Eletricidade PDF

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DE ELETRICIDADE FUNDAMENTOS DE ELETRICIDADETEORIA ATÔMICA Apesar de percebermos efeitos dos fenômenos elétricos, muitos deles não podem ser visualizados. Por exemplo: a corrente elétrica não pode ser vista, no entanto podemos sentir seus efeitos, como choque elétrico, ou ver uma lâmpada acendendo, um motor girando etc. A teoria atômica é utilizada para explicar satisfatoriamente princípios básicos da eletroeletrônica. Vejamos alguns conceitos fundamentais: MOLECULA Matéria: É tudo aquilo que ocupa lugar no espago. Exemplo: um bloco de aço, um pedaço de madeira, a água em um copo. Molecula: É a menor porção da matéria, que conserva suas propriedades. Exemplo: de águaH Átomo: É a menor parte de uma substância elementar que possui as propriedades de um elemento. Todas as são compostas de átomos agrupados. Exemplos: - átomo do elemento hidrogênio (H); - átomo do elemento oxigênio (O). eletrosfera No átomo existem duas regiões: elétron núcleo e a eletrosfera. nêutron próton núcleo é formado por dois tipos de partículas atômicas: os prótons, que carga elétrica positiva, e núcleo (prótons e nêutrons) que não possuem carga elétrica. Na eletrosfera se localizam elétrons, partículas com carga elétron elétrica negativa, que giram em órbitas elípticas ao redor do núcleo.As cargas negativas dos elétrons são atraídas pelo núcleo, que tem carga positiva devido aos prótons. Essa atração compensa a força centrífuga que tende a afastar os elétrons do núcleo. Dessa forma, os elétrons seu movimento ao redor do núcleo. Normalmente, um átomo tem mesmo número de prótons e elétrons e, portanto, é eletricamente neutro. Os elétrons da camada mais externa da eletrosfera, a camada de valência, são atraídos pelo núcleo com intensidade menor. Uma força externa pode fazer Cátion positivo perdeu elétron (s) com que o átomo perca ou ganhe Ânion negativo ganhou elétron(s) um ou mais elétrons dessa camada, tornando-se um ion.Um átomo pode ter de 1 a 8 elétrons na camada de valência. Os que até 3 elétrons nessa camada possuem maior facilidade em perder eletrons. Os materiais condutores são constituídos de átomos desse tipo. Nos átomos dos condutores, elétrons da camada de valência se deslocam livremente entre átomos do material, "saltando" de um átomo a outro desordenadamente. São chamados elétrons livres. Devido à sua presença, esses materiais permitem facilmente a passagem de uma corrente elétrica. Como exemplo de condutores, podemos citar metais como cobre, alumínio, ouro, e algumas soluções como sais e ácidos. Os materiais isolantes se constituem de átomos que têm 5 ou mais elétrons na última camada, e mais facilidade de ganhar elétrons. Esses materiais quase não possuem elétrons livres, portanto oferecem grande oposição à passagem da corrente elétrica. É caso da borracha, do vidro, do plástico etc.ELETRICIDADE ESTÁTICA A Eletricidade é conjunto dos fenômenos que envolvem as cargas elétricas, estejam elas em repouso ou em movimento. Quando se trata de cargas em repouso, chamamos de eletricidade estática. Um dos princípios fundamentais da eletricidade é o princípio de atração e repulsão entre cargas elétricas. De acordo com esse princípio, as cargas elétricas se apresentam em dois tipos, as positivas e as negativas. As cargas de sinais diferentes se atraem e as cargas de mesmo sinal se repelem (Lei de Du Fay). A eletrização dos corpos é um dos fenômenos da eletricidade estática. Por meio da eletrização um corpo pode adquirir carga elétrica positiva (ficando com falta de elétrons) ou negativa (ficando com excesso de elétrons). Um corpo pode ser eletrizado de diversas maneiras. Por exemplo: - Atrito. Se atritarmos um vidro com um pedaço de vidro adquire carga positiva, pois cede elétrons para a que por sua vez fica carregada negativamente. Borracha atritada com recebe elétrons, adquirindo carga negativa. - Calor. Uma diferença de potencial elétrico pode ser gerada em um termopar, uma vez que, a uma variação de temperatura na junção de dois metais está associada uma tensão elétrica (termoeletricidade)- Luz. Uma célula solar transforma energia luminosa em energia elétrica - Vibração. Uma compressão entre as faces de um cristal piezoelétrico, como quartzo, cria uma diferença de potencial elétrico entre elas (piezoeletricidade). CAMPO ELÉTRICO A idéia de campo elétrico surgiu em 1820, com Michael Faraday, que considerava que uma carga elétrica criava uma alteração no ao seu redor.campo elétrico ao redor de cargas elétricas ou de corpos eletrizados exerce influência sobre outras cargas colocadas em sua área de ação, fazendo surgir forças que atuarão nessas cargas. Pode-se representar campo elétrico ao redor de cargas puntuais por meio de linhas de força. Estas linhas a direção e sentido da força que age em uma carga de prova positiva colocada no campo elétrico gerado pela carga puntual. Veja a representação das linhas de força dos campos elétricos gerados por uma carga puntual positiva e uma negativa. + q+ F F + q+ Q+ Q- As linhas divergem As linhas convergem da carga para a carga Q+ e Q- : cargas que geraram campo elétrico q+ : carga de prova, sobre a qual campo está agindo. O campo da carga q+ é em relação aos campos de Q+ e Q-. F : força gerada na carga de prova. Agora, veja a interação entre campos de duas cargas puntuais de sinais contrários colocadas lado a lado. Observe a diferença para duas cargas de mesmo sinal. Q+ Q- Q+ Q+ pode observar que as linhas de força comprovam a Lei de Du Fay, ou seja, cargas de sinais contrários se atraem, e cargas de mesmo sinal se repelem.Entre duas placas carregadas, uma positivamente e outra negativamente, cria-se um campo elétrico uniforme, cuja intensidade é igual em qualquer ponto. Este campo elétrico concentra energia, pois é capaz de realizar trabalho, provocando deslocamento de uma carga colocada em sua área de ação. A energia armazenada em forma de campo elétrico é princípio em que se baseou a criação do capacitor. Este importante componente estudaremos em um item específico, mais à frente. ELETRICIDADE A eletricidade dinâmica trata dos fenômenos que envolvem elétrons em movimento. Inicialmente, vejamos significado de algumas grandezas elétricas principais, que são de grande importância para a compreensão dos demais assuntos da apostila.Potencial elétrico é a quantidade de cargas elétricas presentes em um corpo. Se dois corpos têm quantidades diferentes de carga, e portanto potenciais diferentes, há entre eles uma diferença de potencial. TENSAO A tensão elétrica é a diferença de potencial entre dois corpos ou dois pontos distintos de um circuito elétrico. A unidade de medida de tensão, no Sistema Internacional de Unidades (SI) é voltTENSÃO ELÉTRICA (V) OU DIFERENÇA DE POTENCIAL (d.d.p.) 1271 Por exemplo, a bateria de um automóvel fornece tensão de 12 volts. A tensão que alimenta circuitos das residências pode ser normalmente de 127 V ou 220 V.CORRENTE ELÉTRICA (I) Se unirmos dois corpos com potenciais diferentes, utilizando um condutor, eles tendem a equilibrar-se eletricamente. Para isso, corpo de maior potencial negativo irá perder elétrons, enquanto que corpo de menor potencial negativo irá receber elétrons. Os elétrons livres do condutor entrarão em elétrons movimento, passando de um átomo a outro, em direção ao corpo com menos carga. Assim, a corrente elétrica é o fluxo orientado de elétrons através de um condutor, quando submetido a uma diferença de potencial. A intensidade de corrente é dada pela quantidade de elétrons que passa através do condutor em determinado tempo (dado em segundos). A fórmula matemática é: = A Q Como essa quantidade de elétrons é sempre muito grande, A t criou-se a unidade de carga elétrica, coulomb (C). 1C = 6,28 1018 elétronsA unidade de medida de corrente no SI é ampère (A). Um ampère é igual à carga de 1 coulomb passando pelo condutor em 1 segundo. Por exemplo, se em um circuito está circulando uma corrente de 3 A, significa que estão passando 3 coulombs por segundo. Se 1 coulomb é igual a 6,28 1018 elétrons, em cada segundo passarão pelo fio 18,84 1018 elétrons. Note que é uma quantidade extremamente grande. A corrente elétrica, assim como a tensão elétrica, pode ser de dois tipos: contínua ou alternada. Tensão contínua é aquela que não sofre variação de polaridade ao longo do tempo. V Assim, a corrente elétrica também terá Tensão sempre mesmo sentido, sendo chamada de corrente contínua. São exemplos de fontes de tensão contínua a pilha e a bateria. Todos sistemas eletroeletrônicos dos veículos recebem alimentação de tensão contínua. t Tempo V Tensão A tensão alternada varia periodicamente sua polaridade, invertendo sentido da corrente elétrica ao longo do tempo. t Essa corrente, chamada corrente Tempo alternada, é a que se usa nas residências.RESISTÊNCIA ELÉTRICA (R) A resistência elétrica expressa a oposição que um condutor oferece à passagem de uma corrente elétrica. Uma corrente pode encontrar maior ou menor dificuldade ao passar por uma carga. Dessa forma, quanto maior valor da resistência, menor será a intensidade da corrente e, quanto menor a resistência, maior a corrente. A unidade de medida da resistência elétrica no SI é ohm R Um condutor ideal é aquele cuja resistência é desprezível. Caso a resistência seja considerável, ele Resistor recebe nome de resistor.A resistência elétrica de um condutor depende de quatro fatores: a) Comprimento do material Quanto maior comprimento, maior a resistência elétrica do material. b) Área da seção transversal Quanto maior a área, menor a resistência elétrica do material. SOMOS LIVRES ABAIXO c) Resistividade específica do material RESISTENCIA Os materiais com pequeno número de elétrons livres em seus átomos, à temperatura ambiente, possuem resistividade maior. Já que possuem muitos elétrons livres, como metais em geral, são bons condutores, logo possuem baixa resistividade específica. d) Temperatura Para a maioria dos materiais, a resistência elétrica aumenta à medida que a temperatura aumenta.Matematicamente a resistência pode ser expressa na seguinte fórmula: = A Onde: R = resistência elétrica p = resistividade específica = comprimento do condutor (m) A = área da seção transversal A tabela abaixo apresenta a resistividade de alguns materiais, a uma temperatura de 20°C. A unidade de resistividade é dada em ohm metro Resistividade (a 20°C) Cobre Alumínio 2,83 x 10-8 Bismuto 119 10-8 Prata Níquel 7,77 10-8 Nicrome 99,5 10-8Condutividade (%) Cobre (padrão) 100% Alumínio 65% Antimônio 4,11% Cádmio 22,7% Cobalto 27,4% Constantan 4,01% Cromo 12,2% Ouro 73,4% Ferro 17,75% Manganina 3,62% ) inverso da resistividade Mercúrio 1,8% a condutividade, que xpressa a característica Nicrome 1,72% material tem de Prata 106,4% onduzir bem a corrente Ródio 36,4% létrica. Tungstênio 31,4% a condutividade Zinco 29,1% percentual de alguns materiais:Um circuito elétrico elementar é composto de uma fonte de energia, de um consumidor de energia (carga), e de condutores, que fecham caminho que a corrente irá percorrer. fonte condutores cargaPara compreender melhor, veja no Circuito elétrico Circuito hidráulico quadro ao lado uma Tensão elétrica Pressão de água analogia entre um Corrente elétrica Fluxo de água circuito elétrico e um Resistência elétrica Redutor hidráulico circuito hidráulico. Circuito elétrico Circuito hidráulico Resistência elétrica Redutor Hidráulico Fluxo de Corrente água= Litros elétrica = Ampères por minuto Obs: Nos circuitos eletroeletrônicos automotivos sempre deve aparecer símbolo de terra, conectado ao pólo negativo da fonte. Ele serve de referência para medição de tensão, e representa potencial de "O volt". A seguir vamos ver a Lei de Ohm, uma importante ferramenta para calcular parâmetros de um circuito elétrico.LEI DE OHM Estudando as relações entre a diferença de potencial aplicada a um condutor e a corrente produzida neste, cientista George Simon Ohm formulou uma lei simples, mas de grande aplicação no estudo da A Lei de Ohm diz que a corrente elétrica é diretamente proporcional à tensão, e inversamente proporcional à resistência elétrica. Sua fórmula matemática é: Onde: I = intensidade de corrente (A) = tensão R R = resistência Para facilitar a memorização, pode-se colocar a fórmula em um triângulo.Tampe com a mão a grandeza que você quer conhecer, e ficará visível no triângulo a operação que você deve fazer para encontrar valor desconhecido. Exemplo: se você quer saber a tensão, tampe a letra "V". vai ver no triângulo que deve multiplicar "Rx R Para encontrar a resistência, tampe a letra "R" e triângulo irá mostrar que basta dividir "V" por A seguir, vejamos um exemplo de cálculo utilizando a Lei de Ohm. Dado circuito ao lado, calcule valor da I corrente elétrica e da tensão na carga. + V = 12 V R = 600 a) Cálculo da corrente elétrica I = 12 I = 0,02 A ou 20 mA b) Cálculo da tensão V=Rxl = 600 0,02 A = 12 A tensão na carga é igual à tensão fornecida pela fonte, que é lógico, pois existe apenas um consumidorNos circuitos elétricos, a corrente elétrica circula do pólo negativo para positivo. Este é chamado sentido real da corrente elétrica. + Entretanto, durante muitos anos se pensou que a corrente fluía do positivo para negativo. Este é sentido convencional da corrente, que até hoje é utilizado nos livros e trabalhos técnicos para representar sentido da corrente nos circuitos elétricos.Os valores das grandezas elétricas são, muitas vezes, muito grandes ou muito pequenos, dificultando os cálculos. Devido a isso, são muito utilizados múltiplos e das unidades de medida. A tabela seguinte traz mais usados. Tabela de múltiplos e SÍMBOLO FATOR MULTIPLICADOR MULTIPLICAR VALOR POR: TERA (T) 1012 1 GIGA (G) 109 1000 000000 MEGA (M) 106 QUILO (k) 103 1 mili (m) 10-3 0,001 micro 10-6 nano (n) 10-9 pico (p) 10-12 Exemplos: = 15 103 = 15 O 6 MHz = 6 x 106 Hz = 6 Hz 4 mA = 4 10-3 A = 0,004 A 2 pF F = 0,000 002 F Agora, vamos ver como as cargas podem ser associadas nos circuitos elétricos.ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES As diversas cargas dos circuitos elétricos podem estar associadas entre si de três formas diferentes: em série, em paralelo ou em série-paralelo (associação mista). Com objetivo de simplificar os cálculos dos parâmetros elétricos dos circuitos, transforma-se os valores das resistências em uma resistência equivalente. De acordo com tipo de associação, os cálculos de tensões, correntes e da resistência equivalente são feitos de maneiras diferentes. ASSOCIAÇÃO EM SÉRIE Neste tipo de circuito os componentes são dependentes uns dos outros, isto é, se um deles se abrir, os outros deixam de funcionar. Caracteristicas: Resistência Equivalente: A resistência equivalente, ou total, é a soma das parciais. + ... + Corrente do circuito: A corrente que circula em todos resistores é a mesma que sai da fonte. Tensão: De acordo com a Lei de Kirchhoff, a soma das tensões nos resistores é igual à tensão da fonte. ... + VnExemplo: no circuito abaixo, calcular a resistência equivalente a corrente que circula no circuito e as tensões em cada um dos resistores. e Solução: R1 = Rt R2 = V1 V Vt = 12V Rt = + 2 = 5 A R1 B + It Vt It = 0,0024 A = 2,4 mA = R1 V1 = 0,0024 A. 3000 = 7,2 C d) V2 R2 V V2 2000 = 4,8 V2 Um voltímetro sempre mede a d.d.p. entre dois pontos. Assim, V1 = VAB Outra forma de encontrar VAB é usando a fórmula: VAB = VA - VB onde VA é potencial do ponto A, e é potencial do ponto B. Para medir potencial de um ponto, usa-se como referencial "terra" (ligado ao pólo negativo da bateria), que tem potencial de OV. Assim, para medir VA liga-se voltímetro entre ponto A e terra. Exemplo: No circuito anterior, calcule VAB e a) VAB = VA - VB então VAB VAB = V1 = 7,2 b) Vc=ov então VBC = VBC = = 4,81ASSOCIAÇÃO EM PARALELO Nos circuitos deste tipo, cada componente tem funcionamento independente dos demais, ou seja, se um deles se abrir, demais continuam funcionando normalmente. Caracteristica: Resistência inverso da resistência total é a soma dos inversos das resistências parciais. 1 = 1 + 1 + 1 + ... + 1 Rt R1 R2 R3 RnCasos especiais: a) Apenas 2 resistores. R1+R2 Exemplo: No circuito ao lado, a resistência equivalente poderia ser calculada da seguinte forma: Rt = 1200 . 4100 1200 + 4100 b) Todos os resistores de valores iguais. n onde n = número de resistores. Por exemplo, para 5 resistores de 200 associados em paralelo, teremos: = 200 5 + V R1 R2 R1 = 1,2 R2 = 4,1 Lembre-se que nas associações em paralelo, valor da resistência equivalente sempre será menor que valor da menor resistência do circuito. Para facilitar o cálculo, comece da direita para a esquerda até chegar à fonte.Corrente: De acordo com a Lei de Kirchhoff, a soma das correntes nos resistores é igual à corrente total que sai da fonte. In Obs: Quando apenas 2 resistores estiverem associados em paralelo, a corrente que circula em cada um pode ser calculada a partir da corrente total de entrada na associação, usando as fórmulas: = It R1+R2 It = 3A + 12 = R1 = 100 I1 R2 = 200 V R1 R2 R1+R2 No circuito acima: = 3A.200 = 200 12 = 100 12 = 200 Tensão: A tensão em cada resistor é igual à tensão da fonte. VnVejamos um exemplo de associação em paralelo, para encontrar valores desconhecidos usando as fórmulas It R1 = 4k + I1 12 I3 R2 = 1k R3 = 2k Vt R1 R2 R3 I2 = 12 mA V1 V2 V3 a) Rt b) V2 c) V3, V1, Vt d) I1, I3, It Solução: a) 1 = 1 + 1 + 1 Rt R1 R2 R3 Rt = Rt 2000 b) V2 = R2 12 V2 V2 = 12 V c) V3 = V2 = V1 = A R1 A R3 = 3 mA + 12 mA + 6 mA Outraforma: = 0,021 A = 21 mA 571,43 tASSOCIAÇÃO MISTA Neste caso, alguns resistores são associados em série e outros em paralelo. Para calcular as tensões, correntes e a resistência equivalente, basta usar as regras vistas para circuito série e para circuito paralelo. Exemplo: R1 A B C Calcule: + Vt = 24V R2 R3 R1 = c) V1 Vt R2 = 2,2 R3 = 1,2 d) 12 e) V3, 13 D f) VA, VB, Vc Solução: a) = R1 + ( R3 ) = 0,2 + ( 2,2 1,2 ) = R2 + R3 2,2 + 1,2 It = Rt 976,47 c) = It = 24,58 mA R1 V1 = 200 24,58 mA V1 d) - V1 V2 =24V-4,916 R2 e) V3 = V2 = 19,084 13 = V3 R3 f) 19,084 Vc = 19,084 VDiversos circuitos eletrônicos terminal do cursor terminais extremos utilizam resistores variáveis como divisores pista de de tensão. material resistivo é constituído de uma pista resistiva, na qual um cursor desliza por meio de um sistema rotativo, alterando valor de resistência, desde zero eixo até um valor máximo. cursor móvel Exemplo: No circuito elétrico ao lado, calcule a + tensão que voltímetro irá ler quando Vt Rt = cursor do R1 estiver R posicionado, em relação ao terra, com: V Vt = 10V a) 30% da resistência máxima (V30%) b) 50% da resistência máxima (V50%) c) 100% da resistência máxima (V100%) Solução: = 10 = 2 mA 5000 R30% = 30% de 5000 = 1500 R50% = 50% de 5000 = 2500 R100% = a) V30% = R30% . I = 1500 A V30% = 3V a) V50% = I = A V50% = a) V100% = R100% . I V100% = 10 A seguir, veremos duas importantes grandezas elétricas, trabalho elétrico e a potência elétrica.TRABALHO ELÉTRICO A energia é a capacidade de realizar trabalho. De acordo com a Física, todo corpo em movimento realiza trabalho. Trabalho elétrico é trabalho realizado pelos elétrons em movimento (corrente elétrica) ao atravessar um corpo submetido a uma diferença de potencial. Exemplo: aquecimento da resistência de um chuveiro, incandescência do filamento de uma lâmpada. trabalho elétrico é diretamente proporcional à quantidade de elétrons que atravessa corpo (Q) e à tensão aplicada A unidade de trabalho no SI é joule (J). T Se Então, a fórmula matemática . . t para cálculo de trabalho elétrico é: onde: T = trabalho (J) = tensão I = corrente (A) t = tempo (s)Quando a corrente elétrica realiza trabalho, temos a transformação da energia elétrica em algum outro tipo de energia. Por exemplo, no caso da resistência do chuveiro, a energia elétrica é transformada em calor. Um motor transforma energia elétrica em mecânica. 0 0POENCA A potência elétrica expressa a relação entre trabalho realizado e tempo gasto para realizá-lo, ou ainda, é a rapidez com que se produz trabalho ou a rapidez com que se gasta energia. Sua unidade de medida no SI é watt (W). Cada componente de um circuito tem uma potência específica. Quanto mais tempo permanecer ligado, maior será de energia elétrica. Por exemplo, considere dois aquecedores de água. aquecedor 55 5 "A" aquece 1 litro em uma 50 10 hora, enquanto que, no mesmo 45 40 20 tempo de uma hora, aquecedor "B" 35 25 30 aquece dois litros 55 10 45 40 20 35 25 30 aquecedor "B" é mais potente,A potência é obtida através do produto da tensão pela corrente elétrica. Existem outras maneiras de realizar cálculo da potência, usando parâmetro resistência elétrica. P = V2 R Utiliza-se a fórmula mais conveniente para cada tipo de circuito, de acordo com dados disponíveis. Independente do tipo de associação dos resistores do circuito elétrico, a potência total fornecida pela fonte será igual à soma das potências de cada resistor. Exemplo 1: Calcule a potência dissipada por uma carga de 100 ligada a uma fonte de 50 V. V2 = P = 25 W Exemplo 2: Em uma associação em paralelo de 4 resistores cujas potências são, respectivamente, 25W, 100W e 50W, qual será a potência total? + P2 + P3 + P4 = 10 W + 25 W + 100 W + 50 W Pt = 185 W Exemplo 3: Qual a potência dissipada por um resistor de 120 percorrido por uma corrente de 15 mA ? P = = (0,015 A)2 120 P = 27 W Exemplo 4: Qual será a potência de um circuito alimentado por uma fonte de 12V e corrente de 20 mA ? P = 12 0,02 A P = 0,24 WCAPACITOR É um componente que armazena cargas em forma de campo elétrico. Sua função é armazenar energia, e ele se compõe de duas placas condutoras separadas por um dielétrico (isolante). armaduras metálicas isolante PROCESSO DE CARGA EM Considerando capacitor descarregado, ao fechar a chave, começa a circular instantaneamente uma corrente elétrica, em regime transitório, até que a tensão nos terminais do capacitor chegue a um valor próximo da tensão da fonte. Neste momento a corrente pára de fluir, e capacitor está carregado com a mesma tensão da fonte. Ele irá manter esta tensão (regime permanente) até que seja descarregado. Em regime permanente não há corrente elétrica entre as placas. Assim, capacitor é considerado como uma alta resistência para circuitos de / tensão contínua.É a capacidade que um capacitor possui de armazenar cargas elétricas. Sua unidade no SI é farad (F). Abaixo, veja fatores que interferem na capacitância. C=E.A d onde: E = permissividade do material (F/m) A = área das placas d = distância entre as placas (m) C = capacitância (F) A permissividade do vácuo é e igual a 8,85 pF/m. Para qualquer material dielétrico, a permissividade relativa é dada Er = E pela razão entre a permissividade do Eo material e a permissividade do vácuo. Ear = 1,0006 Epapel parafinado = 2,5 Emica = 5 Evidro = 7,5 A tabela ao lado mostra a = 7500 permissividade relativa de alguns materiais.A quantidade de cargas armazenadas por um capacitor é obtida através do produto da capacitância pela diferença de potencial entre as onde: placas. Q = carga elétrica C = capacitância (F) = d.d.p. entre as placas tempo de carga e descarga depende da capacitância e do valor da resistência em série com circuito de carga e descarga. T = R C onde: T = constante de tempo R = resistência C = capacitância TIPOS DE CAPACITORES Os capacitores podem ser de três tipos: a) Plásticos Normalmente utilizam poliestireno ou poliéster como dielétrico. Podem ser construídos com duas folhas de alumínio bobinadas com uma folha de material plástico, ou através da vaporização do alumínio nas duas faces do dielétrico, num processo conhecido como metalização.CAPACITOR b) Cerâmicos dielétrico é de material cerâmico, que proporciona baixos valores de capacitância e alta tensão de isolação. c) Eletroliticos Ao contrário dos cerâmicos, altas capacitâncias com baixa tensão de isolação. normalmente se constitui de óxido de alumínio ou óxido de tântalo. Exigem atenção na montagem, pois são polarizados, e a montagem pode ser axial ou radial. Para a escolha de um capacitor deve ser especificado tipo, a tensão de trabalho e a capacitância.MAGNETISMO Na Grécia antiga já se conheciam pedras magnéticas que tinham a propriedade de atrair ferro. Eram pedras de magnetita, que hoje são denominadas naturais. Depois surgiram artificiais, criados pela e usados na fabricação de alto- falantes, bússolas etc. Os são corpos que possuem magnetismo, propriedade de atrair materiais como ferro, cobalto, níquel, compostos ferrosos e determinadas ligas. Materiais que propriedades magnéticas por um longo tempo são chamados permanentes. Outros, que só mantêm as propriedades magnéticas por um curto período de tempo, são temporários. Por exemplo: normalmente um bloco de ferro não tem caracteristicas magnéticas. No entanto, ao ser encostado em um fica imantado, passando a atrair materiais ferrosos. Depois de afastado do perde a imantação. PRINCIPAIS PROPRIEDADES MAGNÉTICAS N - Todo tem dois pólos, denominados pólo norte e pólo sul, localizados nas extremidades do- Os exercem entre si forças de atração e repulsão. S N Pólos iguais se repelem e pólos diferentes se atraem. - Os pólos não se separam, isto é, todo tem um pólo norte e um pólo sul. Dessa forma, se for dividido em várias partes, cada uma delas terá um pólo norte e um pólo sul. pólo sul magnético - Colocando um suspenso por um fio, ele se alinha com a posição norte-sul geográfica. ponteiro de uma bússola se pólo norte alinhará da mesma forma. magnético CONSTITUIÇÃO DOS Nos materiais átomos se orientam somando seus campos magnéticos, formando grupos de átomos que são chamados de domínios magnéticos. Cada domínio tem um pólo norte e um pólo sul.Quando material está desmagnetizado, domínios ficam dispostos aleatoriamente no material, em direções e sentidos diferentes. Quando sujeitos a um campo magnético, todos domínios magnéticos se alinham na mesma direção e sentido, magnetizando todo material, que se transforma em um Os naturais seus domínios orientados CAMPO MAGNÉTICO Nas proximidades de um é gerado um campo magnético, que exerce influência sobre materiais magnetizáveis colocados em sua área de ação. Assim como campo elétrico, campo magnético também pode ser representado por linhas de força. S N Uma agulha imantada colocada em um campo magnético B irá orientar-se na direção e sentido do campo. S S N Veja como se orientam as linhas de força magnética ao redor de um campo magnético em forma de barra e de um em forma de ferradura.As linhas de força se concentram mais nos pólos, portanto essas regiões são as de maior densidade de campo magnético. Externamente, as linhas de força saem do pólo norte em direção ao pólo sul, e no interior do as linhas vão do pólo sul ao norte. caminho fechado percorrido pelas linhas de força é chamado de circuito magnético. Permeabilidade magnética é a facilidade oferecida por determinado meio ao estabelecimento de um campo magnético. Seu oposto é a relutância magnética, que expressa a oposição que determinado meio oferece à condução de linhas de força magnética. Quanto às caracteristicas magnéticas, materiais se classificam em: - Ferromagnéticos Aumentam a intensidade do campo magnético em que são colocados, pois imantam-se no mesmo sentido do campo. Exemplos: ferro, níquel, aço etc. - Paramagnéticos Se colocados em um campo magnético, praticamente não interferem no valor desse campo, pois se imantam de forma pouco intensa. Exemplos: alumínio, ar, cromo etc. - Diamagnéticos Enfraquecem campo magnético no qual são colocados. Exemplos: chumbo, cobre, ouro, água etc. Os mesmos materiais podem ter propriedades magnéticas e elétricas opostas. Por exemplo, ouro e cobre são maus condutores magnéticos, apesar de serem bons condutores elétricos.Além dos também a corrente elétrica pode produzir um campo magnético. Em 1820, Hans Christian Oersted descobriu que um condutor sendo percorrido por uma corrente elétrica cria ao redor de si um campo magnético capaz de alterar a direção de uma agulha imantada. Corrente elétrica Linhas de força As linhas de força do campo magnético gerado pela corrente em um condutor retilíneo tem a forma de círculos em torno do condutor.Enrolando condutor em forma de espiras, forma-se uma bobina. campo magnético de cada espira se une aos campos das outras espiras, aumentando campo magnético total. Um solenóide é composto de uma camada de fios em forma de espiras, igualmente com comprimento maior que raio. campo magnético em seu interior é praticamente constante.- inserindo um material ferromagnético no interior das espiras. Obs: uma chave de fenda pode ser imantada pelo campo magnético de um solenóide. Basta inserir a chave no interior do solenóide, e seus domínios ficarão orientados.RELÉ relé é um dos vários dispositivos cujo funcionamento se baseia no 85 86 Ele é composto basicamente por uma bobina que, ao ser energizada, cria um campo magnético que atua sobre 30 87 uma parte metálica ligada aos contatos, fechando os normalmente abertos e abrindo normalmente fechados. A corrente necessária para energizar a bobina (corrente de comando) é muito menor que a corrente da carga a ser acionada (corrente de carga), pois circuito de carga é isolado do circuito de comando, que é uma grande vantagem do emprego dos relés. ABRE Outra vantagem é a alta FECHA velocidade de atracamento dos contatos, reduzindo desgastes dos contatos por arco elétrico.GERAÇÃO DE UMA TENSÃO ALTERNADA SENOIDAL Conforme vimos, quando um condutor é percorrido por uma corrente elétrica, surge ao seu redor um campo magnético. Michael Faraday descobriu que quando um condutor é colocado na presença de um campo magnético variável, cria-se nos terminais deste condutor uma diferença de potencial. Heinrich Lenz, estudando fenômenos descritos por Faraday, formulou uma lei para sentido da corrente induzida. Segundo a Lei de Lenz, "o sentido da corrente induzida é tal que campo magnético por ela criado contrarie 0 campo que a gerou". Campo Campo Campo Campo indutor induzido indutor induzido A forma de onda da força eletromotriz induzida na espira é uma Tensão Se for movimentado, aproximando e afastando da espira condutora, a variação do campo magnético irá gerar uma tensão 90° 270° 360° induzida na espira. Esta tensão induzida também é chamada de força eletromotriz (f.e.m.), e é dada em volts. Vamos analisar uma onda de tensão alternada senoidal, para conhecer suas caracteristicasGERAÇÃO DE UMA TENSÃO ALTERNADA SENOIDAL Ciclo: é a parte da forma de onda que se repete em intervalos iguais de Tensão tempo. 90° 360° Período: é tempo gasto pela onda para completar um ciclo. f=1 é número de ciclos T onde realizados em determinado tempo. A é f = (Hz) inverso do período. T = período (s) A unidade de no SI é hertz (Hz). 1 = 1 ciclo / segundoDada uma forma de onda, pode ser necessário calcular valores máximo (pico), médio, pico-a-pico, eficaz e Vejamos cada um deles. Valor máximo, ou de pico, é V valor do ponto mais alto da onda. Valor pico-a-pico é valor medido entre valor máximo Valor de pico Valor ou máximo pico-a-pico positivo e valor máximo negativo. t V Tensão média em um gráfico de tensão alternada senoidal é + igual a zero, pois as t áreas positivas do gráfico anulam as negativas. = Vmax . Para calcular valores de tensão, usa-se a fórmula: