Eletricidade Aplicada Aula 1

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INDICAÇÃO DE MATERIAL DIDÁTICO 
CAPÍTULO 2 DO LIVRO TEXTO DA DISCIPLINA: 
FERREIRA, Alex. ELETRICIDADE APLICADA, Rio de 
Janeiro, 2016. 
 
O livro texto pode ser obtido pelo aluno através do seu 
ambiente virtual. 
PLANO DE ENSINO 
APRESENTACAO DO PLANO DE ENSINO/CORRENTE, TENSÃO, RESISTÊNCIA 
POTÊNCIA ELÉTRICA, ENERGIA E EFICIÊNCIA 
CIRCUITOS EM SÉRIE, LEI DE KIRCCHORFF DAS TENSÕES, DIVISOR DE 
TENSÃO 
CIRCUITO EM PARALELO, LEI DE KIRCHHORFF DAS CORRENTES, DIVISOR DE 
CORRENTE 
CIRCUITOS EM SÉRIE E PARALELO, CURTO CIRCUITO E CIRCUITO ABERTO 
CARACTERÍSTICAS DA TENSÃO E DA CORRENTE ALTERNADAS 
INDICAÇÃO DE MATERIAL DIDÁTICO 
Considere um fio de cobre de pequeno comprimento 
cortado por um plano perpendicular ao seu eixo cujos 
terminais estão ligados a uma bateria, resultando na seção 
circular da Figura 1.1. 
Figura 1.1 – Elétrons 
1.1 CORRENTE ELÉTRICA 
• A bateria, à custa da energia química, acumula cargas 
positivas em um terminal e negativas em outro. 
 
• O terminal negativo funciona como uma fonte de 
elétrons que são atraídos e se deslocam no sentido do 
terminal positivo da bateria. 
 
• O fluxo de carga (elétrons) através do fio é chamado de 
corrente elétrica 
1.1 CORRENTE ELÉTRICA 
• A corrente elétrica é definida como a quantidade de carga 
(couloumb - C) dividida pela unidade de tempo (s) 
 
 
 
 
• A unidade de medida de corrente elétrica é o ampère (A) 
 
• Obs: Esta unidade do Sistema Internacional é nomeada 
em homenagem a André-Marie Ampère‎. 
• 1C >> 6,242x1018 elétrons 
• 1 elétron >> 1,9x10-19 C 
𝐼 = 
𝑄
𝑡
 (Eq. 1.1) 
1.1 CORRENTE ELÉTRICA 
Exemplo 1.1: 
 
A carga que atravessa, a 
cada 64 ms, a superfície 
imaginária vista na Figura 
1.2 é de 0.16. Determine a 
corrente em ampères. 
Figura 1.2 
1.1 CORRENTE ELÉTRICA 
Resolução: 
 
Utilizando a eq. 1.1: 
 
 
 
Obs: Não se esqueça de colocar todas as unidades 
em seu múltiplos do S.I. (Sistema Internacional) 
 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidades 
 
 
𝐼 = 
𝑄
𝑡
=
0.16 𝐶
64𝑥10−3𝑠
= 2,50 𝐴 
1.1 CORRENTE ELÉTRICA 
Exemplo 1.2: 
 
Determine o tempo necessário para que 4x1016 elétrons 
atravessem a superfície imaginária vista na Figura 1.2, se 
a corrente for de 5 mA. 
1.1 CORRENTE ELÉTRICA 
Resolução: 
A unidade de carga (C) foi definida com a carga 
associada a 6,242x1018 elétrons. 
Dessa forma, podemos então calcular a carga 
associada a 4x1016 elétrons utilizando uma regra de 
três: 
 
 
 
 
𝑄 = 
4𝑥1016
6,242𝑥1018
= 0,00641𝐶 
1.1 CORRENTE ELÉTRICA 
Resolução (cont): 
Isolando t na equação (1.1) temos: 
 
 
 
 
𝑡 = 
𝑄
𝐼
=
6,41𝑥10−3𝐶
5𝑥10−3𝐴
= 1,282𝑚𝑖𝑐𝑟𝑜 𝑠𝑒𝑔 
1.2 TENSÃO 
• O fluxo de cargas descrito na seção anterior é 
causado por uma pressão externa ligada à 
energia que um corpo qualquer tem em virtude 
da sua posição: energia potencial. 
 
• Na bateria mostrada na Figura 1.1, reações 
químicas internas estabelecem o acúmulo de 
cargas negativas em um dos terminais, enquanto 
cargas positivas se acumulam em outro terminal. 
1.2 TENSÃO 
• Esse posicionamento de cargas resulta em uma 
diferença de potencial entre os terminais. 
• Se conectarmos os dois terminais através de um 
condutor, os elétrons acumulados no terminal negativo 
fluirão para o terminal positivo. 
 
 
 
 
• A unidade de medida volt (V) foi escolhida em 
homenagem a Alessandro Volta 
 
“Existe uma diferença de potencial de 1 volt (V) entre dois pontos 
se acontece um troca de energia de 1 joule (J) quando 
deslocamos uma carga de 1 coulomb (C) entre esses dois pontos” 
1.2 TENSÃO 
Uma diferença de potencial ou tensão sempre é medida entre dois 
pontos de um sistema. Alterando-se a escolha de qualquer um 
desses pontos, pode-se ter uma diferença de potencial diversa da 
obtida nos pontos anteriores. 
 
 
 
 
• Em geral a diferença de potencial entre dois 
pontos é definida por: 
 
 
 
𝑉 = 
𝑊
𝑄
 (𝑣𝑜𝑙𝑡𝑠) Eq. 1.2 
𝑊 é 𝑒𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑎 𝑒 𝑄 é 𝑎 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 
 
1.2 TENSÃO 
Exemplo 1.3 
Determine a diferença de potencial entre dois 
pontos de um sistema elétrico, se 60 J de energia 
forem gastos para deslocar uma carga de 20 C 
entre esses dois pontos. 
 
Resolução: 
Utilizando a equação 1.2: 
 
 𝑉 = 
𝑊
𝑄
=
60 𝐽
20 𝐶
= 3 𝑉 
1.2 TENSÃO 
Exemplo 1.4 
Determine a energia necessária para mover uma 
carga de 50𝜇𝐶 através de uma diferença de 
potencial de 6 V. 
 
Resolução: 
Utilizando a equação 1.2 e isolando W temos: 
 
 𝑊 = 𝑄𝑉 = 50𝑥10−6𝐶 6𝑉 = 300𝑥10−6𝐽 = 300𝜇J 
1.2 TENSÃO 
Notação 
 
Para distinguir entre fontes de tensão (baterias, 
geradores, etc) e quedas de potencial nos 
terminais dos elementos dissipativos, utilizamos a 
seguinte notação: 
 
• 𝑬 para fontes de tensão (volts) 
• 𝑽 para quedas de tensão (volts) 
 
1.2 TENSÃO 
Definições 
• Potencial: a tensão num ponto em relação a outro ponto 
no sistema elétrico. Normalmente o ponto de referência é 
o GND (ponto comum ou terra), cujo potencial é definido 
como zero. 
 
• Diferença de potencial: a diferença algébrica de 
potencial (ou tensão) entre dois pontos de um circuito. 
 
• Tensão: quando esse termo aparecer isolado, significa o 
mesmo que potencial. 
1.2 TENSÃO 
Definições (cont.) 
• Diferença de tensão: a diferença algébrica de tensão ou 
de potencial entre dois pontos de um sistema. 
 
• Força eletromotriz (fem): força que estabelece o fluxo 
de carga (ou de corrente) em um sistema graças à 
aplicação de uma diferença de potencial. 
 
1.3 FONTES DE CORRENTE CONTÍNUA (CC) 
O símbolo usado para indicar uma fonte de corrente 
contínua é representado na Figura 1.2 
 
 
 
 
 
 
Exemplos: Baterias, célula solar. 
 
 
Figura 1.2 – Símbolo para um fonte de tensão CC 
1.4 GERADORES DE CORRENTE CONTÍNUA (CC) 
O gerador CC é bastante diferente da bateria, tanto na 
construção como no modo de operação. Veja a Figura 1.3 
 
 
 
 
 
 
 
 
Para o propósito desse curso não faremos distinção entre os 
símbolos de uma bateria e de um gerador. 
 
Figura 1.3 – gerador de corrente CC 
1.5 FONTES DE ALIMENTAÇÃO 
A fonte de corrente contínua mais comum em laboratório 
utiliza os processos de retificação e filtragem. Em resumo, 
uma tensão alternada é convertida em uma tensão contínua. 
Veja a Figura 1.4. 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1.4 – Fonte de alimentação utilizada em laboratório 
1.6 RESISTÊNCIA 
• O fluxo de carga através de qualquer material encontra a 
oposição de uma força semelhante, em muitos aspectos, 
ao atrito mecânico. 
• Essa oposição, resultante das colisões entre elétrons e 
entres elétrons e átomos do material, que converte 
energia elétrica em uma outra fonte de energia, tal como a 
energia térmica, é denominada resistência do material. 
 
• A unidade de medida é o ohm, cujo símbolo é a letra 
grega Ω 
1.6 RESISTÊNCIA 
1.6 RESISTÊNCIA (cont.) 
O símbolo utilizado em diagramas de circuitos para 
representar a resistência aparece na Figura 1.5 
 
 
 
 
 
 
 
• e de medida é o ohm, cujo símbolo é a letra grega Ω 
Figura 1.5 – Símbolo de resistência 
1.7 TIPOS DE RESISTORES 
1.7.1 Resistores fixos 
 
Os resistores podem ser divididos em duas categorias: 
fixos e variáveis. 
 
O mais comum dos resistores fixos de baixa potência é o 
resistor de carbonomoldado como visto na Figura 1.6 
 
 
 
Figura 1.6 – Resistor fixo de carbono 
1.7 TIPOS DE RESISTORES 
1.7.2 Resistores variáveis 
 
Os resistores podem ter sua resistência alterada ao girar 
um botão, parafuso ou o que for apropriado. 
Normalmente possui três terminais e é conhecido como 
potenciômetro ou reostato. 
O símbolo do potenciômetro é mostrado na Figura 1.7 
 
 
Figura 1.7 – Potenciômetro: (a) símbolo; (b) e (c) conexões tipo reostato; (d) 
símbolo de reostato 
1.7 TIPOS DE RESISTORES 
1.7.2 Resistores variáveis 
 
Figura 1.8 – Potenciômetro e seu esquema 
1.8 CÓDIGO DE CORES 
 
• Há uma grande variedade de resistores, fixos e variáveis, 
suficiente para ter o valor da resistência escrita, em ohms, 
em seu encapsulamento. Entretanto alguns são pequenos e 
dessa forma não é possível ter esse valor impresso em seu 
corpo. Para esses resistores se utiliza o sistema de código 
de cores. 
 
 
1.8 CÓDIGO DE CORES (cont.) 
 
Figura 1.9 – Código de cores 
Fonte: http://www.arduinoecia.com.br/2013/08/codigo-de-cores-de-resistores.html 
ATIVIDADE ESTRUTURADA Nº 1 
 
Pesquise, no livro texto ou em seu material de estudo e descreva o processo 
de condução da corrente elétrica em um material condutor de corrente 
elétrica. 
Responda as seguintes perguntas: 
1. Como se chama a lei que relaciona as três grandezas básicas em um 
circuito elétrico e quais são estas três grandezas? 
2. Por um resistor conectado a um circuito circula uma corrente de 2,4 A. 
Qual é a quantidade de carga elétrica em coulombs que atravessa o resistor 
no período de 2 min. 
3. Qual é a característica principal da estrutura atômica de um material que 
faz com que ele seja bom condutor de eletricidade? 
 
Entregar na próxima aula: 
 
Atividade individual em formato de relatório. 
INSTRUÇÕES 
 
A atividade estruturada é individual, deve ser apresentada sob 
forma de um relatório contendo o circuito obtido, com todos os 
valores dos componentes e todos os cálculos que tiverem sido 
necessários e deve ter as seguintes informações: 
 
Atividade Estruturada nº 1, nome do aluno, nome do professor, 
nome da disciplina, nome do curso e data. 
 
Essas instruções servem para todas as atividades propostas. 
 
 
Bibliografia 
 
Boylestad, Robert L. Introdução a Análise de 
Circuitos. São Paulo, . 10ª Ed. LTC, 2014.