1- Introdução a eletricidade

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Introdução aos conceitos básicos de eletricidade
Tensão Elétrica;
Em termos técnicos, a tensão é “a diferença de potêncial elétrico entre dois pontos”, medido em volts. Quanto maior a tensão, mais energia pode fluir pelo condutor, mesmo que a intensidade (força) da corrente (medida em ámperes) seja a mesma.
Uma analogia simples poderia ser feita em relação a uma estrada: duplicando o número de vias, é possivel dobrar o tráfego de veículos, mesmo que a velocidade continue a mesma. Outra analogia poderia ser feita em relação a um encanamento. Quanto maior é a tensão, maior é a “largura do cano”, permitindo que mais água seja transportada. Ambas as anlogias não são inteiramente corretas ( afinal, você não precisa duplicar a fiação ou dobrar a espessura dos fios para usar a tensão de 220 em vez de 110), mas eles servem para dar uma idéia geral da diferença entre tensão e corrente.
Cada dispositivo tem uma tensão nominal, ou seja uma “voltagem” correta de operação. Um led pode operar usando 3.6 V, o motor monofásico usando 220 V e um rádio usando 110V, por exemplo. Sempre existe uma margem de tolerância, mas qualquer componente pode ser danificado se submetido a uma tensão mais alta que a das especificações. Para efetuar a medição da tensão elétrica (voltagem), usamos o voltímetro.
1.1.1 Cuidados na utilização do voltímetro.
 Fig.1- Voltímetro e sua aplicação em um circuito
A graduação máxima deverá ser maior que a tensão máxima que se deseja medir. 
O ajuste da escala do voltímetro, deve ser realizada com ausência de tensão nas ponteiras.
Evitar qualquer tipo de choque mecânico.
Cuidar a polaridade das ponteiras para não ocorrer erros de medidas e posteriormente um acidênte.
Atensão: Cuidado com a tensão determinada pelo fabricante.
Corrente Elétrica;
Dentro do contesto, você pode imaginar que a tensão ( ou pode se dizer, a “voltagem”) equivale a espessura do cano e a corrente ( ou “amperagem”) equivale à pressão da água. Ao aumentar a tensão ( ou seja, alargar o cano) você pode fazer com que mais energia flua mantendo a mesma corrente e vice-versa.
A tensão e a corrente podem ser usadas para calcular o consumo máximo de diferentes dispositivos quando ele não for informado. Um exaustor de 120 mm², que é energizado com 12 V e 0,4 amperes, por exemplo, tem um consumo máximo de 4,8 watts de potência, atingindo a rotação máxima. Para efetuar a medição da corrente elétrica ( amperagem), devemos utilizar de equipamentos apropriados em seu estado de conservação e função. Exemplo: Alicate Amperímetro.
Cuidados na utilização do amperímetro;
Os condutores ( fios ) devem suportar a corrente máxima do 
equipamento.
A graduação máxima da escala deve ser maior que a corrente máxima que se deseja medir.
Procurar utilizar uma escala, onde a leitura da medida efetuada seja o mais próximo possível do meio da mesma.
Evitar quedas ou choques mecânicos com o aparelho para não danifica-lo.
Obedecer a polaridade do aparelho, se o mesmo for polarizado. O pólo positivo (+) do amperímetro ligado ao polo positivo da fonte e o pólo negativo (-) ligado ao polo negativo da fonte.
Unidade de medida da corrente elétrica;
A grandeza da corrente elétrica é o Ampère.
Ex: 3 Ampères ou 3 A.
 
Fig.2- Gráficos de comportamento da corrente elétrica devido a característica da tensão.
Resistência Elétrica;
Definição da resistência elétrica;
Resistência elétrica é basicamente a oposição que um material oferece a passagem da corrente elétrica. As caracteristicas resistivas são próprias de cada material. Ex:
 Fig.3 – Tabela de exemplos de materiais e suas resistividades.
	
A classificação pode ser definida como materiais isolantes e condutores devido ao seu comportamento “elétrico”. Os materiais isolantes são os de maior resistência elétrica, que significa uma grande oposição a passagem da corrente elétrica. Os materiais condutores também possuem um valor de resistência, a diferença está na escala, que é naturalmente muito mais baixa.
Cuidados na utilização do ohmímetro
Quando se deseja medir a resistência elétrica de algum material, deve-se ligar os terminais do ohmímetro aos terminais do material.
Quando utilizar para a medição, verifique a escala correta, pois deve ser utilizada uma escala maior que o desejado.
A resistência deve ser medida com ausência de corrente no circuito, desconectar o componente é a solução.
Evitar choque mecânico ao aparelho.
O correto é medir se há tensão no componente, para depois medir sua resistividade.
Unidade de medida da resistência elétrica
O OHM é a unidade de medida da resistência elétrica, com origem na letra grega ômega ( Ω ).
Ex: 150 ohms = 150 Ω
 Fig.4- Escala de Múltiplos e Submultiplos
Lei de Ohm
1.4.1 Definição da lei de Ohm
Nos circuitos elétricos, os valores de tensão, corrente e resistência estão proporcionalmente relacionados entre si por uma lei fundamental da eletricidade, denominada “Lei de OHM”.
A lei de OHM determina a seguinte relação: “ A corrente elétrica num circuito é diretamente proporcional à tensão aplicada e inversamente a resistência do circuito”.
Abaixo observamos a representação dessa lei em formato de fôrmulas e simbolo:
	 
 Fig.5 – Lei que equaciona a Tensão, Corrente e Resistência.
 	
 ou
 
 Eq 1. Equações que definem a Lei de Ohm
1.4.2 Regras
- Quanto maior a tensão em uma resistência de valor fixo, maior será a corrente.
- Quanto menor a tensão em uma resistência de valor fixo, menor será a corrente.
- Quanto maior a resistência com tensão fixa, menor será a corrente.
- Quanto menor a resistência com tensão fixa, maior será a corrente.
Potência Elétrica
1.5.1 Definição da Potência Elétrica
Quando ligamos um aparelho em uma máquina elétrica a uma fonte de eletricidade, produz-se certa quantidade de “trabalho”, às custas da energia elétrica que foi criada.
Exemplo: A energia elétrica que é transformada em calor pela resistência do chuveiro ou até mesmo quando se usa a energia elétrica transformando em energia mecânica pelo motor para movimentar o portão eletrônico.
Potência elétrica ou mecânica é a rapidez com que se faz trabalho.
A potência de uma carga depende de outras grandezas, que são: R ( resistência) e V ( tensão), mas se aplicando uma tensão em uma resistência, ocorre o surgimento de uma corrente elétrica, então também I ( corrente).
1.5.2 Fórmulas da Potência Elétrica
Fórmulas: 
ou
Eq 2. Equações que definem a potência elétrica
Unidade de medida da Potência Elétrica
Unidade de medida da potência elétrica é o WATT(W).
Normalmente usamos o múltiplos do watt:
1KW = 1.000 W 
1MW= 1.000.000 W
Para efetuar a mensura da potência de um equipamento ou circuito, usamos o Wattímetro. O Wattímetro executa a equação:
	 	
		
 Eq 3. Equação que o wattímetro efetua
Como vemos, a Eq.3 é igual à potência indicada pelo wattímetro.
Wattímetro
O wattímetro é constituido por uma bobina de tensão, ligada paralelamente como no voltímetro, e uma bobina em série, igualmente a um amperímetro. O wattímetro pode ser considerado um voltímetro e um amperímetro agindo simultaneamente.
 Fig.6 Circuito interno de um Wattímetro
Associação de Resistores
1.6.1	Definição da assosiação dos resistores
Existem atualmente, dois tipos de corrente elétrica que são usados nos equipamentos elétricos e eletrônicos. A primeira é a corrente contínua(CC), cujo o fluxo de cargas ( corrente) não varia sua intensidade e sentido com o tempo e assim não apresenta uma oscilação ( frequência). A segunda é a corrente alternada (CA) senoidal, cujo fluxo de cargas varia continuamente em intensidade e sentido com o tempo. Sabendo sobre esses dois importantes elementos, vamos entender primeiramente um circuito em série, que possui características opostas ao circuito em paralelo.
1.6.2 Circuitos em Série
Um circuito consiste de um número qualquer de elementos unidos por seus terminais, estabelecendo pelo menos um caminho fechado através do qual a carga ( corrente ) possa fluir. O circuito da fig .7 exemplifica um circuito série, concluindo as conexões a,b,c,d que caracterizam a série dos componentes R1 e R2. Outro exemplo da série, quanto existe a possibilidade de unir cordas para alcançar um determinado ponto, essas cordas estão unidas por somente suas extremidades. 
Fig 7. Circuito Série entre E (fonte), R1 (resistor) e R2 (resistor).
	
		
		
	
Portanto, sempre que a corrente elétrica for igual entre todos os resistores do circuito, podemos concluir que eles estão em série um com o outro. Mais que uma definição, quando dizemos que a corrente é igual ao elemento em série, somente faz comprovar a nossa análise. Um ramo do circuito é qualquer parte do circuito que possui um ou mais elementos em série. Na fig 7, o resistor R1 constitui um ramo do circuito, o resistor R2, o outro e a bateria E, um terceiro.
A resistência total de um circuito em série é a soma de todas as resistências do próprio circuito.
Geralmente, para fins de cálculo, usamos a Eq 4 para determinar a resistência total.
 
Eq 4. Equação da resistência total de um circuito série
Uma vez conhecida a resistência total, o circuito visto na Fig 7 pode ser redesenhado segundo a Fig 8, revelando que a única resistência que a fonte “vê” é a resistência equivalente. Não importa como os elementos estão conectados para estabelecer R total, desde que o valor de R total seja conhecido, a corrente drenada da fonte pode ser determinada usando a lei de Ohm da seguinte forma: 
Fig 8. Resistência “vista” pela fonte.
Como a tensão E é fixa, a intensidade da corrente na fonte depende somente do valor de R total. Uma resistência R total elevada resultará em um valor relativamente pequeno de Itotal (corrente total), enquanto valores pequenos de Rtotal, resultarão em grandes valores de corrente.
O fato de a corrente ser a mesma em todos os elementos do circuito mostrado na Fig 7, permite calcular a tensão entre os terminais de cada resistor usando diretamente a lei de Ohm; ou seja: 
				
				
 
 Eq 5. Lei de Ohm para determinar a tensão em cada resistor
Circuitos em Paralelo
Duas configurações básicas para circuitos, a série e a paralela, constituem a essência de alguns dos circuitos mais complexos. Um entendimento claro de cada uma delas será detalhado em materiais de nivel superior. A conexão série foi estudada basicamente para ser a metodologia mais simples, pois as leis dos circuitos paralelos, são teoricamente inversos aos dos circuitos em série.
Dois elementos, ramos ou circuitos estão conectados em paralelo quando possuem dois pontos em comum.
A Fig 9, exemplifica o que é o circuito paralelo entre componentes unidos por dois terminais.Fig 9. Exemplo de uma ligação paralela entre os componentes 1 e 2 pelos terminais a e b.
Seguindo o padrão de ligação, mesmo que sejam 3, 4, 5 componentes, é satisfeito o critério citado sobre as conexões. Essa configuração têm como objetivo de ilustrar como os circuitos paralelos podem ser desenhados. Não deixe que o formato oval ilustre que todos os componentes estão interligados no memo terminal superior, igualmente ao terminal inferior.
Exemplos comuns em componentes paralelos em outras áreas de atuação, como se obtem o dobro de resistência em uma corta? Pode se dobrar ela ao meio e unir as pontas, assim ela estará disposta paralelamente com sua disposição. As aparências devem ser cuidadosamente analisadas para não cometer erros de interpretação, deve-se cuidar das regras básicas para não movimentas uma carga,tensão e/ou corrente para outro ponto do circuito.
Mensionando novamente um circuito em série, podemos criar a união destas disposições, suas caracteristicas são mantidas mesmo que ambos circuitos estejam interligados. Na Fig 10, podemos observar modelos de circuito em paralelo juntamente com circuitos em série.
	
	Fig 10. Circuito com disposição série/paralelo e circuito com disposição paralelo/série, nessa ordem deve ser realizada a análise para determinar o Rtotal.
Em casos que o circuito é puramente resistivo e em sua totalidade de resistores em paralelo, utililizamos a equação Eq 6, a equação é a forma mais correta e direta para determinar rapidamente a Rtotal.
			
 Eq 6. Equação que determina a resistência total
 Energia Elétrica
 1.7.1 Definição de Energia Elétrica 
É a energia que “consumimos”. Podemos ainda dizer que ela representa o trabalho realizado por um aparelho elétrico.
Na realidade, essa energia está presente na naturezaa, mas em outros formatos de energia, exemplo:
Luminosa
Mecânica
Hidráulica
Solar
Térmica
Núclear
A energia elétrica é a energia resultante em qualquer uma dessas transformadas ou “convertidas”.
O mais importante é saber, que devido a todas essas transformações, perdemos uma quantidade na conversão, isso é explicado como índice de eficiência. O índice quantifica ( calcula uma porcentagem) o que é realmente transformado na energia elétrica. Exemplo na energia solar, que muito da energia original, é perdido em temperatura na placa, reflexão solar, perda da eficiência do material. 
1.7.2 Exemplos de Transformação da Energia
Uma quantidade de água armazenada numa represa possui energia hidráulica em grande proporção, ela pode ser transformada em energia mecânica, fazendo girar as hélices da turbina, movimentando o rotor do gerador, e essa gerando a energia elétrica.
Fig 11. Esquema básico de uma hidrelétrica
Anexar a foto de uma hidrelétrica
A energia elétrica, então, depois de transformada, é enviada pelas redes de transmissão até o consumidor, para assim, novamente converter em energia mecânica, térmica ou luminosa.
Fig 12. Turbina, Gerador em sua construção e proporção.
Outra forma de transformação de energia que atualmente é a maneira mais ambientalmente correta, é a eólica. Sua atividade está basicamente ligada a velocidade dos ventos e sua proporção do mesmo, obtendo um custo relativamente menor que uma termoelétrica ou hidrelétrica, se obtem uma energia relativamente boa sobre uma análise climática dos ventos.
Os ventos movimentam as hélices das torres, assim acionando um gerador interno, ele por sua vez, gera uma tensão para que seja armazenada em baterias ou enviada diretamente nas linhas de transmissão.
Fig 12. Parque eólico com central de transmissão