Gabarito das Autoatividades de Eletricidade

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Gabarito das Autoatividades
ELETRICIDADE
(ENG 20 MB)
2012/1
Módulo IV
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GABARITO DAS AUTOATIVIDADES DE 
ELETRICIDADE
UNIDADE 1
TÓPICO 1
1 Defina energia elétrica e descreva sua importância para o nosso cotidiano? 
Em sua opinião, qual seria o impacto no mundo se ocorresse um colapso no 
sistema de distribuição de energia? 
R.: Energia resultante do movimento de cargas elétricas em um condutor. 
Importância: É facilmente transportável por uma simples rede de condutores 
(fios). É facilmente transformável em outras formas de energia. Exemplo: 
calor, luz, movimento. É elemento fundamental para a ocorrência de 
fenômenos físicos e químicos que formam a base de operação de máquinas 
e equipamentos.
O restante da questão é uma opinião do próprio acadêmico.
2 Descreva os componentes do circuito elétrico de aparelho de som e de um 
aquecedor elétrico.
R.: Aparelho de som: 
1 - Fonte geradora de eletricidade - Energia da rede transformada.
2 - Aparelho consumidor de energia (carga elétrica) - alto falantes.
3 - Condutores - cabos elétricos.
Aquecedor elétrico: 
1 - Fonte geradora de eletricidade - Energia da rede.
2 - Aparelho consumidor de energia (carga elétrica) - resistências elétricas.
3 - Condutores - cabos elétricos.
3 Quantos elétrons/segundo estão passando em um condutor cuja corrente 
é de 12 A?
R.: 7,5 x 1019 elétrons/segundo.
4 Uma lâmpada incandescente é submetida a uma ddp de 110V, sendo 
percorrida por uma corrente elétrica de 5,5A. Qual é, nessas condições, o 
valor da resistência elétrica do filamento da lâmpada?
R.: 1, 818 Ω (ohm).
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5 Em um resistor de 22 Ω, flui uma corrente elétrica de 0,5 A. Qual a d.d.p. 
entre as extremidades do resistor é em volts? 
R.: 11 V (volts).
6 Nas especificações de um chuveiro elétrico, lê-se 2200 W e 220 V. Qual 
a resistência interna desse chuveiro quando ligado de acordo com as 
especificações? Tome por base que a potência (em watts) depende da tensão 
e da corrente (P = E x I).
R.: 22 Ω (ohm). 
TÓPICO 2
1 Por que nas instalações elétricas residenciais as ligações são todas feitas 
em paralelo?
R.: No circuito paralelo, a corrente se divide nos ramais, sendo que a soma 
das mesmas é igual à corrente total do circuito. A tensão é sempre a mesma 
em todo o circuito. As resistências são independentes, ou seja, se uma delas 
queimar continua passando corrente pelas outras. Por isso as instalações 
residenciais são feitas em paralelo, caso queime uma lâmpada, por exemplo, 
não afetará o restante do circuito.
2 Determine a intensidade da corrente que circula em cada um dos circuitos 
abaixo.
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4 Defina e exemplifique os tipos de correntes existentes?
R.: A corrente produzida por fontes geradoras pode ser contínua ou alternada. 
A corrente é contínua quando circula no circuito num único sentido. Entretanto, 
se a corrente sai ora por um, ora por outro borne, na fonte geradora, circula 
ora num, ora noutro sentido, no circuito, é corrente alternada. A fonte 
geradora de corrente alternada chama-se alternador. São bastante fortes 
as razões para o uso da corrente alternada e não da contínua. Geradores e 
motores de corrente alternada são muito mais simples e eficientes. Correntes 
contínuas não podem ter suas tensões facilmente convertidas (aumentadas ou 
reduzidas). Na realidade, é preciso transformá-las em alternadas, converter 
com transformadores e transformar novamente em contínuas. Também 
podem ser usados conjuntos motores-geradores. Para as alternadas, basta 
o transformador.
5 Qual a real função das fontes?
R.: Fontes são dispositivos que fornecem energia a um sistema, em nosso 
caso um circuito elétrico.
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TÓPICO 3
1 Faça um croqui relacionado à energia elétrica que chega à sua residência. 
Nele, você vai colocar o ponto em que a energia elétrica é gerada, a maneira 
como ela é transmitida até a subestação, o local em que está situada a 
subestação da sua cidade, a maneira como essa energia é distribuída, o modo 
como é feita a redução para a baixa tensão, chegando, por fim, a ligação na 
sua casa. Será necessário fazer uma pesquisa de campo.
R.: Requer uma pesquisa de campo e depende da cidade em que cada 
estudante reside.
2 O sistema elétrico é formado pelos sistemas de geração, transmissão 
e distribuição e/ou transformação. Caracterize cada um desses sistemas, 
citando sua importância para a funcionalidade do sistema como um todo.
R.: A geração de energia elétrica é a transformação de qualquer tipo de energia 
em energia elétrica (sem a geração não haveria energia). Em função das 
usinas geradoras estarem distantes centenas ou milhares de quilômetros dos 
grandes centros é necessário meio eficiente de levar essa energia, é o caso 
da transmissão (é necessário que as linhas de transmissão estejam em dia 
para que essa energia, em alta tensão chegue aos pontos de distribuição). 
Uma rede de distribuição deve fazer a energia chegar até os consumidores de 
forma mais eficiente possível e na tensão desejada, para que não prejudique 
seus equipamentos e/ou maquinários.
3 Descreva e defina os principais componentes que formam um sistema de 
geração de energia a partir da transformação de energia potencial da água 
em energia cinética de rotação.
R.: Máquina primária: faz a transformação de qualquer tipo de energia em 
energia cinética de rotação para ser aproveitada pelo gerador. Geradores: 
transformam a energia cinética de rotação das máquinas primárias em 
energia elétrica. Transformadores: Uma vez gerada a energia elétrica, existe a 
necessidade de se compatibilizar o nível da tensão de saída com a tensão do 
sistema ao qual o grupo gerador será ligado. Controle, comando e proteção: 
servem para interligar um grupo gerador a uma rede de transmissão ou 
distribuição.
4 Quais as características de um sistema que transforma energia solar em 
energia elétrica?
R.: A energia da radiação solar é convertida diretamente em elétrica com o 
uso de células fotovoltaicas. Há necessidade de acumuladores (baterias) para 
suprir picos de demanda e fornecer energia durante a noite.
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5 Faça uma correlação entre a forma da tensão distribuída para indústrias de 
grande porte, indústrias consideradas pequenas e residências.
R.: Indústrias de grande porte, consumidoras intensivas de energia elétrica, 
em geral são supridas com tensões bastante altas, às vezes, a da própria 
transmissão, para evitar altos custos da rede, então “coletam” a energia 
diretamente da linha de alta tensão. Indústrias de pequeno porte são 
abastecidas em baixa tensão, onde a origem é o transformador externo (poste 
da rede pública), mesmo caso de residências.
UNIDADE 2
TÓPICO 1
1 Apresente as principais aplicações para os geradores. Com base nos 
conhecimentos adquiridos, analise, em sua vida cotidiana, a aplicabilidade 
dos geradores.
R.: Geração eólica.
• Alimentação de fazendas, sítios, garimpos, carros de som.
• Pequenos centros de geração de energia para uso geral.
• Sistemas de emergência diesel.
• Centro de processamento de dados.
• Telecomunicações.
• Usinas hidroelétricas PCH’s.
• Cogeração/Turbo geradores.
• Aplicações específicas para uso naval, usinas de açúcar e álcool, 
madeireiras, arrozeiras, petroquímica etc.
2 Diferencie os geradores tomando por base os seus tipos de acionamento?
R: Grupo diesel: São geradores acionados por motor diesel, geralmente com 
potência reduzida. Hidrogeradores: São geradores acionados por turbinas 
hidráulicas, com altas potências. Turbo geradores: São geradores acionados 
por turbinas a vapor, semelhantes aos hidrogeradores em termos de potência.
3 Compare o princípio de funcionamento dos geradores no geral com o 
princípio de funcionamento dos alternadores?R.: A característica principal de um gerador elétrico é transformar energia 
mecânica em elétrica. O princípio básico de funcionamento está baseado 
no movimento relativo entre uma espira e um campo magnético. Todas as 
máquinas que geram correntes alternadas são chamadas de alternadoras. 
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A energia elétrica produzida no alternador se baseia no princípio de que 
todo condutor quando cortado por um campo magnético e desde que haja 
movimento relativo entre este campo magnético e o condutor é induzida nele 
uma força eletromotriz.
4 Quais as características que diferenciam um alternador com indutor de polos 
salientes para um redutor com indutor de polos não salientes.
R.: São máquinas semelhantes. A diferença é que os de polo não salientes 
são máquinas de alta rotação própria para fornecer potências elevadas, 
onde o indutor ou rotor é construído com diâmetro relativamente pequeno e 
grande comprimento para não sofrer as consequências da força centrífuga. O 
induzido desse tipo de alternador pouco difere do de polos salientes, existindo 
apenas pequenos espaços entre empilhamento das chapas para favorecer 
a ventilação do alternador.
TÓPICO 2
1 Explique o motivo pelo qual um transformador não funciona com tensão 
contínua.
R.: Tem que ser alternada porque o transformador recebe uma quantidade 
de energia elétrica no primário, transforma em campo magnético e converte 
novamente em energia elétrica disponível no secundário.
2 Comente o fato de o núcleo de um transformador ser formado por chapas 
isoladas de ferro silício laminado, ao invés de ser uma peça inteira.
R.: Porque o ferro maciço sofre grande aquecimento com a passagem do 
fluxo magnético, nesse caso para diminuir este aquecimento utiliza-se ferro 
silício laminado para a construção do núcleo.
3 Um transformador elevador de 110 V para 600 V absorve, no primário, uma 
corrente de 0,5 A. Que corrente está sendo solicitada no secundário?
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R.: 9,16 x 10-2 A.
4 Defina:
a) Transformador elevador.
R.: Denomina-se transformador elevador todo o transformador com uma 
relação de transformação maior que 1 (NS > NP).
b) Transformador abaixador.
R.: É todo o transformador com relação de transformação menor que 1 (NS 
< NP).
c) Transformador isolador.
R.: Denomina-se de isolador o transformador que tem uma relação de 
transformação 1 (NS = NP).
5 Dê a função do óleo mineral em um transformador?
R.: Circulando no tanque, o óleo retira o calor das bobinas.
6 A laminação no núcleo dos transformadores é feita para:
a) Permitir que o óleo dos transformadores circule melhor, proporcionando 
melhor ventilação.
b) Diminuir as correntes de curto circuito entre as bobinas e o núcleo.
c) Diminuir as perdas por correntes parasitas. 
d) Diminuir o fluxo disperso.
R.: c.
7 No transformador ligado conforme a figura abaixo, o valor da corrente no 
primário ip é:
a) 2,63 A. 
b) 7,87 A.
c) 3,52 A.
d) 5,33 A.
R.: a.
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TÓPICO 3
1 São características dos motores monofásicos C.A., exceto:
a) Pequena capacidade para suportar sobrecarga.
b) Baixo fator de potência.
c) Baixo rendimento.
d) Manutenção de custo baixo. 
R.: d.
2 Comprando os motores C.A. trifásicos com rotor em gaiola de esquilo e 
rotor bobinado, marque a alternativa correta:
a) Os motores com rotor em gaiola de esquilo têm um conjugado de arranque 
maior.
b) Os motores com rotor bobinado não podem ser utilizados quando há 
necessidade de arranques e paradas frequentes.
c) Os motores com rotor bobinado são utilizados quando se precisa partir 
com carga e ainda quando se precisa variar a velocidade.
d) Os motores com rotor em gaiola de esquilo não devem ser utilizados em 
ambientes onde haja perigo de explosão.
R.: c.
3 Os motores de corrente contínua de excitação em paralelo são utilizados 
quando:
a) Se necessita de um grande conjugado de partida.
b) Se necessita de pequeno conjugado de partida e velocidade praticamente 
constante.
c) Se necessita de uma grande variação de velocidade com a carga.
d) Se necessita de uma pequena corrente de excitação na armadura.
R.: c.
4 São causas de faiscamento excessivo nas escovas de motores de corrente 
contínua, exceto:
a) Excesso de carga.
b) Aumento de velocidade.
c) Excitação baixa. 
d) Falha na ventilação.
R.: c.
5 A laminação no núcleo dos transformadores é feita para:
a) Permitir que o óleo dos transformadores circule melhor, proporcionando 
melhor ventilação.
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b) Diminuir as correntes de curto circuito entre as bobinas e o núcleo.
c) Diminuir as perdas por correntes parasitas.
d) Diminuir o fluxo disperso.
R.: c.
6 A função do capacitor em um motor monofásico C.A. de fase auxiliar é:
a) Corrigir o fator de potência do motor que é muito baixo.
b) Aumentar a capacidade de carga nominal do motor.
c) Produzir maior defasamento entre os campos magnéticos principais e 
auxiliar quando o motor trabalha com a velocidade nominal.
d) Dar maior conjugado de arranque.
R.: d.
UNIDADE 3
TÓPICO 1
1 Comente a situação prática que justifica o uso de disjuntores como um 
equipamento de proteção elétrica.
R.: Justifica-se o uso de disjuntores quando se deseja estabelecer, conduzir 
e interromper correntes em condições normais do circuito, assim como 
estabelecer, conduzir por tempo especificado e interromper correntes em 
condições anormais especificadas do circuito, tais como as de curto-circuito 
e/ou sobrecarga.
2 Explique o que são os relés de tempo?
R.: São dispositivos para utilização em manobras que exigem temporização, 
em esquemas de comando, para partida, proteção e regulagem. Eles têm 
excitação permanente e acionamento em corrente alternada.
3 Discorra acerca da importância do uso de interruptores de fuga.
R.: Este dispositivo tem por finalidade a proteção de vidas humanas contra 
acidentes provocados por choques, no contato acidental com redes ou 
equipamentos elétricos energizados. Oferece, também, proteção contra 
incêndios que podem ser provocados por falhas no isolamento dos condutores 
e equipamentos.
4 Dê a principal função dos fusíveis?
R.: Proteger os circuitos elétricos contra danos causados por sobrecargas de 
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corrente, que podem provocar até incêndios, explosões e eletrocutamentos. 
Quando a corrente atinge a intensidade máxima tolerável, o calor gerado não 
se dissipa com rapidez suficiente, derretendo um componente e interrompendo 
o circuito.
5 Defina nobreak e faça um comparativo entre seus principais tipos.
R.: Os sistemas ininterruptos de energia, conhecidos popularmente no Brasil 
como nobreaks, possuem como função principal fornecer à carga crítica, 
energia condicionada (estabilizada e filtrada) e sem interrupção, mesmo 
durante uma falha da rede comercial. Os nobreaks online são os mais 
seguros. Neles, as baterias são carregadas de forma contínua e o inversor 
fica constantemente ligado, retirando energia das baterias e fornecendo 
aos equipamentos. Os nobreaks off-line (ou standby), que são a alternativa 
mais antiga e barata aos online. Neles, a corrente elétrica é filtrada por um 
conjunto de circuitos e entregue diretamente aos equipamentos, como faria 
um estabilizador. Paralelamente, temos as baterias e o inversor, que assume 
rapidamente em caso de queda na rede. Nos line-interactive, que são uma 
evolução dos off-line. Neles, o inversor também assume apenas quando existe 
falha na rede elétrica; a diferença é que o inversor fica ligado continuamente 
e um circuito de monitoramento se encarrega de monitorar a tensão e usar 
energia do inversor em caso de queda na tensão. Os nobreaks line-boost, 
que são uma versão popular dos line-interactive. Ao invés de manterem o 
inversor continuamente ativo, apostos para compensar variações na rede 
elétrica,eles utilizam um transformador auxiliar, que aumenta a tensão em 
um valor fixo (geralmente 12%) quando usados.
TÓPICO 2
1 Faça uma comparação entre os materiais condutores, isolantes e 
semicondutores, citando a característica que os diferencia.
R.: Dizemos que um material é condutor, quando os elétrons são fracamente 
ligados ao núcleo e ao serem submetidos a uma diferença de potencial 
passam a se locomover no interior do material. Dizemos que um material 
é isolante, quando os elétrons se encontram fortemente presos em suas 
ligações, evitando a circulação desses elétrons. Dizemos que um material 
é semicondutor se sua resistência se encontra entre a dos condutores e a 
dos isolantes.
2 Diferencie os semicondutores do tipo N, dos semicondutores do tipo P.
R.: Se introduzirmos na estrutura cristalina de um semicondutor uma pequena 
quantidade de um material pentavalente, por exemplo, antimônio (Sb), tendo 
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este 5 (cinco) elétrons na camada de valência, haverá a sobra de 1 (um) 
elétron do antimônio (Sb) que não formará ligação covalente. Ao átomo do 
antimônio (Sb) que deu esse elétron chamamos de doador. O silício (Si) ou 
germânio (Ge), dopados com elementos pentavalentes são chamados de tipo 
N, sendo um material negativo. Os portadores de carga no material tipo N são 
os elétrons. Se introduzirmos na estrutura cristalina de um semicondutor uma 
pequena quantidade de um material trivalente, por exemplo, índio (ln), tendo 
este 3 (três) elétrons na camada de valência, faltará um elétron. Essa falta 
de elétron comporta-se como uma carga positiva que chamamos de lacuna. 
Os semicondutores dopados com elementos trivalentes são chamados do 
tipo P, e ao elemento trivalente da dopagem chamamos de aceitador. Os 
portadores de carga no material tipo P são as lacunas.
3 Dê a finalidade do uso de diodos em circuitos eletrônicos? Justifique.
R.: Sua grande utilidade reside em deixar passar uma dada corrente em 
apenas um sentido. Sendo esta corrente alternada, que flui em dois sentidos, 
passa a fluir em um só sentido.
4 Comente a principal diferença entre os diodos e os transistores?
R.: Quando polarizado diretamente, o diodo conduz eletricidade. O transistor 
introduz uma capacidade nova, que é a possibilidade de se controlar quanto 
de eletricidade é conduzida.
5 Caracterize os tipos de amplificadores de sinal quanto à amplitude do sinal.
R.: • Amplificadores de pequeno sinal ou baixa potência, cujos sinais de 
entrada são da ordem de unidades de μV a dezenas de mV, ou correntes de 
coletor da ordem de unidades a centenas de mA, ou potências de coletor de 
centenas de mW.
• Amplificadores de média potência, cujos sinais de entrada são da ordem 
de centenas de mV, ou correntes de coletor da ordem de centenas de mA a 
unidades de Ampère, ou potências de coletor da ordem de centenas mW a 
unidades de Watt.
• Amplificadores de potência, cujos sinais de entrada são da ordem de 
centenas de mV, ou correntes de coletor da ordem de unidades a dezenas de 
Ampère, ou potências de coletor da ordem de unidades a centenas de Watt.
6 Descreva os principais componentes de uma fonte de alimentação.
R.: Transformação, retificação, filtragem e regulagem. Objetivo transformar 
corrente alternada em corrente contínua.
7 Defina os sistemas de retificação de meia onde e de onda completa.
R.: Na retificação de meia onda se permite o aproveitamento de apenas 
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um semiciclo da tensão de entrada na carga. Já o de onda completa faz 
um aproveitamento dos dois semiciclos da tensão de entrada, sendo o 
mais empregado nos equipamentos eletrônicos porque realiza um melhor 
aproveitamento da energia aplicada à entrada.
8 Descreva o princípio de funcionamento dos tiristores.
R.: O tiristor é formado por quatro camadas semicondutoras, alternadamente 
p-n-p-n, possuindo 3 terminais: anodo e catodo, pelos quais flui a corrente, e 
a porta (ou gate) que, a uma injeção de corrente, faz com que se estabeleça 
a corrente anódica. Se entre anodo e catodo tivermos uma tensão positiva, 
as junções J1 e J3 estarão diretamente polarizadas, enquanto a junção J2 
estará reversamente polarizada. Não haverá condução de corrente até que 
a tensão Vak se eleve a um valor que provoque a ruptura da barreira de 
potencial em J2. Se houver uma tensão Vgk positiva, circulará uma corrente 
através de J3, com portadores negativos, indo do catodo para a porta. Por 
construção, a camada P ligada à porta é suficientemente estreita para que 
parte dos elétrons que cruza J3 possua energia cinética suficiente para vencer 
a barreira de potencial existente em J2, sendo então atraídos pelo anodo.