Biblioteca 1061341

Prévia do material em texto

1 
Prof. Marco Valentim 
marco2valentim@gmail.com 
(24) 98112-1590 
UNIDADE 1 - Conceitos básicos
 (Rev.R) de circuitos em
 corrente contínua 
= CCE 1028 = 
Eletricidade Aplicada 
PARTE 1/3 
Pág. 2 
Prof. Marco Valentim © 
Currículo Resumido do Prof. Marco Valentim 
Engenheiro Eletrônico pela Faculdade Nuno Lisboa-RJ. MBA em Estratégia Industrial e 
Gestão de Negócios pela UFF. Pós-graduando em Gerenciamento de Projetos - Visão PMI 
pela UNESA. Professor do curso de Engenharia de Produção da UERJ. Professor da 
Universidade Estácio de Sá - UNESA Campus Resende-RJ (desde 2001). Foi membro da 
equipe que preparou a Xerox do Brasil para o Prêmio Nacional da Qualidade (Ganhadora 
do PNQ 1993). Com capacitação no Six Sigma System Inc. (Rochester/NY-USA), foi o 
responsável pela implantação do Programa Seis Sigma na área de Operações Industriais 
da Xerox do Brasil. É qualificado pelo Lean Institute Brasil em Mapeamento Lean. 
Participou em vários treinamentos no Brasil, América do Norte, Europa e Ásia, onde 
adquiriu fortes conhecimentos em Administração de Negócios, Manufatura, Introdução de 
Novos Produtos e Qualidade. Gerenciou as áreas de Engenharia, Operações de 
Produção, Projetos & Novos Negócios, Manutenção Industrial, Qualidade, Meio Ambiente 
& Segurança, Transporte de Funcionários e Segurança Patrimonial na Fábrica Resende da 
Xerox do Brasil e Flextronics International. Trabalhou na Flopetrol Schlumberger 
(Oil & Gas), na Cia. Brasileira de Trens Urbanos de Belo Horizonte-MG, na RCA-Philco 
Semicondutores Ltda. e na área comercial de atendimento corporativo do SENAC Rio. 
Atualmente trabalha como consultor na F2.Desenvolvimento Empresarial (Resende-RJ) e 
Diretor Regional da MEDIÇÃO – Soluções Metrológicas Integradas (Resende-RJ). 
Pág. 3 
Prof. Marco Valentim © 
UNIDADE 1 - Conceitos básicos de circuitos em corrente contínua 
1.1 Apresentação do Plano de Ensino; Conceitos básicos de: corrente elétrica, 
tensão elétrica, resistência elétrica e Lei de Ohm. 
1.2 Exercícios de Fixação: Lei de Ohm, Potência Elétrica, Energia e 
Eficiência. 
1.3 Experiência de Laboratório: Multímetro. 
1.4 Circuito série, Fontes de tensão em série, Lei de Kirchhoff das Tensões, 
Divisor de Tensão e regra do Divisor de Tensão. 
1.5 Experiência de Laboratório: Lei de Ohm. 
1.6 Condutância, Circuito paralelo, Fontes de tensão em paralelo, Lei de 
Kirchhoff das correntes, Divisor de corrente, regra do Divisor de corrente. 
1.7 Experiência de Laboratório: Potência Elétrica. 
1.8 Circuito Série-paralelo, Circuito Aberto e Curto-circuito. 
Conteúdo Programático (CCE 0013) Pág. 4 
Prof. Marco Valentim © 
A eletricidade nos cerca por todos os lados. Para a maioria das 
pessoas, a vida moderna seria praticamente impossível sem ela. 
 
Veja aqui alguns exemplos: 
• Em todas as partes da casa, você provavelmente encontra 
tomadas onde pode ligar todo tipo de eletrodomésticos. 
Introdução 
2 
Pág. 5 
Prof. Marco Valentim © 
• A maioria dos aparelhos portáteis precisa de baterias, que 
produzem uma quantidade variável de eletricidade, 
dependendo de seu tamanho. 
 
 
 
• Durante uma tempestade, gigantescos "deslocamentos" de 
eletricidade (raios) são disparados do céu. 
Introdução Pág. 6 
Prof. Marco Valentim © 
• Em uma escala muito menor, você pode levar choques de 
eletricidade estática (ESD) em dias secos de inverno. 
 
 
 
 
 
• Criar eletricidade com a luz do sol usando uma célula solar. 
Introdução 
Pág. 7 
Prof. Marco Valentim © 
• Nêutrons: não possuem cargas elétricas. 
• Prótons: possuem cargas positivas. 
• Elétrons: possuem cargas negativas. 
Os átomos são formados por ... 
 A eletricidade começa com elétrons. 
 Cada átomo contém um ou mais elétrons. 
Pág. 8 
Prof. Marco Valentim © 
• Um átomo, quando em equilíbrio, tem o mesmo número de 
elétrons e de prótons, portanto podemos afirmar que ele está 
“equilibrado” eletricamente. 
• Se elétrons são retirados, o átomo fica predominantemente 
positivo (faltam cargas negativas para o equilíbrio). Já, se 
elétrons forem adicionados, o átomo fica predominantemente 
negativo (excesso de cargas negativas). 
• Como normalmente a natureza “tenta” sempre manter os 
corpos em equilíbrio, os átomos que tem falta de elétrons 
(positivos) têm tendência a recebê-los. Já os átomos que tem 
excesso de elétrons tendem a doá-los. 
Os átomos são formados por ... 
Energia Elétrica, é a energia que faz com que os átomos 
tentem equilibrar-se doando ou recebendo elétrons. 
3 
Pág. 9 
Prof. Marco Valentim © 
• Em muitos materiais, os elétrons são fortemente ligados aos 
átomos: madeira, vidro, plástico, cerâmica, ar, algodão, etc. 
• Como os elétrons não se movem, esses materiais quase não 
conduzem eletricidade. São o que chamamos de isolantes 
elétricos. 
Materiais: Isolantes 
Átomo de Selênio (Mica) 
Muitos elétrons na última camada são isolantes. 
Pág. 10 
Prof. Marco Valentim © 
• A maioria dos metais têm elétrons que podem se separar de 
seus átomos e se mover. 
• Estes são chamados elétrons livres. Ouro, prata, cobre, 
alumínio e ferro, entre outros, contêm elétrons livres. Eles 
ajudam a eletricidade a fluir por esses materiais, que são 
conhecidos como condutores elétricos. 
Materiais: Isolantes X Condutores 
Os elétrons em movimento transmitem energia 
elétrica de um ponto a outro. 
Átomo de Cobre 
Poucos elétrons na última camada são condutores. 
Pág. 11 
Prof. Marco Valentim © 
Qualquer elemento possui resistência elétrica, em maior ou menor grau. 
Sendo assim os materiais são classificados entre isolantes, semicondutores 
ou condutores de acordo com a resistência elétrica que eles apresentam. 
Os ISOLANTES são assim chamados pois possuem 
resistência elétrica muito alta, isto é dificuldade em 
ceder elétrons. São utilizados como isolantes em 
fios e em ferramentas têm contato com eletricidade. 
Os semicondutores ficam entre os isolantes e os 
condutores com relação a resistência elétrica. Sua 
utilização se dá após um processo industrial que lhes 
conferem características mais positivas ou negativas 
comparadas com a substância pura. São utilizados na 
fabricação de transistores, circuitos integrados, etc. 
Os CONDUTORES possuem resistência elétrica muito 
baixa, ou seja facilidade para ceder elétrons. Note que 
neste grupo encontramos vários metais. São utilizados 
como fios, contatos, soldas, conectores, etc.. 
Resumo: Isolantes X Condutores Pág. 12 
Prof. Marco Valentim © 
Unidades de Grandeza 
4 
Pág. 13 
Prof. Marco Valentim © 
Mesmo que você nunca tenha estudado ou trabalhado 
com eletricidade, observe o circuito de uma lanterna. 
• Quantas pilhas tem esta lanterna? 
• O que acontece com a lâmpada (L) se o 
interruptor (S) estiver na posição “aberto”? 
• E se o interruptor (S) estiver na posição “fechado”? 
EXERCÍCIO 
Pág. 14 
Prof. Marco Valentim © 
• Em um condutor, se aproximarmos um pólo positivo (de uma 
fonte de energia) de um lado e um polo negativo de outro: 
Corrente Elétrica 
• Estes elétrons passam a ter um movimento ordenado, dando 
origem à Corrente Elétrica (sentido Real). 
+ 
+ 
Pág. 15 
Prof. Marco Valentim © 
• Analisando a passagem dos elétrons em um condutor, sendo o 
elétron a carga considerada negativa, sabemos que a corrente 
flui do corpo negativo (excesso de elétrons) para o corpo 
positivo (falta de elétrons). Esse é chamado de sentido real da 
corrente elétrica. 
• Porém, no início dos estudos da eletricidade, os cientistas 
adotaram para os circuitos elétricos, que o sentido da corrente 
seria do corpo positivo para o corpo negativo. 
• Esse é o sentidoconvencional da corrente 
elétrica e será utilizado nas nossas análises. 
(“sai” do positivo da Bateria, passa pelo fio 
condutor e “chega” ao negativo da Bateria) 
Sentido convencional da corrente elétrica Pág. 16 
Prof. Marco Valentim © 
• Corrente Elétrica é o fluxo ordenado de partículas portadoras 
de carga elétrica. 
• A intensidade da corrente é a razão da quantidade de carga (C) 
que atravessa um condutor em um intervalo de tempo (t). 
(veja a próxima página) 
• Simbologia: I (intensidade de corrente elétrica) 
• Unidade de Medida: Ampère (A) 
• Aparelho de medição: Amperímetro 
Corrente Elétrica 
5 
Pág. 17 
Prof. Marco Valentim © 
• Esses elétrons transportam uma carga elétrica total cujo valor 
é de um Coulomb (1C). 
• Coulomb  é a unidade com que se mede a quantidade de 
carga elétrica de um corpo. 
Corrente Elétrica 
Intensidade de corrente (A) = Carga elétrica (C) / tempo (t) 
1A = 1C / 1s  1 Ampère é igual a 1 Coulomb por 1 Segundo 
Pág. 18 
Prof. Marco Valentim © 
• Para valores elevados, utilizamos os múltiplos e para valores 
muito baixos, os submúltiplos. 
Corrente Elétrica 
Pág. 19 
Prof. Marco Valentim © 
Múltiplo e Submúltiplo Pág. 20 
Prof. Marco Valentim © 
Exemplos 
6 
Pág. 21 
Prof. Marco Valentim © 
A corrente elétrica nos condutores metálicos é constituída de: 
a) Movimento de cargas positivas. 
b) Movimento de elétrons livres 
c) Íons positivos e negativos fluindo na estrutura cristalizada do metal. 
EXERCÍCIO 
Pág. 22 
Prof. Marco Valentim © 
Numa seção transversal de um fio condutor passa uma carga 
de 10C a cada 2 segundos. A intensidade da corrente elétrica 
neste fio será de: 
(a) 5 mA 
(b) 10 mA 
(c) 0,50 A 
(d) 5 A 
(e) 10 A 
Resposta: 
Intensidade de corrente (A) = Carga elétrica (C) / tempo (t) 
 
Carga = 10C 
Tempo = 2s 
 
I = 10/2  I = 5 A 
EXERCÍCIO 
Pág. 23 
Prof. Marco Valentim © 
Numa seção reta de um condutor de eletricidade, passam 12C a 
cada minuto. Nesse condutor, a intensidade da corrente elétrica, 
em Ampères (A), é igual a: 
a) 0,08 
b) 0,20 
c) 5 
d) 7,2 
e) 12 
Resposta: 
Intensidade de corrente (A) = Carga elétrica (C) / tempo (t) 
 
Carga = 12C 
Tempo = 1min = 60s 
 
I = 12/60  I = 0,20 A ou 200 mA 
EXERCÍCIO 
Pág. 24 
Prof. Marco Valentim © 
• Tensão Elétrica é a diferença de potencial elétrico (d.d.p.), 
entre dois pontos, que gera uma força capaz de movimentar 
elétrons entre estes dois pontos. 
• É a pressão exercida sobre os elétrons livres para que estes 
se movimentem no interior de um condutor. 
• Simbologia: V 
• Unidade de Medida: Volts (V), em homenagem ao físico 
italiano Alessandro Volta. 
• Aparelho de medição: Voltímetro 
Tensão Elétrica 
7 
Pág. 25 
Prof. Marco Valentim © 
• Analogia com a hidrostática: 
 
 
 
 
 
 
• Na Fig.1 o nível do líquido é o mesmo dos dois lados do tubo 
(vaso comunicante). Neste caso não existe movimento do 
líquido para nenhum dos dois lados. 
• Para que ocorra movimento é necessário um desnivelamento 
entre os dois lados do tubo (Fig.2). 
Entendendo d.d.p. Pág. 26 
Prof. Marco Valentim © 
• Neste caso o líquido tenderá a se mover até que os dois 
lados do tubo se nivelem novamente (Fig.3). 
• Para existir movimento é necessário que haja uma diferença 
de nível entre os dois lados do tubo (d.d.n.). 
 
 
 
 
 
 
 
• Para que o líquido fique sempre em movimento, podemos 
colocar uma bomba para retirar a água de um lado para o 
outro, fazendo com que sempre haja uma d.d.n. entre os 
dois tubos (Fig.4). 
Entendendo d.d.p. 
Pág. 27 
Prof. Marco Valentim © 
• Podemos fazer uma analogia da situação descrita 
anteriormente com o movimento das cargas elétricas. 
• Para isso vamos trocar os tubos por condutores elétricos 
(fios), a bomba por um gerador (pilha) e passaremos a ter a 
seguinte situação: 
Entendendo d.d.p. Pág. 28 
Prof. Marco Valentim © 
• Da mesma forma que a bomba mantém uma diferença de 
nível (d.d.n.) para manter o movimento do líquido, o gerador 
mantém a diferença de potencial elétrico (d.d.p.) para manter 
o movimento ordenado de elétrons. 
• Esquematicamente temos: 
Entendendo d.d.p. 
8 
Pág. 29 
Prof. Marco Valentim © 
• Para valores elevados, utilizamos os múltiplos e para valores 
muito baixos, os submúltiplos. 
Tensão Elétrica Pág. 30 
Prof. Marco Valentim © 
Múltiplo e Submúltiplo 
Pág. 31 
Prof. Marco Valentim © 
Exemplos Pág. 32 
Prof. Marco Valentim © 
• Resistência é a oposição à passagem da corrente elétrica. 
Quanto maior a resistência, menor a corrente que passa pelo 
corpo de um resistor. 
• Simbologia: R 
• Unidade de Medida: Ohms (Ω) 
• Aparelho de medição: Ohímetro 
Resistência Elétrica 
1 Ohm é a resistência que permite a passagem de 
1 Ampère quando submetida a tensão de 1 Volt 
9 
Pág. 33 
Prof. Marco Valentim © 
Analogia com a hidrostática 
O que acontece se o tamanho 
deste calibrador aumentar? 
Menor resistência e maior fluxo. 
Pág. 34 
Prof. Marco Valentim © 
DICA: 
 
Uma resistência se mede, com o resistor isolado, 
utilizando-se um OHMÍMETRO. 
Tipos de Resistores 
Pág. 35 
Prof. Marco Valentim © 
Resistores Fixos  Sua resistência elétrica não pode ser 
 modificada. 
R 
Resistores Variáveis  Sua resistência elétrica pode ser 
 (potenciômetro) alterada dentro de uma faixa 
 através de um eixo ou cursor. 
RA 
1 n 
Tipos de Resistores Pág. 36 
Prof. Marco Valentim © 
Tipos de Resistores 
10 
Pág. 37 
Prof. Marco Valentim © 
Código de Cores Pág. 38 
Prof. Marco Valentim © 
1ª Faixa – Vermelho = 2 
2ª Faixa – Vermelho = 2 
3ª Faixa – Marrom = 101 = 10 
4ª Faixa – Ouro = 5% de Tolerância 
Valor do Resistor = 22 x 10 = 220 Ω 5% 
EXEMPLO: Identificação dos Resistores (4 anéis) 
Pág. 39 
Prof. Marco Valentim © 
EXEMPLO: Identificação dos Resistores (4 anéis) 
Qual o valor deste Resistor? 
Pág. 40 
Prof. Marco Valentim © 
• Mantendo-se constante a temperatura do resistor, sua 
resistência elétrica permanecera constante. 
• Comportamento linear = Comportamento ôhmico 
Gráfico Tensão x Corrente de um Resistor 
ou 
11 
Pág. 41 
Prof. Marco Valentim © 
Um professor pediu a seus alunos que ligassem uma lâmpada 
a uma pilha com um pedaço de fio de cobre. 
Considerando-se essas quatro ligações, é CORRETO afirmar 
que a lâmpada vai acender em: 
EXERCÍCIO 
Pág. 42 
Prof. Marco Valentim © 
Perguntas 
1. Com relação à capacidade de movimentação de cargas no 
seu interior, quais são os tipos de materiais existentes? 
2. O que são elétrons livres? 
3. Porque os metais são bons condutores de eletricidade? 
4. O que é corrente elétrica? 
5. Qual é o sentido real da corrente elétrica? 
6. Qual é o sentido convencional da corrente elétrica?