Unidade 1 - Introdução à eletricidade

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INSTALAÇÕES 
ELÉTRICAS E DE 
COMUNICAÇÃO 
OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM
 > Definir matéria e carga.
 > Reconhecer as propriedades básicas das correntes elétricas contínua e 
alternada.
 > Identificar as diferenças entre potencial e potência.
Introdução
A eletricidade é umas principais fontes de energia utilizadas atualmente, sendo a 
segunda fonte com maior participação na matriz energética nacional, perdendo 
apenas para o petróleo e seus derivados. Neste cenário é considerado todo o uso 
de energia, inclusive a locomoção, por isso ela figura em segundo lugar; se fosse 
considerada apenas a utilização residencial de energia, a eletricidade reinaria 
soberana (EMPRESA DE PESQUISA ENERGÉTICA [EPE], 2020). Conforme o Plano 
Nacional de Energia – 2050, a tendência é que a eletricidade ganhe ainda mais 
protagonismo no futuro, principalmente pelo apelo ecológico ao uso de fontes 
renováveis de energia (EPE, 2018). 
Um bom projeto elétrico é parte importante em qualquer estrutura predial 
atual. Entender os conceitos básicos de eletricidade é passo fundamental para 
elaborar ou analisar um projeto elétrico.
Neste capítulo, você vai aprender sobre os conceitos básicos de eletricidade 
por meio do estudo da matéria e da carga, sobre a corrente elétrica contínua e a 
alternada e diferenciar os conceitos de potencial e de potência elétrica.
Introdução à 
eletricidade
Miguel Francisco da Silveira
Conceitos básicos de eletricidade 
A eletricidade começou a ser conhecida há muito tempo, de forma estática 
ainda, pelos antigos gregos. Eles observaram que se um pedaço de âmbar 
(seiva de dada árvore) fosse friccionado e aproximado de um pedaço de palha, 
este seria atraído pelo âmbar (HALLIDAY; RESNICK; WALKER, 2016). Durante 
muito tempo, essa observação foi apenas recreativa; no século XVII, começa 
a haver avanço no estudo da eletricidade (HAYT JR.; BUCK, 2013). 
Benjamin Franklin atribuiu o conceito de carga positiva e de carga negativa, 
conforme Knight (2009, p. 793),
[...] um bastão de vidro friccionado com seda torna-se carregado positivamente. 
É isso. Qualquer outro objeto que repila um bastão de vidro carregado também 
estará carregado positivamente. E qualquer objeto que atraia um bastão de vidro 
carregado estará carregado negativamente. 
A carga elétrica (Q) é dada em Coulomb (C), em homenagem a Charles 
Augustus de Coulomb, que estabeleceu de forma experimental a relação entre 
a força exercida entre dois objetos carregados eletricamente. Ele desenvolveu 
e utilizou uma balança de torção para este fim, conforme ilustrado na Figura 
1 (HAYT JR.; BUCK, 2013). 
Figura 1. Balança de torção de Coulomb.
Fonte: Fouad A. Saad/Shutterstock.com
Introdução à eletricidade2
O estudo da eletricidade havia sido desenvolvido sem o conhecimento 
correto do átomo, de forma empírica. O conhecimento que se tinha ainda era 
da ideia herdada dos gregos, do átomo como indivisível. A palavra átomo vem 
do grego — a significa não, e tomo significa divisão, ou seja, não divisível. O 
estudo da matéria e do átomo evoluiu muito, e no século XX foi adotado o 
modelo do átomo de Rutherford-Bohr, sendo o átomo a menor unidade da 
matéria, composto por um núcleo com nêutrons e prótons e por elétrons 
(KNIGHT, 2009). A Figura 2 apresenta o modelo nuclear do átomo: os prótons, 
com carga positiva, e os nêutrons estão no núcleo, enquanto os elétrons 
orbitam ao redor, com carga negativa.
Figura 2. Modelo nuclear do átomo.
Fonte: Adaptada de nisa arki/Shutterstock.com
Elétron
Nêutron
Próton
Núcleo
Os nêutrons não possuem carga elétrica. Aos prótons foi convencionada 
carga elétrica positiva, e aos elétrons carga elétrica negativa. O valor, em 
módulo, da carga de ambos é igual. Desta forma, um átomo em equilíbrio 
possui a mesma quantidade de prótons e de elétrons (CREDER, 2007).
A carga elétrica elementar — a carga de um elétron — é:
Introdução à eletricidade 3
Cargas elétricas iguais se repelem e cargas elétricas opostas se 
atraem.
Corrente elétrica
Os conceitos anteriores foram estabelecidos de forma estática; ao se imaginar 
o movimento das cargas elétricas em um dado condutor, tem-se então a 
corrente elétrica (I). Sendo assim, a corrente elétrica é o fluxo de cargas, em 
dado intervalo de tempo, através da seção de um condutor. Conceitualmente 
é dado pela Equação 1:
 (1)
Ou seja, a corrente elétrica é dada pela derivada da carga em relação ao 
tempo, ou, ainda, pela taxa de variação de carga em um dado intervalo de 
tempo. 
A corrente é dada em Ampère (A), onde 1 A representa o fluxo de 1 Coulomb 
por segundo (1 A = 1 C/s), conforme expresso na Equação 2 (CREDER, 2007).
 (2)
Para que haja corrente elétrica é necessário um caminho fechado, 
um circuito para circulação da corrente. 
O fluxo de cargas elétricas se dá pelos elétrons, cargas negativas em 
busca do equilíbrio de cargas do sistema; dessa forma, o sentido real da 
corrente se dá do polo negativo para o positivo. Entretanto, adotou-se, na 
prática, o sentido da corrente como sendo do positivo para o negativo, tam-
bém chamado de sentido convencional da corrente, que considera o fluxo 
de cargas positiva fluindo do polo positivo para o polo negativo (SADIKU; 
MUSA; ALEXANDER, 2014).
O sentido convencional é amplamente utilizado e não prejudica nenhuma 
análise de circuito elétrico. A Figura 3 representa o sentido da corrente, 
representando o sentido real através dos elétrons fluindo da direita para a 
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esquerda, e o sentido convencional, representado por uma seta () da esquerda 
para a direita, do positivo para o negativo.
Figura 3. Sentido da corrente.
Fonte: Sadiku, Musa e Alexander (2014, p. 9).
A corrente elétrica é ainda classificada conforme o seu comportamento 
no tempo, podendo ser corrente contínua (CC) ou corrente alternada (CA). A 
corrente contínua não varia com o tempo, mantendo um valor fixo, como, por 
exemplo, a corrente fornecida por uma bateria (SADIKU; MUSA; ALEXANDER, 
2014). 
O gráfico da Figura 4 representa a CC no tempo.
Figura 4. Corrente contínua (CC) no tempo.
Fonte: Sadiku, Musa e Alexander (2014, p. 9).
A CA, por outro lado, é variável no tempo e pode ser representada por 
funções matemáticas. A Figura 5 representa a corrente alternada senoidal.
Introdução à eletricidade 5
Figura 5. Corrente alternada (CA).
Fonte: Sadiku, Musa e Alexander (2014, p. 9).
A CA senoidal é extremamente útil, uma vez que a distribuição de energia 
elétrica é CA, com frequência de 60 Hz em todo o território nacional (AGÊNCIA 
NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA [ANEEL], 2017). Ou seja, a energia elétrica 
recebida por cada consumidor é na forma alternada senoidal. 
A CC é muito utilizada nos equipamentos eletrônicos e iluminações LED 
(light emitting diode, diodo emissor de luz), amplamente utilizados em todas 
as residências e comércios atualmente. Apesar de esses equipamentos tra-
balharem em CC, eles são alimentados em CA e necessitam de um conversor 
de corrente, usualmente chamado de fonte. Essa fonte converterá a corrente 
alternada disponível nas tomadas em CC a ser utilizada pelos equipamentos.
Os primeiros sistemas de distribuição eram CC, devido ao precursor 
Thomas Edison. George Westinghouse e Nikola Tesla ganharam de 
Thomas Edison uma disputa que ficou conhecida como Guerra das Correntes, 
e então o sistema CA cresceu como padrão de distribuição em todo o mundo.
Tensão e potência
Para que haja corrente é fundamental que exista uma diferença de potencial 
(ddp) e um circuito fechado. “A diferença de potencial entre dois pontos de 
um campo eletrostático é de 1 Volt, quando o trabalho realizado entre as 
forças elétricas ao se deslocar uma carga entre esses dois pontos é de 1 
Joule por Coulomb” (CREDER, 2007, p. 18). A Equação 3 apresenta a grandeza 
de forma conceitual:
 (3)
Introdução à eletricidade6
A ddp — ou tensão, ou, ainda força eletromotriz (fem) — é dada em Volt 
(V), representando o trabalho (W, dado em Joule) para mover uma carga (Q, 
dada em Coulomb) doponto A ao ponto B (SADIKU; MUSA; ALEXANDER, 2014). 
Essa diferença de potencial elétrico é análoga à diferença de potencial gra-
vitacional, no qual é necessário trabalho (W) para mover uma massa a um 
ponto mais alto, e essa massa conserva a energia potencial gravitacional que 
poderá novamente ser convertida em trabalho (KNIGHT, 2009).
A tensão, ou diferença de potencial, sempre é medida entre dois 
pontos, geralmente entre o ponto de interesse e um ponto de re-
ferência comum. 
A tensão, tal qual a corrente, também é classificada como contínua ou 
alternada, sendo então tensão de corrente contínua (CC) ou tensão de corrente 
alternada (CA) (SADIKU; MUSA; ALEXANDER, 2014).
Os valores de tensão (CA) disponibilizados pela concessionária de energia 
em baixa tensão são padronizadas em 127 V ou 220 V e 60 Hz (ANEEL, 2017). Esses 
valores de tensão são valores eficazes, também chamados de tensão eficaz 
ou tensão rms (Vrms) — rms significa root mean square, ou valor quadrático 
médio. É uma função matemática que traz o valor alternado para um equiva-
lente em corrente contínua que produziria a mesma potência final. Para o caso 
da senoide, este valor representa 70,7% do valor de pico (SEIXAS et al., 2018).
A Figura 6 representa uma onda senoidal com os seus valores de pico, de 
pico a pico, valor médio e valor rms.
Figura 6. Valores de pico e valor rms de uma onda senoidal.
Fonte: Seixas et al. (2018, p. 127).
Introdução à eletricidade 7
No circuito, ainda constam elementos que se opõem à circulação da cor-
rente elétrica; essa resistência é chamada de resistência elétrica (R) e é 
medida em Ohm (Ω). Materiais condutores possuem baixa resistência elétrica 
e materiais isolantes possuem alta resistência elétrica (CREDER, 2007).
Terminologias populares como voltagem e amperagem não são tec-
nicamente corretas; em vez disto devem ser utilizados os termos 
tensão e corrente. 
Potência elétrica
A potência elétrica (P) expressa a capacidade de trabalho em razão do tempo 
e representa a energia aplicada por segundo para produzir calor, luz, mo-
vimento, etc. A potência é dada em Watt (W) e é o produto da tensão pela 
corrente (CREDER, 2007), conforme a Equação 4:
 (4)
Ao aplicarmos as unidades da Equação 2 e Equação 3 na Equação 4, temos 
o conceito de unidade de potência, conforme a Equação 5:
 (5)
Watt-hora (Wh) é unidade de energia, não de potência.
A corrente elétrica, ao circular por um elemento resistivo, dissipará po-
tência na forma de calor, o que é conhecido como efeito Joule (SADIKU; MUSA; 
ALEXANDER, 2014). 
O efeito Joule é o princípio físico que baseia o funcionamento dos 
equipamentos de aquecimento, como o chuveiro elétrico ou o ferro de 
passar roupas, por exemplo. Esses equipamentos utilizam resistências elétricas 
como elemento de aquecimento.
Introdução à eletricidade8
Highlight
O cálculo de potência como produto da tensão pela corrente é válido para 
análises de corrente contínua ou para elementos puramente resistivos. O 
cálculo de potência em corrente alternada é ligeiramente diferente pelo efeito 
de elementos indutivos ou capacitivos na corrente elétrica. Esses elementos 
podem atrasar, ou adiantar, a corrente elétrica em relação à tensão. A esta 
diferença de fase é dado o nome de fator de potência, ou cos θ (SADIKU; 
MUSA; ALEXANDER, 2014).
Conforme Creder (2007), dado o fator de potência, em corrente alternada 
tem-se a potência aparente (S); a potência ativa (P) responsável pela produ-
ção de trabalho; e a potência reativa (Q) referente aos elementos indutivos 
e capacitivos.
A potência aparente é dada em Volt-Ampère (VA), e é expressa pela Equa-
ção 6:
 (6)
Ou seja, o produto de tensão e corrente resulta em potência aparente em 
corrente alternada. A potência aparente será igual à potência ativa quando 
θ for zero, ou seja, o fator de potência será unitário.
A potência ativa, em Watt (W), é dada pela Equação 7:
 (7)
O fator de potência (cos θ), cosseno do ângulo entre P e S, irá variar entre 
0 e 1.
A potência reativa é dada em Volt-Ampère reativo (VAr), expressa pela 
Equação 8:
 (8)
A Figura 7 representa o triângulo de potências em corrente alternada.
Figura 7. Triângulo de potência em corrente alternada.
Fonte: Sadiku, Musa e Alexander (2014, p. 376).
Introdução à eletricidade 9
A potência ativa (P) é a potência que se converterá em trabalho efetivo, 
sendo convertida em iluminação, calor, movimento, etc.
A potência reativa (Q) é resultado dos componentes indutivos e capacitivos 
utilizados, sendo os motores elétricos os principais exemplos de equipamentos 
indutivos utilizados em uma aplicação, respondendo por grande parte da 
potência reativa de uma instalação predial. 
A potência reativa não gera trabalho efetivo, mas é primordial para o 
funcionamento desses equipamentos. A Figura 8 apresenta um paralelo bem 
didático ao traçar uma referência entre o triângulo de potências da Figura 7 
com um copo de chope. 
Figura 8. Paralelo do copo de cerveja com o triângulo de potências. 
Fonte: Adaptada de Maryambibi1994/Shutterstock.com
Potência reativa (Q) VAr
Potência ativa (P) W
Po
tê
nc
ia
 a
pa
re
nt
e 
(S
) -
 V
A
O exemplo da Figura 8 é um paralelo popular, comparando a espuma à 
potência reativa, o líquido à potência ativa e o conteúdo total à potência 
aparente.
Referências
AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA (ANEEL). Procedimentos de distribuição de 
energia elétrica no sistema elétrico nacional – PRODIST. Módulo 3 – Acesso ao sistema 
de distribuição. Brasília, DF, 2017. Disponível em: https://www.aneel.gov.br/modulo-3. 
Acesso em: 21 jan. 2021.
CREDER, H. Instalações elétricas. 15. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2007.
EMPRESA DE PESQUISA ENERGÉTICA (EPE). Balanço Energético Nacional 2020 – Relatório 
síntese/ano base 2019. Rio de Janeiro, 2020. Disponível em https://www.epe.gov.br/pt/
Introdução à eletricidade10
publicacoes-dados-abertos/publicacoes/balanco-energetico-nacional-2020. Acesso 
em: 21 jan. 2021.
EMPRESA DE PESQUISA ENERGÉTICA (EPE). Cenários de demanda para o PNE 2050. Rio de 
Janeiro, 2018. Disponível em https://www.epe.gov.br/sites-pt/publicacoes-dados-aber-
tos/publicacoes/PublicacoesArquivos/publicacao-227/topico-202/Cen%C3%A1rios%20
de%20Demanda.pdf. Acesso em: 21 jan. 2021.
HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J. Fundamentos de física: eletromagnetismo. 10. 
ed. Rio de Janeiro: LTC, 2016. v. 3.
HAYT JR., W.; BUCK, J. A. Eletromagnetismo. 8. ed. Porto Alegre: AMGH, 2013.
KNIGHT, R. Física 3: uma abordagem estratégica. 2. ed. Porto Alegre: Bookman, 2009.
SADIKU, M.; MUSA, S.; ALEXANDER, C. Análise de circuitos elétricos com aplicações. 
Porto Alegre: AMGH, 2014.
SEIXAS, J. L. et al. Circuitos elétricos. Porto Alegre: SAGAH, 2018.
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