ELE_BAS_Aula_03_-_Grandezas_eletricas_fundamentais

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Eletricidade Básicaengbrennoazevedo 1
brenno.azevedo@ufersa.edu.br
Eng. Brenno Azevedo
ELETRICIDADE BÁSICA
Grandezas Elétricas Fundamentais
Grandezas elétricas fundamentais
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Eletricidade Básica
Objetivos da aula
• Estudar as grandezas elétricas fundamentais e conceitos relacionados;
• Conhecer fontes de tensão e princípios básicos de funcionamento.
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Eletricidade Básica
Tensão
• A força do campo eletrostático de uma carga elétrica é capaz de realizar
trabalho ao deslocar uma outra carga por atração ou repulsão;
• A capacidade que essa carga tem de realizar trabalho é chamada de
potencial;
• Quando uma carga for diferente da outra, haverá uma diferença de
potencial entre elas.
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Eletricidade Básica
A força do campo eletrostático de uma carga elétrica é capaz de realizar 
trabalho ao deslocar uma outra carga por atração ou repulsão
Q- Q+
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Eletricidade Básica
Tensão
• A unidade é o Volt (V) – capacidade de realizar trabalho ao deslocar
elétrons;
• A diferença de potencial é chamada de tensão;
• Voltagem é um termo coloquial.
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• 1 volt equivale a 1 joule de energia para movimentar 1 coulomb de carga
𝑉 =
𝑊
𝑄
V = volts (V)
W = joules (J)
Q = coulombs (C)
Quantidade de carga elétrica (Q)
Unidade de carga elétrica é o COLOUMB (C)
1 C = 6,24 x 1018 elétrons
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• Símbolo de fontes de tensão utilizados nos diagramas.
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Pilha de 12 volts
São necessários 12 joules de energia 
para mover 1 coulomb de carga do seu 
terminal positivo ao seu terminal 
negativo
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Grande concentração de cargas entre 
polos
Polo negativo (-) Polo positivo (+)
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Eletricidade Básica
Ligar apenas um polo, não define tensão
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Eletricidade Básica
Ligar apenas um polo, não define tensão
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Ambos terminais conectados há tensão
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Eletricidade Básica
• Exemplo 1: Qual a tensão entre dois pontos se 60 J de energia são
necessários para mover uma carga de 20 C?
𝑉 =
𝑊
𝑄
→ V =
60 𝐽
20 𝐶
→ 𝑉 = 3 𝑉
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• Exemplo 2: Qual a energia gasta ao mover uma carga de 5 C entre dois
pontos quando a tensão é de 7 V?
𝑊 = 𝑄 ∗ 𝑉 → W = 5 C ∗ 7 V → 𝑊 = 35 𝐽
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Corrente elétrica
• Movimento ou fluxo de elétrons é chamado de corrente elétrica;
• Para produzir corrente elétrica, os elétrons devem se deslocar pelo efeito
de uma diferença de potencial;
• A unidade é ampere (A);
• Representada pela letra I.
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• 1 ampere de corrente é definido como o deslocamento de um coloumb
(6,24 x 1018 elétrons) através de um ponto qualquer de um condutor
durante o intervalo de tempo de 1 segundo.
𝐼 =
𝑄
𝑡
I = ampères (A)
Q = coulombs (C)
t = tempo (s)
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Em temperatura ambiente há elétrons livres em movimento constante em direções aleatórias, 
entretanto em qualquer instante o número de elétrons que cruza o plano imaginário em uma 
direção é igual ao número de elétrons cruzando na direção oposta, assim o fluxo líquido em 
qualquer direção é zero.
(BOYLESTAD, 2012)
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Para conseguir realizar trabalho através do fluxo de elétrons é necessário dar direção e controlar 
sua magnitude. Isso é conseguido por meio da aplicação de tensão nas extremidades do cabo, 
fazendo com que os elétrons se desloquem na direção do terminal positivo da fonte de tensão 
(pilha, bateria ou gerador).
(BOYLESTAD, 2012)
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Sem tensão, o fluxo de cargas é zero
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Sem tensão, o fluxo de cargas é zero
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Com tensão há fluxo de elétrons em uma direção
Na medida em que os elétrons passam através do fio, o 
terminal negativo da bateria atua como suprimento 
adicional de elétrons para manter o processo ativo
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(BOYLESTAD, 2012)
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• Exemplo 3: Se uma corrente de 5 A passar através de um condutor, quantos
coulombs passam em 1 minuto?
𝐼 =
𝑄
𝑡
→ 5 A =
𝑄
60 𝑠
→ 𝑄 = 5 𝐴 ∗ 60 𝑠 = 300 𝐶
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• Exemplo 4: Qual a corrente necessária para carregar uma material dielétrico
para que ele acumule uma carga de 20 C após 4 s.
𝐼 =
𝑄
𝑡
→ I =
20 𝐶
4 𝑠
→ 𝐼 = 5 𝐴
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• Exemplo 5: Uma corrente de 8 A carrega uma bateria durante 3 s. Qual a
carga acumulada?
𝐼 =
𝑄
𝑡
→ Q = I ∗ t = 8 A ∗ 3 s → 𝑄 = 24 𝐶
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• Carga elétrica (Q): acumulo de cargas;
• Corrente elétrica (I): intensidade cargas em movimento;
• Tensão (V): pressão nas cargas.
Só há corrente se houver tensão
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Fluxo de corrente
• Se ligar um condutor a uma bateria com determinada tensão, os elétrons
livres vão se deslocar;
• Os elétrons vão partir do ponto de carga negativa (-Q) para o ponto de
carga positiva (+Q);
• Esse é o sentido do fluxo de elétrons.
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Fluxo de corrente
• O sentido do movimento das cargas positivas (+Q), é oposto ao fluxo de
elétrons;
• Esse é considerado o fluxo convencional, que é o sentido das cargas
positivas;
• Em eletricidade básica, os circuitos são analisados conforme o sentido do
fluxo convencional, ou seja, do positivo (+Q) para o negativo (-Q).
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-
-
-
-
-
-
-
Sentido Convencional
Sentido Real
- +
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Fontes de tensão
• Pode ser utilizado a letra “E” para denotar fonte de tensão, isso ocorre
porque uma força eletromotriz é uma força que estabelece o sentido da
carga (ou corrente) em um sistema devido à aplicação de uma diferença de
potencial;
• As fontes de tensão podem ser em Corrente Contínua e Corrente Alternada:• Corrente Contínua (CC): pilhas, baterias e geradores CC (dínamos);
• Corrente Alternada (CA): geradores CA (alternadores).
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Bateria química
• Uma pilha é uma combinação de materiais utilizados para converter energia
química em energia elétrica;
• Duas ou mais pilhas ligadas constitui uma bateria;
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Uma reação química produz cargas 
opostas em dois materiais diferentes, 
que servem como terminais 
negativos e positivos, provocando a 
formação de corrente elétrica.
(BOYLESTAD, 2012)
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Bateria química
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Bateria química
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Bateria química
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Bateria química
• As células de uma bateria podem ser classificadas como primárias ou
secundárias;
• Célula primária: não pode ser recarregada;
• Alcalina primária;
• Lítio.
• Célula secundária: recarregável (reação química reversível);
• Chumbo-ácido: usadas principalmente em automóveis;
• Níquel-hidreto Metálico (Ni-HM): usadas em calculadoras, ferramentas
portáteis;
• Íons de lítio: computadores portáteis.
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Bateria química
• Tensão e corrente;
• Há baterias de mesmo material e tamanhos diferentes, mas com mesma
tensão;
• O que diferencia é a especificação ampère-hora (Ah), que é o nível de
corrente que uma bateria pode fornecer por um período específico de
tempo;
• Uma bateria de 100 Ah, pode fornecer uma corrente de:
• 1 A por 100 h;
• 10 A por 10 h;
• 100 A por 1 h.
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Baterias diferentes tipos de células primárias
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Baterias primárias de lítio
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• Exemplo 6: Quanto tempo vai durar uma bateria de 12 V com especificação
de 520 mAh em um equipamento que utiliza uma corrente de 20 mA?
𝑉𝑖𝑑𝑎 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 =
𝐴ℎ
𝐴
=
520 𝑚𝐴ℎ
20 𝑚𝐴
= 26 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠
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• Exemplo 7: Por quanto tempo uma bateria de uma lanterna de 1,5 V
fornece uma corrente de 250 mA para iluminar a lâmpada se a
especificação ampère-hora é de 16 Ah?
𝑉𝑖𝑑𝑎 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 =
𝐴ℎ
𝐴
=
16 𝐴ℎ
250 𝑚𝐴
=
16 𝐴ℎ
0,25 𝐴
= 64 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠
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Bateria de chumbo ácido
• As baterias automotivas possuem eletrólito de ácido sulfúrico e eletrodos
de chumbo esponjoso e de peróxido de chumbo;
• Quando os terminais são ligados a carga, há transferência de elétrons do
eletrodo de chumbo esponjoso para o de peróxido de chumbo, que vai
ocorrer até que seja descarregada;
• A bateria é recarregada pela conexão de uma fonte CC externa que force a
passagem de corrente através da bateria no sentido oposto.
• A tensão de uma célula de chumbo gira em torno de 2,1 V, por isso são
usadas 6 células em série, fornecendo 12,6 V;
• Em geral são usadas quando necessário altas correntes em períodos curtos
de tempo.
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Bateria de chumbo ácido
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Células solares
• Funciona através do efeito fotovoltaico, geração de corrente elétrica
quando um material semicondutor (silício, telurieto de cádmio, disselenieto
de cobre) é exposto a luz;
• Quanto maior a incidência de luz solar maior a corrente;
• As usinas solares domesticas funcionam da seguinte forma:
• Os painéis solares produzem CC e um inversor converte em CA;
• A CA é enviada para o quadro de distribuição da residência;
• Nos horário onde não há produção é utilizado a energia da
concessionária de distribuição;
• Não é comum o uso de baterias em razão do custo.
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Energia solar
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Gerador elétrico
• O gerador é uma máquina que utiliza a indutância eletromagnética para
produzir uma tensão por meio da rotação de bobinas de fio através de um
campo eletromagnético estacionário;
• Mais de 95% da energia elétrica é produzida por geradores.
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Gerador elétrico
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Gerador elétrico
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Gerador elétrico
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Gerador elétrico
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Dúvidas?