37 Elétrica e Eletrônica

Prévia do material em texto

ELETRICIDADE E ELETRÔNICA 
 
1 WWW.DOMINACONCURSOS.COM.BR 
Noções Básicas de Eletricidade e Eletrônica 
Com este tópico iniciamos uma nova série primeiros passos, nosso objetivo será apresentar de forma 
simples e rápida os principais conceitos de eletricidade e eletrônica analógica, com o intuito de dar os 
alicerces necessários aos iniciantes e mostrar a importância da eletrônica menos hoje em que a maioria 
dos projetos utilizam microcontroladores. 
Teoria – Conceitos de Eletricidade e Eletrônica 
O que é eletricidade? 
Dentre todas as descobertas da ciência, a eletricidade sem dúvida foi o estopim para o avanço tecno-
lógico obtido até hoje. 
Eletricidade é um ramo da física que generaliza uma abrangente gama de fenômenos resultantes da 
presença e fluxo de cargas elétricas, tais como eletroestática, eletrocinética e eletromagnetismo. 
Em resumo, eletricidade é o movimento dos elétrons em excesso. Ela pode fluir como corrente elétrica 
em materiais condutores ou ficar acumuladas em forma de energia estática. 
Para que possamos entender um pouco mais sobre a eletricidade, veremos a definição de alguns con-
ceitos em elétrica: 
Carga elétrica: propriedade das partículas subatômicas que determinam as interações eletromagnéti-
cas. Sua unidade de medida segundo SI pode ser denominada por Àmpere ou pela sigal (I). 
Campo elétrico: efeito produzido por uma carga elétrica no espaço que a contém. 
Potencial elétrico: capacidade de uma carga elétrica de realizar trabalho ao alterar sua posição, ou 
quantidade de energia potencial elétrica armazenada em cada unidade de carga. Sua unidade de me-
dida segundo SI é o volt. 
Corrente elétrica: quantidade de carga elétrica que flui em um material condutor. Sua unidade de me-
dida segundo SI pode ser denominada por Àmpere ou pela sigal (I). 
Potencia elétrica: quantidade de energia elétrica convertida por unidade de tempo. Sua unidade de 
medida segundo SI pode ser denominada por watt ou pela sigal (W). 
Condutores elétricos: materiais que segundo suas propriedades, permitem o fluxo de cargas elétricas. 
Isolantes elétricos: materiais que segundo suas propriedades, oferecem resistencia ao fluxo de cargas 
elétricas. 
Definidos estes conceitos básicos, agora veremos os tipos de correntes existentes. 
Existem dois tipos de corrente elétrica, denominadas corrente contínua e corrente alternada. 
Corrente contínua: uma corrente é considerada contínua quando não há alteração do seu sentido, ou 
seja, é sempre positiva ou sempre alternada. Este tipo de corrente é utilizada nos equipamentos elétri-
cos e eletroeletronicos. 
Corrente alternada: este tipo de corrente se destaca pela variação do sentido de suas ondas senoidais, 
onde ao formar um ciclo completo de 360º, oscilam entre 180º positivas e 180º negativas. Esta corrente 
é a fornecida nas redes elétricas, chegando nas tomadas residenciais de nossas casas. 
As principais propriedades básicas de elétrica são Tensão(V), Corrente(I) e Resistencia(R). 
Com a descoberta da eletricidade, houve-se a necessidade da criação de um estudo sobre os materiais 
condutores e transformantes das cargas elétricas, de onde surge então a Eletrônica. 
Com o advento da eletronica, vieram os componentes eletronicos, utilizados basicamente em todos os 
circuitos eétricos. 
ELETRICIDADE E ELETRÔNICA 
 
2 WWW.DOMINACONCURSOS.COM.BR 
Circuito elétrico é um conjunto formado por gerador elétrico(pilha), um condutor em circuito fechado(fio) 
e um elemento capaz de utilizar a energia produzida pelo gerador(consumidor de carga, mostrada no 
exemplo abaixo por uma lampada). 
 
Os componentes eletrônicos, possuem uma variedade muito extensa, onde cada componente exerce 
um papel distinto em um circuito, de acordo com a necessidade exigida. Entre eles estão: 
Resistores, capacitores, tiristores, transitores, leds, diodos, etc… 
 
 
Para o estudo e práticas em laboratório, existem as protoboards, ou seja, placas de ensaio ou matriz de 
ELETRICIDADE E ELETRÔNICA 
 
3 WWW.DOMINACONCURSOS.COM.BR 
contatos como também são chamadas, utilizadas para ligação de componentes em ambientes de tes-
tes. 
O que é Eletricidade? 
A eletricidade é o fenômeno físico associado ao deslocamento de cargas elétricas. Este deslocamento 
pode se dar tanto em meios condutores (fio de cobre por exemplo) ou em outros meios não condutores, 
como o ar. Numa tempestade, quando visualizamos um raio, o que estamos vendo é causado pela 
circulação de cargas elétricas pela atmosfera. A movimentação destas cargas é tão intensa que pro-
voca o aquecimento do ar por onde passa, causando o efeito visual do raio. 
 
Em aplicações práticas nós queremos organizar o deslocamento das cargas elétricas, definindo exata-
mente o caminho por onde elas passarão. Para isto utilizamos os fios condutores. Dentro deles temos 
o fluxo das cargas formando o que chamamos de corrente elétrica. Então, corrente elétrica nada mais 
é do que o deslocamento de cargas elétricas. A corrente elétrica é a base dos circuitos elétricos e 
eletrônicos. 
Qual a diferença entre circuitos elétricos e circuitos eletrônicos? 
Nos circuitos elétricos nós utilizamos a corrente elétrica em seu "estado natural", sem provocar grandes 
alterações em suas características. Um exemplo é o circuito que permite acender uma lâmpada em 
casa. Neste circuito temos um interruptor que simplesmente deixa a corrente elétrica circular ou não, 
acendendo ou apagando a luz. Costuma-se dizer que um circuito elétrico utiliza apenas componentes 
passivos que não atuam sobre a intensidade da corrente elétrica. Outros exemplos de circuitos elétricos 
é a conexão de um motor elétrico, o aquecimento de uma resistência de chuveiro etc. Nestes circuitos 
nós simplesmente permitimos a corrente elétrica circular ou não, mas não fazemos grandes alterações 
nas características dela. 
Já nos circuitos eletrônicos nós atuamos sobre a corrente elétrica de forma a obtermos um resultado 
esperado. Todo circuito eletrônico é um circuito elétrico. Nos circuitos eletrônicos nós utilizamos ele-
mentos ativos que tem a capacidade de alterar a intensidade da corrente elétrica segundo um comando 
externo. O exemplo mais comum de componente eletrônico ativo é o transistor. 
ELETRICIDADE E ELETRÔNICA 
 
4 WWW.DOMINACONCURSOS.COM.BR 
 
Nós dizemos que o transistor é um elemento ativo porque ele permite controlar a corrente que circula 
pelo coletor (Ic) e emissor (Ie) através de uma corrente de controle injetada na base (Ib). Com o tran-
sistor nós podemos alterar a intensidade da corrente elétrica de forma precisa e obter os mais variados 
resultados. Citar exemplos de circuitos eletrônicos é fácil, afinal vivemos na chamada era eletrônica. 
Rádio, celular, televisão são alguns exemplos de aparelhos eletrônicos que utilizam circuitos eletrôni-
cos. 
Circuitos eletrônicos são compostos por componentes de conexão (fios, placas de circuito impresso 
etc), componentes passivos (resistores, capacitores e indutores) e componentes ativos (transistores, 
circuitos integrados, diodos, válvulas eletrônicas etc) 
 
 
ELETRICIDADE E ELETRÔNICA 
 
5 WWW.DOMINACONCURSOS.COM.BR 
A eletricidade nos rodeia – tecnologias como telefones celulares, computadores, lâmpadas, aparelhos 
de ar-condicionado e vídeo-games funcionam à base de energia elétrica. É quase impossível não de-
pender da eletricidade em nosso mundo moderno. E, mesmo que você consiga se “desplugar”, a ele-
tricidade ainda é encontrada na natureza, desde os raios em uma tempestade até os sinais elétricos 
nas sinapses em nossos neurônios. 
Mas, o que exatamente é a eletricidade? Bem, está é uma questão um tanto quanto complicada, e 
quanto mais nos aprofundamos no assunto, mais questões vão surgindo – e na verdade, não há uma 
resposta definitiva, apenas representações abstratas de como a eletricidade interage com o meio ao 
nosso redor. 
 
A Eletricidade é um fenômeno natural que ocorre na natureza e se apresenta de muitas formas dife-
rentes.Vamos nos focar neste tutorial na noção de Corrente Elétrica, o fenômeno que alimenta nossos 
equipamentos eletro-eletrônicos. Vamos tentar entender como a eletricidade flui de uma fonte de ener-
gia através de fios, acendendo LEDs, acionando motores e alimentando nossos dispositivos de comu-
nicação. 
A Eletricidade é definida sucintamente como o fluxo de cargas elétricas, mas há muito mais por trás 
dessa simples declaração. De onde as cargas vem? Como elas se movem? Para onde vão? Como 
uma carga elétrica provoca movimento mecânico, ou produz luz? São muitas as questões a serem 
respondidas, e para começar vamos precisar analisar o que ocorre em nível atômico na matéria, estu-
dando um pouco sobre os átomos que constituem basicamente tudo com o que nós interagimos na 
vida. 
Portanto, vamos falar um pouco sobre física básica, abordando conceitos como força, energia, átomos, 
partículas atômicas e campos. Não nos aprofundaremos em demasia nesses assuntos, e caso você 
queira conhecer mais a respeito deverá consultar outras fontes – como as que citaremos no final do 
artigo. 
Átomos 
Para entender os fundamentos da eletricidade, precisamos primeiramente entender os átomos, que 
são blocos fundamentais de construção da matéria. Os átomos se apresentam em diferentes formas 
nos elementos químicos, como hidrogênio, oxigênio, ferro e cobre. Os átomos de muitos tipos podem 
se combinar para formar moléculas, as quais constituem a matéria que nós podemos ver e tocar fisica-
mente. 
Os átomos são muito, mas muito pequenos, com no máximo cerca de 300 picômetros de tamanho ( 
3×10-10 ou 0.0000000003 metros!). Uma moedinha de cinco centavos pode ter cerca de 3.2×1022 
átomos (32.000.000.000.000.000.000.000 de átomos) de metal em sua constituição. 
ELETRICIDADE E ELETRÔNICA 
 
6 WWW.DOMINACONCURSOS.COM.BR 
Porém, mesmo o átomo não é pequeno o suficiente para explicar como funciona a eletricidade. Preci-
samos mergulhar mais a fundo e observar os blocos de construção dos próprios átomos, que são as 
partículas subatômicas – em nosso caso, prótons, elétrons e nêutrons. 
Blocos de construção dos Átomos 
Um átomo é “construído” com uma combinação de três partículas distintas: prótons, elétrons e nêutrons. 
Cada átomo possui um núcleo central, onde os prótons e os nêutrons se localiza, densamente unidos. 
Rodeando o núcleo encontramos grupos de elétrons em órbita, uma região chamada de “eletrosfera”. 
Veja um modelo conceitual simples de átomo na figura a seguir: 
 
Um modelo de átomo muito simplificado. Não está em escala, mas é útil para entender como um átomo 
é constituído. Um núcleo central de prótons e nêutrons é rodeado por elétrons em órbita (a exceção é 
o átomo de hidrogênio, que não possui nêutrons). 
Todo átomo tem ao menos um próton em seu núcleo. O número de prótons no átomo é importante, 
porque ele define que elemento químico o átomo representa. Por exemplo, um átomo com apenas um 
próton é o hidrogênio, um átomo com 29 prótons é o cobre, e um átomo com 79 prótons é o ouro. Esta 
contagem do número de prótons é conhecida como o Número Atômico do átomo. 
Os nêutrons no núcleo servem a um propósito muito importante: eles mantém os prótons unidos no 
núcleo e deterinam o isótopo do átomo. Mas os nêutrons não são importantes em nosso estudo sobre 
eletricidade, de modo que não falaremos sobre eles neste tutorial. 
Já os elétrons são críticos para o funcionamento da eletricidade – aliás, a própria palavra eletricidade 
é derivada de elétron. Em sua forma mais estável, um átomo terá o mesmo número de elétrons e de 
prótons, sendo então um átomo neutro. De acordo com o modelo atômico de Bohr mostrado abaixo, 
um núcleo com 29 prótons é rodeado por exatos 29 elétrons: 
 
O modelo atômico de Bohr é um modelo muito útil para nossos estudos sobre eletricidade. 
ELETRICIDADE E ELETRÔNICA 
 
7 WWW.DOMINACONCURSOS.COM.BR 
Os elétrons não ficam presos eternamente aos átomos. Os elétrons na órbita (“camada”) mais externa 
do átomo são chamados de elétrons de valência. Se houver força externa suficiente, um elétron da 
camada de valência pode escapar da órbita do átomo e se tornar livre. Elétrons livres nos permitem 
movimentar cargas, o que é o preceito fundamental da eletricidade. Vamos falar então sobre as Cargas 
Elétricas 
Cargas Circulantes 
Como mencionamos anteriormente, a eletricidade é definida como o fluxo de cargas elétricas. Carga é 
uma propriedade da matéria, assim como massa, volume ou densidade. Podemos medir as cargas 
elétricas, determinando a quantidade de cargas que um corpo possui. E um outro conceito chave no 
entendimento das cargas elétricas é que elas existem em dois tipos: positivas (+) ou negativas (-). 
Para que possamos mover as cargas necessitamos de portadores de carga, e eles são os elétrons. Os 
elétrons carregam uma carga negativa (por convenção), enquanto os prótons possuem carga positiva. 
Já o nêutrons não possuem carga – são “neutros”. Os elétrons e os prótons carregam a mesma quan-
tidade de carga – apenas o tipo é diferente. 
 
Um átomo de lítio. 
As cargas dos elétrons e dos prótons são importantes, pois elas nos fornecem meios de exercer força 
sobre elas: a Força Eletrostática. 
Força Eletrostática 
A Força Eletrostática, também conhecida como Lei de Coulomb, é uma força que opera entre car-
gas. Cargas do mesmo tipo se repelem mutuamente, enquanto cargas de tipos opostos se atraem. 
 
A quantidade de força que age sobre duas cargas depende da distância entre elas. Quanto mais pró-
ximas duas cargas estiverem entre si, maior a força, tanto de atração, quanto de repulsão. 
Graças à força eletrostática, os elétrons “empurrarão” outros elétrons e serão atraídos por prótons. Esta 
força é parte da “cola” que mantém os átomos unidos, e é também a força que precisamos para fazer 
como que os elétrons e, consequentemente, as cargas possam fluir. 
Fazendo com que as cargas circulem 
ELETRICIDADE E ELETRÔNICA 
 
8 WWW.DOMINACONCURSOS.COM.BR 
Os elétrons nos átomos podem agir como portadores de carga, porque cada elétron carrega uma carga 
negativa. Se pudermos libertar um elétron de um átomo e forçá-lo a se mover, poderemos criar eletri-
cidade. 
Considere o modelo atômico de um átomo de cobre, m dos melhores materiais para carregar cargas 
elétricas. Em seu estado estável, o cobre possui 29 prótons em seu núcleo e um número igual de 
elétrons orbitando ao redor desse núcleo. Os elétrons orbitam em distâncias variáveis do núcleo do 
átomo, e elétrons mais próximos ao núcleo sofrem uuma força de atração muito maior do que os elé-
trons posicionados em órbitas mais distantes. Os elétrons mais externos de um átomo são chamados 
de elétrons de valência, e requerem pouca força para se libertarem do átomo em questão. 
 
Diagrama de um átomo de cobre: 29 prótons no núcleo, rodeados por camadas de elétrons em circu-
lação. Os elétrons mais próximos do núcleo são muito difíceis de remover enquanto os elétrons de 
valência, na camada externa precisam de pouca energia para serem ejetados do átomo. 
Usando força eletrostática suficiente nos elétrons de valência – tanto “empurrando” com uma outra 
carga negativa quanto “puxando” com uma carga posistiva – podemos ejetar o elétron da órbita ao 
redor do átomo, criando assim um elétron livre. 
Consideremos agora um fio de cobre: matéria preenchida com incontáveis átomos de cobre (na ver-
dade, podemos contá-los!). Enquanto nosso elétron livre flutua no espaço entre os átomos, ele é em-
purrado e puxado pelas cargas ao redor daquele espaço. Neste caos o elétron livre irá eventualmente 
encontrar um outro átomo para se acomodar; desta forma, a carga negativa deste elétron irá ejetar 
outro elétron da camada de valência do átomo. Agora temos um novo elétron vagando pelo espaço 
livre, eventualmente agindo como o anterior. Este efeito em cadeia pode continuar indefinidamente e 
criar um fluxo de elétrons denominado Corrente Elétrica. 
 
Um modelo muito simplificado de cargas fluindo através deátomos e constituindo uma corrente elétrica. 
Condutividade 
Alguns tipos de átomos elementares são mais eficientes do que outros na tarefa de libertar seus elé-
trons. Para obter o melhor fluxo possível de elétrons nós precisamos usar átomos que não “prendam” 
os elétrons da camada de valência com muita força. A condutividade de um elemento mede o quão 
fortemente unido um elétron está a um átomo. 
ELETRICIDADE E ELETRÔNICA 
 
9 WWW.DOMINACONCURSOS.COM.BR 
Elementos que possuem alta condutividade, com elétrons de alta mobilidade, são chamados de Con-
dutores. Estes são os tipos de materiais que usamos para fazer fios e outros componentes que auxiliam 
no fluxo de elétrons. Metais como cobre, prata e ouro são geralmente as melhores escolhas para bons 
condutores. 
Já elementos com baixa condutividade são chamados de Isolantes. Os isolantes servem a um propósito 
muito importante: impedir o fluxo de elétrons. Isolantes comuns são o vidro, borracha, plástico e o ar. 
Eletricidade Estática e Dinâmica 
Há duas formas que a eletricidade pode assumir: estática ou dinâmica. Quando trabalhamos com ele-
trônica, é muito mais comuns lidarmos com eletricidade dinâmica, mas é importante que tenhamos uma 
boa compreensão sobre eletricidade estática também. 
Eletricidade Estática 
A eletricidade estática existe quando há um acúmulo de cargas opostas em objetos separados por um 
isolante. Ela existe até que os grupos de cargas opostas possam encontrar um caminho entre si para 
balancear o sistema. 
 
Quando as cargas encontram um meio de se igualarem, uma descarga eletrostática ocorre. A atração 
das cargas se torna tão grande que elas podem fluir através até mesmo dos melhores isolantes. Des-
cargas eletrostáticas podem ser perigosas dependendo de qual meio as cargas atravessam e para 
quais superfícies elas são transferidas. Cargas que se equalizam por meio do ar podem resultar em 
uma descarga visível, pois os elétrons transferidos colidem com outros elétrons no ar,o qual se torna 
excitado e libera energia na forma de luz. 
Uma descarga controlada. Cargas opostas são criadas em cada um dos condutores até que sua atra-
ção seja tão grande que elas acabem fluindo através do ar. 
ELETRICIDADE E ELETRÔNICA 
 
10 WWW.DOMINACONCURSOS.COM.BR 
Um dos exemplos mais dramáticos de descarga eletrostática é o raio. Quando um sistema de nuvens 
coleta carga suficiente em relação a outro grupo de nuvens ou ao solo, as cargas tentarão se equalizar. 
Quando a nuvem é descarregada, quantidades massivas de cargas positivas (às vezes negativas) per-
correm através do ar a partir do solo até a nuvem, causando o efeito visível do relâmpago. 
Também podemos ver o efeito da eletricidade estática quando nos penteamos com um pente plástico 
e depois o aproximamos de papel picado sobre a mesa. O papel é atraído para o pente devido à eletri-
cidade estática acumulada. A fricção do pente com o cabelo provoca a transferência de elétrins de um 
material para o outro, de modo que o objeto que ganha elétrons se torna negativamente carregado, e 
o que perde elétrons, se torna positivamente carregado. 
Ao trabalharmos com eletrônica, geralmente não teremos de lidar com eletricidade estática. Quando o 
fizermos, será geralmente para tentar proteger componentes eletrônicos sensíveis contra descargas 
eletrostáticas, que podem danificá-los facilmente. Medidas preventivas contra eletricidade estática in-
cluem o uso de pulseiras anti-estáticas, mantas de borracha e outros tipos de equipamento de segu-
rança. 
Alguns equipamentos fazem uso do fenômeno da eletricidade estática, como por exemplo as impres-
soras a Laser, que utilizam cargas estáticas para formarem as imagens a serem impressas no papel. 
Eletricidade Dinâmica 
Eletricidade dinâmica é a forma de eletricidade que permite a existência de todos os nossos equipa-
mentos eletrônicos. Esta forma de eletricidade existe quando as cargas são capazes de fluir em movi-
mento constante. De forma oposta à eletricidade estática onde as cargas se acumulam e permanecem 
em descanso, na eletricidade dinâmica as cargas estão sempre se movimentando. Este é o tipo de 
eletricidade com a qual nos ocuparemos no resto do tutorial. 
Circuitos 
Para que possa fluir, a corrente elétrica necessita de um circuito, que pode ser descrito como um loop 
fechado de materiais condutores. Um circuito pode ser tão simples quanto um fio conectado ponta com 
ponta, porém circuitos realmente úteis normalmente contém uma combinação de fios e outros compo-
nentes que controlam o fluxo de eletricidade. Um circuito, porém, não pode ter partes isolantes interna-
mente que o dividam em seções separadas. 
Se você tiver um fio de cobre e quiser induzir um fluxo de elétrons através dele, todos os elétrons livres 
precisam fluir na mesma direção. O cobre é um excelente condutor, perfeito para fazer cargas fluírem. 
Se um circuito feito com fios de cobre é quebrado, as cargas não fluirão através do ar, o que as impedirá 
também de prosseguir a partir do ponto onde o fio se partiu. 
Por outro lado, se o fio for conectado nas duas pontas, todos os elétrons possuirão um átomo vizinho 
e poderão fluir na mesma direção geral. 
Após essas reflexões, conseguimos entender como os elétrons podem fluir (se movimentar num con-
dutor), mas como fazemos para que eles entrem em movimento a princípio? Então, uma vez que os 
elétrons estejam fluindo, como eles produzem a energia necessária para acender lâmpadas ou girar 
motores, por exemplo? Para entendermos como isso ocorre, vamos estudar os Campos Elétricos. 
Campos Elétricos 
Vimos anteriormente, de forma sucinta, como os elétrons fluem através da matéria para criar eletrici-
dade. Agora, precisamos de uma fonte para induzir esse fluxo de elétrons. Geralmente, essa fonte de 
fluxo de elétrons virá na forma de um campo elétrico. 
O que é um campo? 
Um campo é uma ferramenta que usamos para modelar interações físicas que não envolvem nenhum 
tipo de contato observável. Os campos não podem ser vistos, pois eles não possuem aparência física, 
porém o efeito que eles exercem é bem real. 
Todos nós estamos familiarizados com um campo em particular: o Campo Gravitacional Terrestre, que 
ELETRICIDADE E ELETRÔNICA 
 
11 WWW.DOMINACONCURSOS.COM.BR 
é o efeito de um corpo massivo atraindo outros corpos. O campo gravitacional da Terra pode ser mo-
delado com um conjunto de vetores que apontam todos para o centro do planeta; independente de 
onde você estiver na superfície do planeta, você sentirá a firça te puxando em direção ao centro: 
 
A força ou intensidade dos campos não é unforme em todos os pontos do campos. Quanto mais longe 
estivermos da origem do campo, menor será o efeito do campo sentido. A magnitude do campo gravi-
tacional terrestre diminui a medida em que nos afastamos do centro do planeta. 
Ao continuar nossa exploração sobre campos elétricos lembre-se de como o campo gravitacional da 
Terra funciona, pois ele possui muita similaridade com os campos elétricos. Campos gravitacionais 
exercem uma força nos objetos que possuem massa, e os campos elétricos exercem uma força em 
objetos que possuam cargas. 
Campos Elétricos 
Campos elétricos são uma ferramenta importante para compreendermos como a eletricidade surge e 
continua a fluir. Os campos elétricos descrevem as forças que atraem ou repelem cargas no espaço 
entre elas. Comparados ao campo gravitacional da Terra, os campos elétricos possuem uma diferença 
muito importante: enquanto o campo gravitacional geralmente atrai apenas outros objetos que possuam 
massa, os campos elétricos repelem cargas com a mesma frequência com que as atraem. 
A direção dos campos elétricos é sempre definida como a direção para a qual uma carga de teste 
positiva se moveria se fosse lançada dentro do campo. A carga de teste tem de ser infinitamente pe-
quena, para evitar que sua própria carga influencie o campo elétrico em si. 
Podemos então começar a construir campos elétricos para cargas solitárias, positivase negativas. Se 
você soltar uma carga de teste positiva próxima a uma carga negativa, a carga de teste será atraída 
em direção da carga negativa. Então, para uma carga negativa única nós podemos desenhar as setas 
de nosso campo elétrico apontando para dentro em todas as direções. A mesma carga de teste des-
pejada próxima a outra carga positiva resultaria em repulsão entre ambas, o que significa que nós 
desenharíamos setas “saindo” da carga positiva: 
 
ELETRICIDADE E ELETRÔNICA 
 
12 WWW.DOMINACONCURSOS.COM.BR 
Campos elétricos de cargas únicas. Uma carga negativa tem um campo elétrico em direção interna 
porque ela atrai cargas positivas. A carga positiva, por sua vez, possui um campo elétrico em sentido 
externo, pois repele cargas de mesmo tipo. 
Grupos de cargas elétrica podem ser combinados para formarem campos elétricos mais completos: 
 
O campo elétrico uniforme visto acima “aponta” para longe das cargas positivas, em direção Às nega-
tivas. 
imagine uma carga de teste minúscula inserida no campo elétrico formado; ela seguiria a direção das 
setas. Como vimos, a eletricidade geralmente envolve o fluxo dos elétrons – cargas negativas – que 
fluem contra campos elétricos. 
Os campos elétricos nos fornecem a força necessária para induzir um fluxo de corrente. Um campo 
elétrico em um circuito é como uma “bomba de elétrons”: uma grande fonte de cargas negativas que 
podem impulsionar os elétrons, os quais fluirão através do circuito em direção à massa de cargas po-
sitivas. 
Potencial Elétrico (Energia) 
Quando nos aproveitamos a energia elétrica para acionar nossos circuitos, equipamentos e gadgets, 
estamos realmente transformando energia. Circuitos eletrônicos devem ser capazes de armazenar 
energia e transformá-la em outras formas, como calor, luz ou movimento. A energia armazenada de 
um circuito é chamada de energia potencial elétrica. 
Energia Potencial 
Para entendermos a energia potencial precisaremos entender a energia de um modo geral. Energia é 
definida como a habilidade de um objeto de realizar trabalho sobre outro objeto, o que significa mover 
esse objeto por uma certa distância. 
A energia existe em muitas formas, algumas das quais podemos ver (como a energia mecânica) e 
outras que não podemos ver (como energia química ou elétrica) Independente de qual forma seja con-
siderada, a energia existe em um de dois estados: Cinética e Potencial. 
Um objeto possui energia cinética quando está em movimento. A quantidade de energia cinética que 
um objeto possui depende de sua massa e velocidade. Já a energia potencial é uma forma de energia 
armazenada quando um objeto está em repouso. 
Ela descreve quanto trabalho o objeto pode realizar se colocado em movimento. É um tipo de energia 
que nós podemos, geralmente, controlar. Quando um objeto é colocado em movimento, sua energia 
potencial se transforma em energia cinética. 
ELETRICIDADE E ELETRÔNICA 
 
13 WWW.DOMINACONCURSOS.COM.BR 
 
Voltemos à gravidade como exemplo. Uma bola de boliche que esteja em repouso (parada) no topo de 
um edifício possui uma grande quantidade de energia potencial (armazenada). Uma vez que seja arre-
messada lá de cima, a bola – atraída pelo campo gravitacional – acelera em direção ao chão. Conforme 
a bola acelera, energia potencial é convertida em energia cinética (energia do movimento). Eventual-
mente toda a energia da bola será convertida de potencial para cinética, e então transferida para o chão 
(ou para o objeto como qual a bola se chocar). Quando a bola está no chão, possui muito pouca energia 
potencial. 
Energia Potencial Elétrica 
Da mesma forma que a massa em um campo gravitacional possui energia potencial gravitacional, car-
gas em um campo elétrico possuem energia potencial elétrica. A energia potencial elétrica de uma 
carga descreve quanta energia armazenada ela possui, e quando colocada em movimento por uma 
força eletrostática, essa energia se torna cinética, e então a carga pode realizar trabalho. 
Como a bola de boliche no alto do edifício, uma carga positiva nas proximidades de outra carga positiva 
possui energia potencial elevada; se deixada livre para se mover, a carga seria repelida pela outra 
carga igual. Já uma carga de teste positiva colocada próxima a uma carga negativa teria pouca energia 
potencial, de forma análoga à bola de boliche no chão. 
 
Para incutir algo com energia potencial, temos de realizar trabalho movendo o objeto por uma certa 
distância. No caso da bola de boliche, o trabalho vem de carregarmos a bola por dezenas de andares, 
subindo, no sentido contrário ao do campo gravitacional. De forma similar, trabalho deve ser realizado 
para empurrar uma carga positiva contra a direção de um campo elétrico (tanto em direção a outra 
carga positiva, quanto para longe de uma carga negativa). Quanto mais longe a carga for deslocada no 
campo, mais trabalho teremos de realizar. Igualmente, se você tentar empurrar uma carga negativa 
ELETRICIDADE E ELETRÔNICA 
 
14 WWW.DOMINACONCURSOS.COM.BR 
para longe de uma carga positiva – contra o campo elétrico – terá de realizar trabalho. 
Para uma carga localizada em um campo elétrico sua energia potencial elétrica dependerá do tipo 
(positiva ou negativa), quantidade de carga, e sua posição no campo. A energia potencial elétrica é 
medida na unidade joule (J). 
Potencial Elétrico 
O potencial elétrico é criado a partir de energia potencial elétrica para ajudar a definir quanta energia é 
armazenada em um campo elétrico. É um outro conceito que nos auxilia a modelar o comportamento 
de campos elétricos. Potencial Elétrico não é a mesma coisa que energia potencial elétrica! 
Em qualquer ponto de um campo elétrico o potencial elétrico é a quantidade de energia potencial elé-
trica dividida pela total de carga naquele ponto. Tiramos a quantidade de cargas da equação e ficamos 
com uma idéia de quanta energia potencial áreas específicas do campo elétrico podem fornecer. O 
potencial elétrico é medido em unidades de joules por coulomb (J/C), os quais nós definimos como 
sendo um Volt (V). 
Em qualquer campo elétrico há dois pontos de potencial elétrico que são de interesse significativo para 
nós. Há o ponto de alto potencial, onde uma carga positiva teria a energia potencial mais alta possível, 
e há o ponto de baixo potencial, onde uma carga teria a energia potencial mais baixa possível. 
Um dos termos mais comuns que discutimos quando falamos de eltricidade é a voltagem (tensão). Uma 
tensão é a diferença de potencial entre dois pontos em um campo elétrico. A tensão elétrica nos dá 
uma idéia de quanta força (“pressão”) um campo elétrico possui. 
Agora que entendemos os conceitos de potencial e energia potencial, vamos discutir outro ponto ex-
tremamente importante: A corrente elétrica. 
Eletricidade em Ação! 
Após estudar um pouco de física de partígulas, teoria de campos e energia potencial, sabemos o sufi-
ciente para fazer com que a eletricidade flua. Vamos criar um circuito! 
Primeiro, revisemos os ingredientes de que precisamos para “fazer” eletricidade: 
A definição de eletricidade é o Fluxo de Cargas. Geralmente nossas cargas serão carregadas por elé-
trons livres. 
Elétrons (carga negativa) são retidos fracamente em átomos de materiais condutores. Com um pe-
queno empurrãozinho podemos libertar elétrons de átomos e fazê-los se movimentarem em uma dire-
ção geral uniforme. 
Um circuito fechado de material condutor fornece um caminho para que os elétrons fluam continua-
mente. 
As cargas são impelidas por um campo elétrico. Precisamos de uma fonte de potencial elétrico (tensão 
/ voltagem), a qual empurrará os elétrons de um ponto de baixa energia potencial para um ponto de 
energia potencial mais elevada. 
Um Curto-circuito 
Baterias são fontes de energia comuns, as quais convertem energia química em energia elétrica. Elas 
possuem dois terminais, os quais se conectam ao resto do circuito. Em um terminal há um excesso de 
cargas negativas, enquanto no outro terminalse acumulam as cargas positivas. Temos aqui então uma 
diferença de potencial pronta para entrar em ação. 
 
ELETRICIDADE E ELETRÔNICA 
 
15 WWW.DOMINACONCURSOS.COM.BR 
Se nós conectarmos nosso fio “recheado” de átomos condutores de cobre à bateria, o campos elétrico 
irá influenciar os elétrons livres (de carga negativa) nos átomos do cobre. Empurrados a partir do ter-
minal negativo e atraídos pelo terminal positivo de forma simultânea, os elétrons no cobre se moverão 
de átomo em átomo criando o fluxo de cargas que nós conhecemos como eletricidade – Corrente Elé-
trica. 
 
Após um segundo do fluxo da corrente, os elétrons terão se movido na verdade muito pouco – frações 
de centímetro. Contudo, a energia produzida pelo fluxo de corrente é enorme, especialmente por não 
haver nada no circuito para diminuir o fluxo ou consumir a energia. Conectar um condutor puro direta-
mente aos terminais de uma fonte de energia não é uma boa idéia. A energia se move de forma muito 
rápida através do sistema (quase à velocidade da luz!) e é transformada em calor no fio, o qual pode 
rapidamente se fundir (derreter) ou entrar em combustão. 
Acendendo uma Lâmpada 
Em vez de desperdiçar essa energia toda, sem mencionar que a bateria pode ser danificada e o fio 
pegar fogo, vamos construir um circuito que faz algo realmente útil. Geralmente um circuito elétrico irá 
transformar energia elétrica em energia de outra forma – luz, calor, movimento, etc. Se nós conectar-
mos uma pequena lâmpada à bateria com os fios conectados entre ambos, teremos um circuito simples, 
porém funcional: 
 
Esquema: Uma bateria (à esquerda) conectada a uma lâmpada (à direita). O circuito é completado 
quando a chave (no topo) é fechada. Com o circuito fechado, os elétrons podem fluir, empurrados a 
partir do terminal negativo da bateria através da lâmpada, em direção ao terminal positivo da bateria. 
Enquanto os elétrons se movem a passo de tartaruga, o campo elétrico afeta o circuito inteiro quase 
instantaneamente (praticamente velocidade da luz!) Os elétrons ao longo do circuito, quer esteja no 
potencial mais baixo, mais alto, ou próximos à lâmpada, são influenciados pelo campo elétrico. Quando 
ELETRICIDADE E ELETRÔNICA 
 
16 WWW.DOMINACONCURSOS.COM.BR 
a chave é fechada e os elétrons são submetidos ao campo elétrico, todos os elétrons no circuito (na 
camada de valência!) começam a fluir praticamente ao mesmo tempo. As cargas mais próximas à 
lâmpada a atravessarão e começarão a transformar a energia, de elétrica em luminosa (e térmica tam-
bém). 
_________________________________________________________________________________ 
_________________________________________________________________________________ 
_________________________________________________________________________________ 
_________________________________________________________________________________ 
_________________________________________________________________________________ 
_________________________________________________________________________________ 
_________________________________________________________________________________ 
_________________________________________________________________________________ 
_________________________________________________________________________________ 
_________________________________________________________________________________ 
_________________________________________________________________________________ 
_________________________________________________________________________________ 
_________________________________________________________________________________ 
_________________________________________________________________________________ 
_________________________________________________________________________________ 
_________________________________________________________________________________ 
_________________________________________________________________________________ 
_________________________________________________________________________________ 
_________________________________________________________________________________ 
_________________________________________________________________________________ 
_________________________________________________________________________________ 
_________________________________________________________________________________ 
_________________________________________________________________________________ 
_________________________________________________________________________________ 
_________________________________________________________________________________ 
_________________________________________________________________________________ 
_________________________________________________________________________________ 
_________________________________________________________________________________ 
_________________________________________________________________________________ 
_________________________________________________________________________________