Eletrotécnica

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Eletrotécnica
Conceitos Fundamentais: Eletricidade, circuitos monofásicos e trifásicos, potência.
Identificar as grandezas elétricas
Conhecer e utilizar os princípios básicos de funcionamento de componentes elétricos.
Tópico 1: Eletricidade.
Variedades de fenômenos resultantes da presença e do fluxo de carga elétrica.
Relâmpagos, eletricidade estática, correntes elétricas em fios elétricos (fenômenos conhecidos)
Campo elétrico magnético, indução eletromagnética (menos conhecidos)
Eletricidade: latim electrum (âmbar): Primeiros descobertas feitas a partir da fricção de pedaços de âmbar em pele.
Descobrimento da eletricidade
Thales de Mileto: Fisíco e matemático, por volta de 600 a.c já relatava experiências com eletricidade estática. Ao atritar âmbar (resina fóssil) em lã ou pele de animal atraía pequenos objetos, como penas, fios de algodão, fios de cabelo.
Benjamin Franklin (pai da eletricidade): A partir do século xvii. 1750 começou os experimentos, como seu famoso teste com a pipa, que ao ser atingida por um raio provava que estes eram descargas elétricas, criando o conceito para – raios.
História
Em 1826 H.C Oersted descobriu através de experimentos a relação entre magnetismo e eletricidade, podendo explicar vários fenômenos físicos. Oersted observou um desvio de uma agulha magnetizada pela influência da corrente elétrica que atravessava um condutor próximo. Mais tarde Françóis Arago comprovou essa esperiência e André – Maria partindo da experiência de Oersted estruturou a teoria sobre eletromagnetismo, e junto com Arago criou o eletroímã.
Corrente Elétrica.
Livre de deslocamento de elétrons, de forma ordenada e um único sentido, por isso definimos corrente elétrica como movimento ordenado de cargas elétricas. Movimento que dá origem a vários efeitos físicos, como o efeito joule (transformação da energia elétrica em térmica, ou calor)
Geração de energia elétrica
Avanço da tecnologia
Recursos naturais escassos
Necessidades da humanidade
Calor: Energia nuclear, queima de resíduos ou combustíveis e nascentes hidrotérmicas.
Luz: Energia solar
Movimento: Vento (eólica), motor e ondas do mar.
Peso: Maré (força da gravidade) e água dos rios nas usinas hidrelétricas.
Quimica: Reações químicas (pilhas que convertem reações químicas em energia)
Tópico 2: Teoria dos circuitos
Caminhos usados para a transmissão de corrente elétrica ou seja, transportar eletricidade.
Somente no inicio do século xix conseguiram criar um fluxo continuo de eletricidade e canalizálos através de circuito
Funcionamento de um circuito elétrico
Fonte de energia
Cabos ou conectores para condução de eletricidade
Dispositivos (lâmpadas, motor, etc) que vão utilizar a corrente elétrica.
Aparelhos pequenos utilizam uma fonte de energia menor, fornecidas por pilhas e baterias, mas essas fontes são limitadas em sua duração e potência, sendo necessário manutenção periódica .
Nas residências ou empresas a energia é fornecida pelas concessionárias (Cemig, Cesp)
Toda eletricidade é distribuída por meio de cabos de metal, que são encapados com plástico, por ser um material isolante permitindo reparos e trocas.
Circuitos possuem interruptores (botões, chaves) que são utilizados para controlar a passagem ou não da corrente elétrica.
Unidades
Até meados de 1960 haviam vários sistemas de medidas, não existia padrão e vários países usavam unidades diferentes. Como por exemplo a força e a velocidade, que possuíam uma dezena de unidades diferentes. Pelo fato apresentado, na 11º conferência geral de pesos e medidas (CGPM) criou o sistema internacional de unidades (si), se tornando padrão. O acordo em relação à utilização de apenas uma unidade em cada grandeza foi realizado em 1971, na 14º CGPM. Foram selecionados as unidades básicas: metro (comprimento), quilograma (massa), segundo (tempo), ampère (intensidade de corrente), kelvin (temperatura), mol (quantidade de matéria) e candela (intensidade luminosa), do mesmo modo também foram estabelecidos os seus símbolos, unidades derivadas, suplementares e prefixos. Em geral as medidas homenageiam grandes cientistas.
Tensão e Corrente
Especificações de cada aparelho, potência e consumo modificados, tamanho e capacidade de processamento, etc.
Tensão: Medida em volts, é a diferença de potencial entre 2 pontos. Quanto maior a voltagem, mais energia vai necessitar, mesmo se a intensidade da corrente for a mesma.
Em cada equipamento existe uma tensão nominal, ou seja, a voltagem em que ele tem que trabalhar. Existe uma margem de segurança se a tensão for aplicada incorretamente, mas pode danificar o aparelho.
Corrente: Medida em Amperes, é fluxo ordenado de partículas com cargas elétricas. Por exemplo uma tubulação de água, a tensão (voltagem) é relativa a espessura do tubo e a corrente (amperagem) será a pressão da água. Quando aumentamos a tensão (usando um tubo mais largo), poderemos fazer com que mais energia possa fluir (mais fluxo de água), mantendo a mesma corrente.
Amperagem: Corrente; Voltagem: Tensão.
Tópico 3: Constituição da matéria.
Constitui todos os corpos e pode ser percebido pelos sentidos. Tudo que podemos ver, sentir e tocar são matéria (tudo que tem massa e ocupa lugar no espaço)
Matéria pode ser uma grande quantidade de coisas, sendo que cada tipo de matéria é uma substância, assim existem milhares de substâncias diferentes.
Substâncias são formadas por partículas pequenas e invisíveis que são denominadas moléculas (menor parte em que pode se dividir uma substância).
As moléculas são constituídas de átomos. O numero de átomos de uma molécula varia de acordo com a substância, exemplo: água (3 átomos), acido sulfúrico (7 átomos).Os átomos podem ser iguais ou não, quando são iguais a substância é simples e cada átomo com o mesmo nome da substância. Exemplo: ferro, cobre, zinco, alumínio, oxigênio, hidrogênio, etc. Se os átomos são diferentes a substância é composta e os nomes não são os mesmos. Exemplo: água, ácidos, sais, etc. São conhecidos 105 tipos de átomos, cada um com nome e características próprias. Combinados, variando a quantidade, qualidade e o modo de combinação, originam as diferentes moléculas.
Prótons e elétrons
Átomos são indivisíveis, são aglomerados de partículas comparadas com a de um sistema solar em miniatura (Atomo de Bohr), como um conjunto formado por um núcleo, em torno do qual giram minúsculas partículas chamadas de elétrons. Elétrons giram em órbitas diversas, alguns em sentido contrario, variando o numero de elétrons em cada órbita. O núcleo é um conjunto de partículas de várias espécies como os prótons, nêutrons, mésons, neutri, etc). É o número de prótons no núcleo de um átomo (numero atômico) que determina o tipo de átomo. Em um átomo normal o numero de elétrons é o mesmo que o de prótons.
Eletrização
É possível fazer os átomos de um corpo perder ou adquirirem elétrons, transformando os em Ions, isto é, carregados de eletricidade. Isto ocorre porque elétrons são partículas negativas e prótons positivas. Em um átomo sem carga elétrica um tipo anula ou outro, deixando – o neutro. Se um átomo ficar com falta de elétrons será um íons positivo (cátion) , se ficar com excesso será um íon negativo (anion).
Um corpo cujo átomo perderam elétrons, adquiriu carga positiva, se seus átomos ficaram com um numero superior, adquiriu carga negativa. Dizemos também que um corpo ficou eletrizado ou ionizado, porque adquiriu carga elétrica.Há vários processos para desequilibrar eletricamente os átomos de um corpo.
Eletrização por fricção: Ao se friccionar um corpo ao outro ambos adquirem carga elétrica, um por perder elétrons e outro por recebê – los, o que fica com falta corresponde a uma carga positiva e o com o excesso a negativa.
Foto eletricidade: Emissão de elétrons por luz; o calor também emiti por parte de certos materiais.
Termoeletricidade: Emissão de elétrons por filamentos (rádio, lâmpada incandescente) quando atingem determinadastemperaturas.
Piezo-Eletricidade: Fenômeno conhecido quando certos cristais (quartzo, sais de Rochelle, turmalina) ficam com átomos ionizados submetidos a pressões mecânicas.
Geradores eletroquímicos ou pilhas: Energia elétrica obtida através de fios de cobre através do espaço entre pólos de ímãs (rádios, lanternas, usinas elétricas, dínamos de automóvel).
 Choque de partículas: Elétrons com átomos de certos gases, em algumas válvulas de rádio, por exemplo) ou com certos materiais é possível obter cargas elétricas, pela emissão de elétrons causada pelo impacto
Elétrons livres: Elétrons que se libertam dos átomos por estarem mais afastados dos núcleos. Os elétrons orbitais e os prótons do núcleo exercem atrações mutuas e, e graças ao movimento os elétrons se mantêm em suas órbitas. Mas em alguns materiais os elétrons sofrem muito pouco a ação do núcleo e se deslocam de átomo para átomo, numa espécie de rodízio desordenado. Existem em materiais chamados bons condutores (prata, cobre, alumínio, ferro, mercúrio) e praticamente não existem nos isolantes (madeira, vidro, porcelana, mica, papel, borracha.