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Universidade Federal do Rio Grande do Norte Escola de Ciências e Tecnologia Eletricidade Aplicada Conceitos e Grandezas Elétricas BásicasElétricas Básicas Prof.: André Tavares da Silva A natureza da eletricidade 1. A estrutura de um átomo • Os átomos são constituídos por partículas subatômicas: Elétrons, Prótons e Néutrons • O elétron é a carga negativa (-) Os • O elétron é a carga negativa (-) Os elétrons giram em torno do núcleo em trajetórias de camadas concêntricas ou orbitais • O Próton é a carga positiva (+) Fig.1 Os elétrons e o núcleo de um átomo A natureza da eletricidade • Os Prótons são encontrados no núcleo . • O número de prótons, dentro do núcleo de qualquer átomo específico determina o número atômico daquele átomo. número atômico daquele átomo. • Exemplo: Número atômico do Cobre é 29. • O Nêutron é a carga neutra da eletricidade, também é encontrado no núcleo Fig. 2 Átomo de cobre, 29 elétrons em órbita A natureza da eletricidade 2. A Carga elétrica • Certos átomos são capazes de ceder elétrons e outros capazes de receber elétrons => transferência de elétrons de um corpo para outro. • Distribuição igual das cargas positivas e negativas em cada corpo deixa de existir.cada corpo deixa de existir. • Um corpo conterá um excesso de elétrons e a sua carga terá uma polaridade elétrica negativa (-). O outro corpo conterá um excesso de prótons e a sua carga terá uma polaridade positiva (+). A natureza da eletricidade • Quando um par de corpos contém a mesma carga, isto é, ambas positivas (+) ou ambas negativas (-), diz- se que os corpos têm cargas iguais. Quando um par de corpos contém cargas diferentes, isto é, um copo positivo (+) enquanto o outro é negativo (-), diz-se que eles apresentam cargas desiguais ou opostas. Aque eles apresentam cargas desiguais ou opostas. A lei das cargas elétricas pode ser enunciada da seguinte forma: Cargas iguais se repelem, cargas opostas se atraem. A natureza da eletricidade Fig. 3 Força entre cargas A natureza da eletricidade 3. O Coulomb • A quantidade de carga elétrica que um corpo possui é determinada pela diferença entre o número de prótons e o número de elétrons que o corpo contém. • O símbolo que representa a quantidade de carga elétrica de um corpo é Q, que é expresso numaelétrica de um corpo é Q, que é expresso numa unidade chamada de Coulomb (C) • A carga de um coulomb negativo, -Q, significa que o corpo contém uma carga de 6,25x10e18 mais elétrons do que prótons. A natureza da eletricidade 4. O Campo eletrostático • A característica fundamental de uma carga elétrica é a sua capacidade de exercer uma força. • Esta força está presente no campo eletrostático que envolve cada corpo carregado.envolve cada corpo carregado. • Quando dois corpos de polaridade oposta, são colocados próximos um do outro, o campo eletrostático se concentra na região compreendida entre eles. A natureza da eletricidade 4. O Campo eletrostático Fig. 4 O campo eletrostático entre duas cargas de polaridades opostas A natureza da eletricidade 4. O Campo eletrostático • O campo elétrico é representado por linhas de força desenhadas entre os dois corpos. • Se um elétron for abandonado num ponto entre as duas cargas nesse campo, ele será repelido pela carga negativa e será atraído pela positiva.atraído pela positiva. • As duas cargas tenderão a deslocar o elétron na direção das linhas de força entre os dois corpos. A natureza da eletricidade 5. Diferença de potencial • Em virtude da força do seu campo eletrostático, uma carga elétrica é capaz de realizar trabalho ao deslocar uma outra carga por atração ou repulsão • A capacidade de uma carga realizar trabalho é chamada de potencial. Quando uma carga for diferente da outra, haverápotencial. Quando uma carga for diferente da outra, haverá uma diferença de potencial entre elas. • A soma das diferenças de potencial de todas as cargas do campo eletrostático é conhecida como força eletromotriz (fem). A natureza da eletricidade 5. Diferença de potencial • A unidade fundamental de diferença de potencial é o volt (V). • O símbolo utilizado para diferença de potencial é V , que indica a capacidade de realizar trabalho ao seque indica a capacidade de realizar trabalho ao se forçar os elétrons a se deslocarem. • A diferença de potencial é chamada de tensão. (popular “Voltagem”) A natureza da eletricidade 6. A Corrente • O movimento ou o fluxo de elétrons é chamado de corrente (popular “Amperagem”). Para se produzir a corrente, os elétrons devem se deslocar pelo efeito de uma diferença de potencial. • A corrente é representada pela letra I. A unidade• A corrente é representada pela letra I. A unidade fundamental com que se mede a corrente é o ampère (A). • Um ampère de corrente é medido como o deslocamento de um coulomb através de um ponto qualquer de um condutor durante um intervalo de tempo de um segundo. A natureza da eletricidade 7. Fluxo de corrente • Num condutor, os elétrons livres são cargas que podem ser deslocadas com relativa facilidade ao ser aplicada uma diferença de potencial. • Essa corrente consiste num movimento dos elétrons a• Essa corrente consiste num movimento dos elétrons a partir do ponto de carga negativa, -Q, numa das extremidades do fio, seguindo através do fio, e voltando para a carga positiva +Q, na outra extremidade. A natureza da eletricidade 7. Fluxo de corrente • O sentido do movimento dos elétrons é do lado negativo da bateria, passando através do fio, e de volta ao lado positivo da bateria. • O sentido do fluxo de elétrons é de um ponto de potencial negativo para um ponto de potencialpotencial negativo para um ponto de potencial positivo. • O sentido do movimento das cargas positivas, oposto ao fluxo de elétrons, é considerado como o fluxo convencional da corrente. A natureza da eletricidade 7. Fluxo de corrente Fig. 5 A diferença de potencial aplicada às duas extremidades de um fio condutor produz a corrente elétrica Unidades de Corrente Elétrica • Ampère – 1 A • Kilo ampère – 1kA = 1000 A • Miliampère – 1mA = 10⁻³ A • Microampère – 1µA = 10⁻6 A• Microampère – 1µA = 10⁻6 A • Nanoampère – 1nA = 10⁻9 A • Picoampère – 1pA = 10⁻12 A Tipos de Corrente Elétrica • Corrente contínua: O fluxo de corrente é sempre no mesmo sentido • Pilhas e baterias são fontes de corrente continua • Corrente alternada, se caracteriza por variar o valor e o sentido do fluxo periodicamente aovalor e o sentido do fluxo periodicamente ao longo do tempo Exemplos de Corrente Contínua Exemplo de Corrente Alternada 22/02/2010 Efeito Joule: Quando uma corrente passa por um condutor metálico, há a transformação de energia elétrica em energia térmica. Esse efeito é denominado EFEITO JOULE. Efeitos da corrente efeito é denominado EFEITO JOULE. Aplicação: cafeteira elétrica, aquecedor, acendedor de cigarros de carro, chuveiro elétrico, aquecedor elétrico de água; Efeito negativo: Incêncios por curto-circuito, perda de energia; Efeitos da corrente Efeito Fisiológico: Contração muscular Choque elétrico Efeitos da corrente Efeito luminoso: Esse efeito resulta também de um fenômeno elétrico molecular. A excitação eletrônica pode dar margem à emissão de radiação visível, tal como observamos nas lâmpadas fluorescentes.observamos nas lâmpadas fluorescentes. Efeito magnético: Toda corrente elétrica gera ao seu redor um campo magnético. Essa efeito é inerente à corrente elétrica Efeitos da corrente Essa efeito é inerente à corrente elétrica e a sua descoberta consolidou a associação entre a eletricidade e o magnetismo, dando origem ao eletromagnetismo.Efeito magnético 22/02/2010 • Potência é a rapidez com que se produz trabalho, logo P= W/t ou: • P = V.I – Onde P = potencia elétrica em watts (W) Potência Elétrica – Onde P = potencia elétrica em watts (W) – V = tensão ou força eletromotriz em volts (V) – I = corrente elétrica em ampères (A) • Circuito elétrico é o caminho que os elétrons percorrem • Para a corrente circular é necessário que o circuito esteja fechado • Em um circuito elétrico precisamos O Circuito Elétrico • Em um circuito elétrico precisamos ter no mínimo uma fonte de tensão (bateria), uma carga (lâmpada), um equipamento de manobra (interruptor - chave) e condutores interligando-os. S LV
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