Daí,deduz-se que é necessário conhecer a direção e o sentido do campo magnético que , por 
analogia, corresponde à posição do ponteiro da bússola ( Norte – Sul ) num campo 
magnético.
Para poder visualizar melhor a Lei de Lenz, é necessário descrever a regra da mão esquerda, 
que utiliza os dedos indicador, polegar e médio.
Regra da mão esquerda
35
Prof. Alanda Nogueira 
ELETRICIDADE BÁSICA CIETEC
Se o dedo indicador apontar o sentido do campo magnético e o polegar indicar o sentido do 
movimento do condutor ( movimento relativo ), o dedo médio mostrará o sentido do 
deslocamento dos elétrons livres no condutor, ou seja, indicará qual é a extremidade do 
condutor que ficará com excesso de elétrons ( terminal negativo ), conforme mostra a figura 
(sentido eletrônico ).
Existe, a regra da mão direita, atribuída a Fleming, que é anterior à da mão esquerda. 
De um modo geral, é a mesma regra, sendo que os dedos utilizados pertencem à mão 
direita. 
O dedo médio vai apontar para a extremidade do condutor, onde há falta de elétrons 
( terminal positivo ).
A Lei da indução de Faraday, afirma que:
“A corrente elétrica induzida em um circuito fechado por um campo magnético, é 
proporcional ao número de linhas do fluxo que atravessa a área envolvida do circuito, na 
unidade de tempo”.
Cálculo da força eletromotriz induzida
A lei de Faraday é expressa pela seguinte relação :
Onde:
E = força eletromotriz induzida (valor médio), em volts (V)
∆Φ = variação de fluxo magnético, em webers (Wb)
∆t = tempo decorrido durante a variação de fluxo, em segundos (s)
∆ΦB/ ∆t = razão de variação de fluxo magnético.
36
Prof. Alanda Nogueira 
ELETRICIDADE BÁSICA CIETEC
Observação : O sinal negativo (-) indica que a f.e.m. induzida opõe-se, pelos seus efeitos, à 
causa que a produziu.
Segue-se acima uma análise gráfica da curva senoidal para a lei de Lenz em uma bobina.
A figura anterior mostra que a corrente senoidal produz um fluxo (Φ), também senoidal, 
porque os mesmos (corrente e fluxo) são proporcionais. 
A variação de fluxo cria a f.e.m. induzida.
Quando se trata de uma bobina submetida a um campo magnético variável, a tensão média 
induzida na mesma é obtida com a equação:
Sendo:
N = número de espiras da bobina.
Segue-se a ilustração do que se passa com o fluxo magnético, as variações da corrente 
alternada, e este mesmo fluxo em expansão e contração numa espira, isto é, mostra os 
pontos que indicam as variações da corrente na solenóide.
37
Prof. Alanda Nogueira 
ELETRICIDADE BÁSICA CIETEC
Expansão e retração do campo magnético
Aqui, é mostrado como o fluxo magnético se expande e se contrai com as variações da 
corrente.
38
Prof. Alanda Nogueira 
ELETRICIDADE BÁSICA CIETEC
É necessário destacar que a f.e.m. induzida depende, na realidade, da rapidez com que o 
fluxo magnético varia (∆Φ/∆t) e não propriamente do fluxo, porque condutor em repouso 
submetido a um campo magnético constante não apresenta f.e.m. induzida.
A figura seguinte mostra o momento em que a corrente é decrescente (posição ab, no 
gráfico), criando dentro da espira, um campo magnético decrescente cujo sentido da f.e.m. 
induzida é o mesmo da corrente da fonte de tensão.
Magnetismo Remanente
Quando se coloca um núcleo de ferro em uma bobina, em que circula uma corrente elétrica, 
o núcleo torna-se imantado, porque as suas moléculas se orientam conforme as linhas de 
força criadas pela bobina.
39
Prof. Alanda Nogueira 
ELETRICIDADE BÁSICA CIETEC
Cessada a passagem da corrente, alguns ímãs moleculares permanecem na posição de 
orientação anterior, fazendocom que o núcleo permaneça ligeiramente imantado.
Essa pequena imantação é chamada magnetismo remanente ou residual.
O magnetismo residual é importante, principalmente para os geradores de energia elétrica. 
Este tipo de ímã chama-se ímã temporário.
A variação positiva do campo aplicado produz curva de magnetização diferente da variação 
negativa. Isto é chamado histerese.
No gráfico ao lado Bs representa o campo 
aplicado, produzido por um solenóide pelo 
qual passa uma corrente variável, e B é o 
campo no material.
Considera-se que o material, inicialmente, não está magnetizado. A corrente aplicada varia 
de zero até o valor correspondente ao ponto 1, resultando a curva 0 - 1.
Reduzindo a corrente a zero, a variação segue a curva 1 - 2.
Invertendo o sentido da corrente até um valor oposto ao do ponto 1, a curva é 2 - 3. E a 
curva 3 - 4 - 1 é o retorno á condição do ponto 1. 
Notar que nos pontos 2 e 4 a corrente é nula mas a magnetização não. Isso significa que 
foram formados imãs permanentes.
40
Prof. Alanda Nogueira 
	Prof. Alanda Nogueira