Curso de Eletrônica: Apostila Completa

Eletrônica I

•

UNOPAR

Moacir Heck

18/05/2024

Prévia do material em texto

REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS
APOSTILA
DE
ELETRICIDADE
Curso de Eletrônica
Todos os direitos reservados - Lei nº 9.610 de 19/02/98
Proibida a reprodução total ou parcial, por qualquer meio, principalmente por sistemas gráficos, reprográficos,
fotográficos, etc., bem como a memorização e/ou recuperação total ou parcial, ou inclusão deste trabalho em qualquer
sistema ou arquivo de processamento de dados, sem prévia autorização escrita da TOP Treinamentos. Os infratores
estão sujeitos às penalidades da lei, respondendo solidariamente as empresas responsáveis.
Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 1
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

ÍNDICE DAS LIÇÕES
LIÇÃO 01: A MATERIA.
* Definição de Matéria
* Moléculas
* Estados da matéria
* Exercício para Memorizar
LIÇÃO 02: ÁTOMO
* Estrutura do Átomo
* Tipos de Átomos
* Cargas dos Átomos
* Exercício para Memorizar
LIÇÃO 03: ELETRICIDADE
* Camadas Eletrônicas
* Ligações Atômicas
* Condutores e Isolantes
* Exercício para Memorizar
LIÇÃO 04: ELETROSTÁTICA
* Introdução sobre eletrostática
* Definição
* Carga Elementar
* Ionização
* Quantidade de Carga
* Eletrização
* Exercício para Memorizar

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 2
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

LIÇAÕ 05: PROCESSOS DE ELETRIZAÇÃO
* Atrito
* Contato
* Indução
* Terra
* Exercício para Memorizar
LIÇÃO 06: CAMPO ELÉTRICO
* Forças Elétricas
* Pilhas
* Baterias
* Exercício para Memorizar
LIÇÃO 07: ELETRODINÂMICA
* Corrente Elétrica
* Circuito Elétrico
* Intensidade da Corrente
* Exercício para Memorizar
LIÇÃO 08: CORRENTE ELÉTRICA E SEUS EFEITOS
* Efeito Térmico
* Efeito Fisiológico
* Efeito Químico
* Efeito Magnético
* Exercício para Memorizar

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 3
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

LIÇÃO 09: RESISTÊNCIA ELÉTRICA
* Definição
* Como medi-la
* Resistividade
* Efeitos da Temperatura
* Resistores
* Lei de Ohm
* Exercício para Memorizar
LIÇÃO 10: POTÊNCIA ELÉTRICA
* Energia Elétrica
* Potência Elétrica
* Lei de Joule
* Exercício para Memorizar

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 4
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

LIÇÃO 01 – A MATÉRIA
Introdução

Tudo tem uma origem. A eletricidade origina-se das coisas que nos cercam.
Nesta lição você aprenderá de onde vem a eletricidade, aprofundando-se na própria
estrutura da matéria.
Verá também de que modo a matéria pode ser encontrada na natureza e como ela é
organizada. A eletricidade pode se manifestar de maneira natural ou artificial. Apesar
de as manifestações artificiais (provocadas intencionalmente pelo trabalho humano)
merecerem maior destaque em nossos estudos, existem manifestações naturais
que podem afetar nossas vidas, os equipamentos com que trabalhamos e até mesmo
nossa saúde.
Por isso entender as manifestações naturais é de grande valia para todos os que
pretendem conhecer e trabalhar com eletricidade e eletrônica.
Esta primeira lição visa fornecer conhecimentos introdutórios a respeito dos seguintes
temas:

• Definição de matéria.
• Estrutura da matéria.
• Estados físicos.
• Moléculas.

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 5
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

1. Definição da Matéria

O que hoje conhecemos como eletricidade tem origem na matéria e é explicado pela
teoria eletrônica.
Segundo a teoria eletrônica, os fenômenos elétricos se devem ao movimento de
pequenas partículas, denominadas elétrons.
Para entendermos o que é eletricidade, devemos justamente partir do estudo dessas
pequenas partículas, consequentemente do estudo da matéria.
Tudo que ocupa lugar no espaço chama-se matéria.
Os objetos que nos cercam, os mares, o ar que respiramos, são exemplos de matéria.
Para entendermos melhor a estrutura da matéria, vamos realizar uma experiência
imaginária a partir de um pedaço de metal (por exemplo, um fio de cobre).
Inicialmente partimos o fio de cobre ao meio. É óbvio que obteremos dois pedaços de
fios menores. Se novamente dividirmos ao meio um pedaço do fio resultante, teremos
outros dois pedaços de fio, porém menores. Poderemos prosseguir dividindo ao meio
os fios de cobre resultantes por um número enorme de vezes, obtendo fios cada vez
menores, que serão ainda de cobre.
Agora, pense no seguinte: poderemos fazer esta divisão indefinidamente?
A resposta é “não”.
Chega um momento em que temos uma porção de cobre tão pequena que ela não
mais poderá ser dividida ao meio sem que deixe de ser cobre.
Teremos chegado ao limite, ou seja, a menor porção possível de matéria que pode
ainda ser cobre.
Chegamos à unidade da matéria, ou seja, à partícula menor que a caracteriza e que é
denominada átomo (figura).

Os átomos são partículas extremamente pequenas. Bilhões deles enfileirados não
medem uma fração de milímetro sequer. Nem mesmo os mais poderosos
microscópios podem vê-los individualmente.

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 6
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

2 - Moléculas

No exemplo anterior, usamos um tipo de matéria que denominamos “cobre” para
mostrar o que é o átomo. Num pedaço de cobre, encontramos átomos de apenas um
tipo: átomos de cobre.
O aluno poderia então imaginar que para cada tipo de objeto material encontrado na
natureza existe um átomo específico. Teríamos então átomos de água, átomos de
madeira, átomos de plástico, etc. No entanto, não é isso que ocorre.
A natureza trabalha apenas com uma quantidade limitada de átomos, a partir dos
quais todas as coisas podem ser feitas.
Devemos, então, classificar as substâncias em dois tipos: aquelas que, como o cobre,
formam-se a partir de apenas um tipo de átomo são denominadas substâncias
simples; aquelas em que se unem dois ou mais tipos de átomos, como ocorre com a
água (átomos de hidrogênio e oxigênio), a madeira (carbono, oxigênio e hidrogênio), o
sal de cozinha (cloro e sódio), etc., são denominadas substâncias compostas.
As substâncias simples e compostas são formadas por partículas, na verdade
grupamentos de átomos (do mesmo tipo ou não) que recebem a denominação de
moléculas. Na figura abaixo, observamos moléculas de substâncias simples e de
substâncias compostas.

3 - Estados da Matéria

A matéria pode ser encontrada em três estados principais: sólido, líquido e gasoso.
Estes três estados se devem à manifestação de forças que mantêm as moléculas
unidas, as chamadas forças de coesão.
Nos gases, as forças de coesão são pequenas, quase nulas, e as moléculas se
mantêm livres, podendo se espalhar com facilidade.
Um gás, quando colocado num recipiente fechado, espalha-se até ocupá-lo
inteiramente de maneira uniforme. Dizemos, portanto, que os gases possuem forma e
volume variáveis.
Nos líquidos, as forças de coesão são maiores, mantendo as moléculas unidas e o
volume definido. No entanto, essas forças não são suficientes para garantir ao líquido
uma forma fixa, definida.
Por isso ele assume a forma interna do recipiente em que for colocado (uma garrafa
de refrigerante, um copo, etc.).
Nos sólidos, as forças de coesão são muito grandes, a ponto de manter moléculas
firmemente unidas,garantindo à matéria forma e volume definidos.
Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 7
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

Exercícios de memorização

1 - Qual das afirmativas abaixo não é correta?

( ) a) Todas as substâncias são feitas de átomos.
( ) b) Os átomos de cobre são as menores partículas do material que conhecemos
como cobre.
( ) c) Dividindo um átomo de cobre ao meio, teremos duas partículas menores que
ainda serão cobre.
( ) d) Sólidos, líquidos e gases são feitos de átomos.
( ) e) Nenhuma das alternativas anteriores.

2 - Considerando que nas substâncias simples existe um único tipo de átomo, e
que as substâncias compostas são formadas por moléculas com átomos
diferentes, podemos dizer que:

( ) a) o cobre é uma substância composta;
( ) b) a água é uma substância simples;
( ) c) a água é uma substância composta;
( ) d) o cobre não é uma forma de matéria;
( ) e) nenhuma das alternativas anteriores.

3 - “Toda matéria é feita de átomos”. Levando em conta esta afirmação,
podemos, com certeza, dizer que:

( ) a) o ar é feito de átomos;
( ) b) a água não é feita de átomos;
( ) c) somente os sólidos são feitos de átomos;
( ) d) quando o gelo derrete, ele deixa de ser feito de átomos;
( ) e) nenhuma das alternativas anteriores.

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 8
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

LIÇÃO 02 – O Átomo
Introdução

Na lição anterior, estudamos que tudo que ocupa lugar no espaço é matéria, e que
toda matéria é composta de átomos. Também vimos que a matéria pode ser
encontrada em três estados fundamentais, e que ela é organizada em agrupamentos
de átomos denominados moléculas.
Agora penetraremos um pouco mais na estrutura da matéria, até chegarmos à origem
da eletricidade. Esta origem está justamente nas partes que formam o átomo, o que
nos leva a estudar em pormenores a sua estrutura.

O objetivo desta lição é:

• Que você conheça a estrutura do átomo;
• Saiba em que parte dele estão as partículas carregadas de eletricidade;
• Saiba quais são estas partículas e em que quantidades elas aparecem no átomo;
• Compreenda por que a eletricidade dos átomos, mesmo existindo em todos eles, não
se manifesta em condições normais.

1. Estrutura do Átomo

Sabemos, pela lição anterior, que a menor partícula de matéria é o átomo. No entanto,
o átomo é formado por partes ainda menores de uma estrutura organizada. A maneira
como estas partes ainda menores, denominadas partículas, se organizam
determinará que tipo de matéria o átomo vai formar.
O átomo é formado por um núcleo em torno do qual giram partículas denominadas
elétrons.
O núcleo, por sua vez, é formado por dois tipos diferentes de partículas: prótons e
nêutrons.

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 9
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

Na verdade existem outras partículas importantes que formam o átomo, mas para
entendermos de eletricidade basta conhecer estas três. As demais partículas são
estudadas pelos físicos nucleares.
Os elétrons mantêm-se em órbita em torno do núcleo porque existe entre eles uma
forma de atração mútua. Esta atração se deve ao que se convencionou chamar de
carga elétrica.
Por convenção, os elétrons possuem cargas elétricas negativas, os prótons são
dotados de cargas elétricas positivas e os nêutrons não possuem carga elétrica
alguma, ou seja, como o nome sugere, são neutros.

Como cargas elétricas diferentes se atraem, os elétrons são atraídos pelos prótons,
mantendo-se em órbita em torno do núcleo. Para que o átomo forme uma estrutura
estável, é preciso que haja um equilíbrio entre a quantidade de elétrons (cargas
negativas) e de prótons (cargas positivas). Assim, num átomo em condições estáveis,
o número de prótons que encontramos no núcleo é igual ao número de elétrons que
giram à sua volta.

2. Tipos de Átomos

Os átomos não são todos iguais. Em sua constituição, varia o número de elétrons,
prótons e nêutrons. E, conforme este número, o átomo irá compor determinados tipos
de matéria, conhecidos pelo nome de elementos.
O tipo mais simples de átomo é o de hidrogênio, que possui 1 próton e 1 elétron.
Representamos o elemento hidrogênio pela letra H.
Na natureza existe um número limitado de átomos que correspondem aos elementos
químicos. Estes elementos são classificados numa tabela, dispostos em ordem
crescente de número de prótons, já que os prótons determinam as suas principais
propriedades. (Veja tabela abaixo)

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 10
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

3. Cargas dos Átomos

Na natureza os objetos tendem a não manifestar a presença de eletricidade, mesmo
sendo formados por partículas que possuem cargas elétricas. Isso ocorre porque, nos
átomos, as quantidades de carga negativa dos elétrons e de carga positiva dos
prótons se equilibram.
Mesmo manifestando-se em partículas diferentes, a carga negativa de um elétron é
igual à carga positiva do próton, o que provoca a chamada neutralização.
Isso significa que, em condições normais, os átomos são neutros.
A carga de um elétron (que é igual à de um próton em valor absoluto) é a menor carga
que existe, pois não podemos ter uma carga de meio elétron. Conhecida como carga
elementar, e representada pela letra e, essa carga é medida em Coulombs (C) e
possui o seguinte valor: e = 1.602 . 10-19 C.
Para que você tenha uma ideia do quanto é pequena esta carga, basta dizer que, para
termos um Coulomb, seriam necessários aproximadamente
6.250.000.000.000.000.000 elétrons reunidos.

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 11
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

4 . Exercícios de Memorização

1 - No núcleo de um átomo encontramos:

( ) a) somente elétrons;
( ) b) elétrons e prótons;
( ) c) elétrons e nêutrons;
( ) d) prótons e nêutrons;
( ) e) nenhuma das alternativas anteriores.

2 - Para que um átomo esteja em equilíbrio elétrico, ou seja, apresente
neutralidade, é preciso que ele possua:

( ) a) maior número de elétrons que de prótons;
( ) b) igual número de prótons e de elétrons;
( ) c) igual número de prótons e de nêutrons;
( ) d) prótons e elétrons carregados com a mesma carga elétrica;
( ) e) nenhuma das alternativas anteriores.

3 - Os átomos são formados basicamente por duas partes: uma capa externa em
que há elétrons girando a grande velocidade e uma parte interna em que há
prótons e nêutrons. Essa parte interna chama-se:

( ) a) núcleo e possui carga positiva;
( ) b) núcleo e possui carga negativa;
( ) c) átomo e não possui carga;
( ) d) núcleo e pode ter tanto carga positiva como negativa;
( ) e) nenhuma das alternativas anteriores.

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 12
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

LIÇÃO 03 – A Eletricidade
Introdução

Na lição anterior, aprendemos que a eletricidade se manifesta nos átomos, através de
propriedades de certas partículas denominadas elétrons e prótons. Estas partículas
não são “a” eletricidade, mas do estudo das mesmas depende o conhecimento sobre a
utilização da eletricidade na tecnologia moderna.
Agora que sabemos onde está localizada,veremos como ela pode se manifestar nos
corpos, e não mais simplesmente nos átomos.
Com essa finalidade, aprenderemos o modo como a organização dos átomos nos
corpos facilita a manifestação da eletricidade, e como podemos separar os materiais
em dois grandes grupos em relação ao seu comportamento elétrico: condutores e
isolantes.

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 13
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

1. Camadas Eletrônicas

Vimos, na lição anterior, que os elétrons não giram desordenadamente em torno dos
átomos, mas sim distribuídos em órbitas, ou camadas, como mostra a figura abaixo:

Na primeira camada (a mais próxima do núcleo) cabem apenas dois elétrons, na
segunda oito, e assim por diante.
O átomo alcança sua maior estabilidade quando suas camadas estão completas, ou
seja, quando elas contêm o número máximo de elétrons que comportam. Quando isso
não ocorre, o átomo manifesta afinidade química, ou seja, tende a se aproximar de
outros átomos e a reagir com eles, de modo a formar uma molécula.
Para efeito de estudos em eletricidade (e em química também), o que ocorre na última
camada, chamada também de camada de valência, tem especial importância, já que
as propriedades químicas e físicas de um material dependem fundamentalmente do
número de elétrons da última camada de seus átomos.
A tendência natural dos átomos é ter sua camada de valência completa. Assim, para
um átomo como o do oxigênio, que tem 6 elétrons na última camada, a tendência é
atrair mais dois elétrons para tê-la completa com 8, conforme mostra a figura abaixo:

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 14
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

É por este motivo que o átomo de oxigênio tende a agrupar-se a outro átomo de
oxigênio para poder compartilhar com ele os elétrons que faltam, formando assim a
molécula de oxigênio; ou a unir-se a dois átomos de hidrogênio com a mesma
finalidade, formando a molécula de água.
Quando possui a camada de valência completa, um átomo não se une a outros,
sendo, portanto, inerte (sem atividade). É o caso dos átomos de gases como o hélio,
neônio, xenônio e outros.
Quando a camada de valência não é completa, o átomo não só adquire afinidade
química, mas também, ao se juntar a outros átomos, possibilita uma certa mobilidade
dos elétrons através do material.

2. Ligações Atômicas

O comportamento dos elétrons de um material depende da forma como, nele, os
átomos se unem; ou seja, depende de como ocorrem as ligações atômicas.
Existem materiais cuja estrutura cristalina permite que todos os elétrons disponíveis
sejam compartilhados (veja figura).

Neles, os elétrons podem mover-se com grande liberdade entre os átomos. Como
possuem cargas, os elétrons agem como transportadores de eletricidade, por isso
dizemos que esses materiais são condutores de eletricidade.
O outro tipo de material é aquele cuja estrutura faz com que os elétrons fiquem presos
a átomos determinados. Como não têm mobilidade, os elétrons não podem conduzir a
eletricidade. Os materiais que possuem essa característica são conhecidos como
isolantes.

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 15
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

3. Condutores e Isolantes

Na natureza, encontramos materiais em que os elétrons dispõem de todos os graus
possíveis de mobilidade. Isso significa que não podemos dizer que existam apenas
condutores perfeitos e isolantes perfeitos.
Entre os materiais ditos condutores, isto é, materiais em que os elétrons podem se
movimentar livremente, e os isolantes, aqueles em que não há movimento algum,
encontramos materiais com todos os graus possíveis de liberdade para os elétrons.
Entre os condutores e os isolantes, temos, num grau intermediário, os materiais
denominados semicondutores.

Exemplos:
Condutores: Cobre, Ouro, Alumínio, Ferro e Prata.
Semicondutores: Germanio e Silicio.
Isolantes: Borracha, Plástico, Vidro, Ar e Mica.

Nos semicondutores, os elétrons se movimentam, mas encontram alguma
dificuldade. Estes materiais são especialmente importantes para a eletrônica, devido a
propriedades que estudaremos futuramente.

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 16
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

4 Exercícios de Memorização

1 - Em qual alternativa temos apenas isolantes?

( ) a) Ferro, água e grafite.
( ) b) Vidro, cerâmica e borracha.
( ) c) Plástico, papel e mercúrio.
( ) d) Ar, grafite e mica.
( ) e) Nenhuma das alternativas anteriores.

2 - Os metais são bons condutores de eletricidade porque:

( ) a) são pesados;
( ) b) possuem poucos elétrons na camada de valência;
( ) c) possuem muitos nêutrons no núcleo;
( ) d) apresentam elétrons livres;
( ) e) nenhuma das alternativas anteriores.

3 - A mica e o plástico são materiais muito usados em aplicações
eletroeletrônicas.
Estes materiais possuem poucos elétrons livres e, por isso, são considerados
materiais:

( ) a) isolantes elétricos;
( ) b) condutores elétricos;
( ) c) sólidos na temperatura ambiente;
( ) d) que possuem átomos com núcleos pesados;
( ) e) nenhuma das alternativas anteriores.

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 17
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

LIÇÃO 04 – A Eletrostática
Introdução

Quando os corpos são carregados de eletricidade, manifestam propriedades que são
aproveitadas numa infinidade de aplicações práticas. Nesta lição vamos justamente
estudar essas propriedades, aprender como os corpos podem ser carregados de
eletricidade e o que acontece quando isso ocorre.
As cargas acumuladas nos corpos podem tanto ser aproveitadas para o
funcionamento de certos dispositivos elétricos e eletrônicos, como ser a causa de
problemas de funcionamento.
Assim, além dos componentes que fazem uso de cargas elétricas, também temos
sistemas de proteção que evitam sua presença, como as blindagens, os para-raios e
os sistemas de aterramento, componentes anti-estáticos como pulseira, jaleco, luvas
etc, muito utilizados por técnicos em eletrônica.

Veremos nesta lição os seguintes assuntos:

• Ionização.
• Carga elementar.
• Quantidade de cargas.
• Propriedades dos corpos eletrizados.
• Eletrização.

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 18
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

1. Definição

A eletrostática é o estudo dos efeitos da eletricidade acumulada nos corpos, ou seja, a
eletricidade parada, ou estática.
Aprendemos nas lições anteriores que a eletricidade tem origem nas partículas
elementares que formam o átomo. Nos elétrons encontramos cargas negativas e nos
prótons, cargas positivas.
No entanto, em condições normais, as cargas das partículas dos átomos não se
manifestam. Isso ocorre porque as cargas dos elétrons se equilibram com as cargas
dos prótons, e a matéria em condições normais é neutra.
Nesta lição veremos como este equilíbrio pode ser quebrado, de maneira a deixar
que a eletricidade se manifeste.

2. Carga Elementar

Você já sabe que a matéria em condições normais é neutra, ou seja, que existe no
átomo igual número deprótons e elétrons, conforme mostra a figura abaixo:

Isso ocorre porque apesar de os prótons serem partículas com massa maior que a dos
elétrons, a quantidade de carga que contêm é exatamente a mesma. O que muda é
apenas a polaridade ou sinal: o próton é positivo e o elétron é negativo.
Dizemos que a carga destas partículas é a menor quantidade de eletricidade que pode
existir. Esta carga é denominada carga elementar.
Conforme já estudamos, as cargas elétricas são medidas em Coulombs (C), e a carga
elementar vale:

e = 1,602 . 10-19 C

Não existe uma carga menor que a de um elétron.

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 19
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

3. Ionização

Também já vimos que os elétrons das últimas camadas de alguns tipos de átomos
estão menos presos a suas órbitas do que outros.
Isso significa que não precisamos de muito esforço para arrancar estes elétrons de
suas órbitas, “desequilibrando” as forças elétricas que se manifestam no átomo.
Da mesma forma, é possível “acrescentar” mais elétrons nas últimas camadas de
certos átomos, de modo que eles passem a ter um excesso dessas partículas.
Quando um átomo perde um elétron, passam a predominar as cargas positivas (existe
um próton a mais). Da mesma forma, quando um átomo ganha um elétron, passam a
predominar as cargas negativas (existe um elétron a mais).
Nestas condições, dizemos que os átomos com excesso ou falta de elétrons estão
ionizados.
O átomo com falta de elétrons é um íon positivo, enquanto o átomo com excesso de
elétrons é um íon negativo.
Podemos, portanto, quebrar o equilíbrio elétrico dos átomos dos corpos, fazendo com
que os efeitos da eletricidade apareçam.
Obs.: se desejamos fazer com que as forças elétricas apareçam num átomo, podemos
tirar ou pôr elétrons, mas nunca interferir no número de prótons, pois estes estão
presos ao núcleo de modo extremamente firme.

4. Quantidade de Carga

Quando retiramos ou acrescentamos elétrons a um corpo, este se torna eletrizado,
produzindo efeitos que dependem da quantidade de cargas que foram movimentadas.
Esta quantidade de cargas depende da quantidade de elétrons que são acrescentados
ou removidos. No entanto, a quantidade de eletricidade que um elétron contém é muito
pequena e difícil de ser medida.
Já vimos que, para medir a quantidade de cargas de um corpo (sejam elas negativas
ou positivas), usamos uma unidade denominada Coulomb, abreviada por C.
Como o Coulomb é uma unidade muito grande, é comum expressarmos a quantidade
de cargas de um corpo em milionésimos de Coulomb, ou Microcoulombs, abreviado
por μC.

5. Eletrização

Quando um corpo, devido à remoção ou acréscimo de elétrons, tem excesso ou falta
de cargas negativas, dizemos que este corpo está eletrizado.
Os corpos eletrizados possuem propriedades importantes que devem ser estudadas.
Uma dessas propriedades são as forças de atração e repulsão. Como cargas de
mesma polaridade se repelem e cargas de sinais opostos se atraem, estas forças se
manifestam nos corpos carregados.
Isso significa que corpos carregados com cargas de mesmo sinal se repelem e corpos
carregados com cargas de sinais opostos se atraem.
Corpos carregados negativamente se repelem. Corpos carregados positivamente se
repelem. Um corpo com carga positiva atrai um com carga negativa e vice-versa.
Uma outra propriedade importante dos corpos eletrizados é a conservação da carga
elétrica. Não podemos criar cargas elétricas nem destruí-las. Assim, quando retiramos
elétrons de um corpo neutro para passá-los para outro, a quantidade de cargas
positivas que fica em um corpo é a mesma quantidade de cargas negativas que
passou para o outro.

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 20
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

6. EXERCICIOS DE MEMORIZAÇÃO

1 - Duas esferas de papel são carregadas com cargas positivas (de igual
intensidade). Aproximando uma esfera da outra, o que ocorre?

( ) a) As esferas se atraem.
( ) b) As esferas se repelem.
( ) c) Não se manifesta qualquer tipo de força entre as esferas.
( ) d) As esferas podem tanto se atrair como se repelir.
( ) e) Nenhuma das alternativas anteriores.

2 - Quando atritamos dois corpos, por exemplo, um pedaço de lã e uma barra de
vidro, elétrons do vidro passam para a lã. Nestas condições, podemos dizer que:

( ) a) a lã fica carregada positivamente e o vidro negativamente;
( ) b) a lã fica carregada negativamente e o vidro positivamente;
( ) c) os dois corpos ficam carregados negativamente;
( ) d) os dois corpos ficam carregados positivamente;
( ) e) nenhuma das alternativas anteriores.

3 - Duas esferas carregadas de eletricidade são colocadas uma próxima da
outra. Constata-se que entre elas manifesta-se uma força de repulsão. Podemos,
com certeza, dizer que:

( ) a) as duas esferas possuem cargas positivas;
( ) b) as duas cargas possuem cargas negativas;
( ) c) uma das esferas é positiva e a outra negativa;
( ) d) as duas esferas possuem cargas do mesmo sinal (estão carregadas
positivamente ou negativamente);
( ) e) nenhuma das alternativas anteriores.

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 21
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

LIÇÃO 05 – PROCESSOS DE ELETRIZAÇÃO
Introdução

Na lição anterior, você aprendeu que podemos remover ou acrescentar elétrons a um
corpo, de modo que ele fique eletrizado. Também vimos que entre os corpos
eletrizados manifestam-se forças que podem ser de repulsão ou atração.
Nesta lição teremos três assuntos importantes relacionados ao comportamento dos
corpos eletrizados: o primeiro será o estudo dos processos de eletrização, ou seja,
veremos de que modo os corpos podem ser carregados de eletricidade; o segundo diz
respeito ao modo como os corpos tendem a restabelecer o seu equilíbrio elétrico,
livrando-se de suas cargas em excesso ou adquirindo as que estão em falta; o terceiro
é a carga elétrica da terra.
Veremos de que modo nosso planeta se comporta como um gigantesco reservatório
de cargas elétricas.

Você tomará contato com os seguintes assuntos:

• Série triboelétrica.
• Eletrização de condutores.
• A influência da eletricidade através do espaço.
• O mundo como um condutor carregado.
• Descarregando os corpos pela ligação terra.

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 22
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

1. Eletrização

Os corpos, quando carregados de eletricidade, apresentam propriedades que são
aproveitadas na construção de inúmeros dispositivos elétricos e eletrônicos. Como
explicamos anteriormente, existem casos em que as cargas acumuladas nos corpos
são perigosas e até podem comprometer o funcionamento e a integridade de
dispositivos e equipamentos eletrônicos. Sabemos também que os corpos podem
adquirir cargas elétricas quando perdem ou ganham elétrons, e isso ocorre com certa
facilidade quando, por exemplo, atritamos um pente em um tecido. Quando fazemos
isso, estamos eletrizando os corpos. Existem basicamente três processos de
eletrização: atrito, contato e indução. Vejamos cada um deles separadamente.

1.1 Atrito

A eletrização por atrito você já conhece: quando atritamos um corpo em outro, elétrons
de um podem passar para o outro. Nessas condições, os dois corpos ficam
eletrizados, porém com cargas de sinais opostos.
É o que ocorre no exemplo já mencionado: quando atritamos um pente num pedaço
de tecido, o pente fica carregadopositivamente e o tecido negativamente (Veja a
figura).

Se aproximarmos o pente de pequenos pedaços de papel, ou mesmo de nosso
cabelo, ocorre atração porque os átomos do pente atraem os elétrons do cabelo ou do
papel.
A carga que cada material adquire depende da sua natureza, ou da posição que cada
um ocupa na série triboelétrica. A série triboelétrica é uma lista de materiais em que
o que está mais acima, ao ser atritado com um dos que estão mais abaixo, adquire
carga positiva.

Confira um exemplo de série triboelétrica:
• Amianto
• Vidro
• Mica
• Nylon
• Lã
• Seda
• Papel
• Poliestireno
• Celulóide

Por exemplo, se atritarmos amianto com vidro, o amianto fica positivo e o vidro
negativo, mas se atritarmos o vidro com a seda, o vidro ficará positivo e a seda
negativa.

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 23
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

1.2 Contato

Quando encostamos um corpo carregado em outro não carregado, parte da carga do
primeiro passa para o segundo, de modo que haja uma distribuição uniforme de carga
entre eles, conforme mostra a figura:

Se afastarmos agora o corpo que inicialmente estava carregado do que não estava, as
cargas distribuídas entre os dois corpos permanecem e os dois ficam carregados,
conforme mostra a figura:

Em suma, basta encostar um corpo carregado em um que não esteja para que ele
também fique carregado.

Obs.: Observe que, neste processo de eletrização, os dois corpos ficam com cargas
do mesmo sinal.

1.3 Indução

Se aproximarmos um corpo carregado de um condutor, o corpo “atrai” os elétrons do
condutor que, de um lado, fica carregado negativamente e, do outro, positivamente,
conforme mostra a figura abaixo. A presença do corpo carregado, mesmo a certa
distância do condutor, “separa” suas cargas, que se deslocam de modo a carregar
uma parte com eletricidade positiva e a outra com eletricidade negativa. Se afastarmos
do condutor o corpo carregado, as cargas voltam para suas posições normais,
neutralizando-se.

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 24
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

2. Terra

A terra pode ser considerada um gigantesco condutor elétrico que, por definição, é
neutro, mas pode fornecer ou receber elétrons em qualquer quantidade. Assim,
qualquer corpo carregado, quando ligado à terra, vai descarregar-se, seja ele positivo
ou negativo.
Conforme mostra a figura, um corpo com carga negativa, ao ser ligado à terra, perde
seus elétrons em excesso, descarregando-se. Da mesma forma um corpo com carga
positiva, ao ser ligado à terra, recebe os elétrons que precisa para neutralizar-se.

O conhecimento de que qualquer corpo ligado à terra descarrega-se é de vital
importância para o trabalho em eletrotécnica e eletrônica. Este assunto será abordado
futuramente em maiores detalhes.

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 25
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

3. EXERCICIOS DE MEMORIZAÇÃO

1 - Quando passamos o pente no cabelo e ele se carrega de eletricidade, a ponto de
atrair o próprio cabelo e pequenos pedaços de papel, trata-se de um processo de
eletrização de que tipo?

( ) a) Por atrito.
( ) b) Por indução.
( ) c) Por contato.
( ) d) Neste fenômeno não ocorreu um processo de eletrização.
( ) e) Nenhuma das alternativas anteriores.

2 - Duas esferas condutoras são carregadas com iguais quantidades de carga, porém
de sinais opostos. Se encostarmos uma esfera na outra, podemos afirmar que:

( ) a) as duas esferas ficarão com igual quantidade de cargas positivas;
( ) b) as duas esferas ficarão com igual quantidade de cargas negativas;
( ) c) as cargas das esferas serão neutralizadas;
( ) d) a esfera que estava positiva ficará negativa e a que estava negativa ficará
positiva;
( ) e) nenhuma das alternativas anteriores.

3 - Um veículo em movimento pode eletrizar-se por atritar-se com o ar e por estar
isolado do chão pela borracha dos pneus. Quando tocamos no veículo podemos tomar
um choque, porque:

( ) a) nosso corpo também estará carregado de eletricidade;
( ) b) parte dos elétrons de nosso corpo passam para o veículo;
( ) c) o veículo tende a descarregar parte de sua carga em nosso corpo e na terra;
( ) d) tomamos choque quando tocamos em qualquer corpo carregado;
( ) e) nenhuma das alternativas anteriores.

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 26
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

LIÇÃO 06 – CAMPO ELÉTRICO
Introdução

As forças elétricas podem se manifestar a distância. Tal fato possibilita o
aproveitamento destas forças em diversas aplicações práticas, tanto pela eletrônica
como pela eletrotécnica.
Nesta lição você vai aprender como a eletricidade pode manifestar estas forças
através do que denominamos campo elétrico.
Aprendendo as propriedades do campo elétrico, você estará apto a entender como a
eletricidade é transmitida através de fios, e de que modo funcionam geradores de
energia elétrica como pilhas e baterias.
A atenção dedicada a essas questões justifica- se pela necessidade inquestionável de,
em nossos estudos, aliarmos a prática à teoria. Somente entendendo como a
eletricidade pode ser gerada e transmitida é que você estará apto a entender muitas
das suas aplicações práticas.

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 27
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

1. Forças Elétricas e Ação a Distância

Vimos na lição anterior que, quando carregamos um corpo, dotando-o de cargas
elétricas, estas cargas podem influir em cargas colocadas nas proximidades, mesmo
não havendo um contato físico entre elas. Esta ação a distância das forças de
natureza elétrica é a base de funcionamento de uma grande quantidade de
dispositivos. Na verdade é ela que possibilita o aproveitamento da eletricidade para
transportar a energia de que tanto dependemos.
Vejamos, pois, como as forças elétricas podem atuar a distância.
Quando carregamos um corpo de eletricidade, em sua volta surge um estado especial
do espaço denominado campo elétrico. Qualquer carga elétrica colocada neste
campo ficará sujeita a uma força que pode ser tanto de atração como de repulsão,
dependendo de seu sinal, conforme já estudamos. Representamos o campo elétrico
de uma carga através de linhas imaginárias denominadas linhas de força. Estas
linhas são orientadas de modo a sair dos corpos carregados positivamente e chegar
aos corpos carregados negativamente, conforme mostra a figura:

Quando abandonamos uma carga elétrica num campo, esta carga, ao sofrer a ação do
campo e entrar em movimento, pode transportar energia. Tal fenômeno é aproveitado
em diversas aplicações práticas, algumas das quais veremos a seguir.

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 28
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

2. Pilhas

Se aproximarmos dois corpos com cargas distintas, manifestasse entre eles uma
diferença de estado elétrico, uma espécie de pressão que pode empurrar as cargas,
fazendo-as transportar energia.
Assim, um dispositivo que estabeleça este estado elétrico entre dois de seus pontos
(denominados pólos) pode empurrar cargas elétricas atravésdo campo criado, e com
isso fornecer energia elétrica para um dispositivo externo.
A diferença de estado elétrico entre as extremidades ou pólos do dispositivo precisa
ser medida. Esta diferença é denominada diferença de potencial (abreviada por ddp)
e é medida em volts (V).
Uma forma de se fazer isso é através de dispositivos denominados pilhas.
As pilhas conseguem estabelecer esta diferença de potencial entre seus pólos através
da energia liberada em reações químicas no seu interior.

Quando estas reações ocorrem, elétrons são retirados de um dos eletrodos2 e levados
a outro. Estes eletrodos são ligados aos pólos da pilha, onde então se manifesta o
estado elétrico que possibilita o fornecimento de energia ao dispositivo externo, ou
seja, a diferença de potencial.

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 29
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

2.1 Pilha Elementar

O tipo mais simples de pilha pode ser obtido colocando-se dois metais diferentes num
líquido condutor denominado eletrólito. O eletrólito pode ser uma solução de água com
um ácido, um sal ou uma base química como o hidróxido de potássio. As bases
também são conhecidas como álcalis, de onde se origina o nome das pilhas alcalinas.
Na figura 23 temos um exemplo de pilha elementar que pode estabelecer entre seus
polos uma diferença de potencial de 1,5 volt aproximadamente. Observe o símbolo
adotado para representar uma pilha.

2.2 Pilha Seca

O tipo mais conhecido de pilha, e também mais barato, é a pilha seca, que pode ser
encontrada em diversos tamanhos.

Estas pilhas apresentam entre seus terminais uma ddp de 1,5 V, independentemente
do seu tamanho. A diferença entre elas é que as maiores podem fornecer energia por
mais tempo ou em maior quantidade.
A reação química que produz energia nestas pilhas é irreversível, ou seja, após
encerrada a reação, não é possível revertê-la, recarregando a pilha. Isso significa que,
uma vez esgotadas, estas pilhas não mais podem ser usadas, devendo ser
descartadas.
Nas pilhas secas o reagente é uma mistura de substâncias à base de amoníaco, e o
despolarizante é o permanganato de potássio. O despolarizante é uma substância que
absorve os gases que, formados quando ela funciona, poderiam afetar seu
funcionamento. Outro tipo de pilha, de maior durabilidade, são as alcalinas. Estas
pilhas têm o mesmo formato das comuns (secas) e fornecem as mesmas tensões
(ddp).

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 30
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

3. Baterias

Chamamos de bateria a um conjunto de pilhas ou células individuais. Podemos
associar as pilhas de diversas formas, ou para obter maior tensão (ddp), ou para
aumentar a sua capacidade de fornecimento de energia, prolongando a sua
durabilidade.
Ligando as pilhas em série, as suas tensões se somam. Se, conforme mostra a figura
abaixo, todas as pilhas estiverem “viradas para o mesmo lado”, as suas tensões se
somam, mas a capacidade de fornecimento de corrente permanece a mesma de uma
pilha isolada. Quatro pilhas de 1,5 V resultam em 6 V.
Outra forma de ligar as pilhas é mostrada na figura abaixo e consiste na associação
em paralelo. Nesta associação a tensão se mantém, mas a capacidade de
fornecimento de energia aumenta e as pilhas podem durar duas vezes mais. Na figura,
as pilhas fornecem 1,5 V em conjunto e duram três vezes mais que uma pilha
individual.

As pilhas convertem em energia elétrica a energia liberada numa reação química em
seu interior. Nas pilhas comuns, como as secas e as alcalinas, vimos que esta reação
é irreversível, de modo que, uma vez esgotada a substância em seu interior, a reação
não pode mais ocorrer e a energia deixa de ser fornecida. A pilha deve ser descartada.
Há quem se engane acreditando na possibilidade de recarregar pilhas usadas
aquecendo-as ou colocando-as na geladeira. Ocorre que os gases formados no
interior da pilha durante a reação afetam a produção de energia no final de sua vida
útil. Quando deixamos a pilha “descansar” por um tempo, os gases podem ser
absorvidos e assim a pilha funciona um pouco mais.
Na verdade é até perigoso usar a pilha tentando prolongar sua vida útil, pois as
substâncias corrosivas do seu interior podem vazar, afetando os aparelhos.
Existem, no entanto, pilhas recarregáveis que se tornam cada vez mais populares.
Estas pilhas, como as de níquel-cádmio ou Nicad podem ter a sua reação química
revertida se passarmos uma corrente elétrica através dela no sentido inverso ao
normal. Podemos então colocar essas pilhas em carregadores, cujos circuitos aplicam
as correntes no sentido inverso e com intensidade controlada.
Essas pilhas podem ser recarregadas por um número muito grande de vezes, mas,
cuidado: os carregadores precisam fornecer a corrente certa. Uma corrente excessiva
pode aquecer a pilha a ponto de provocar sua explosão.
Entre os geradores recarregáveis também se incluem os acumuladores chumbo-
ácido, usados nas baterias dos carros. Eles são carregados constantemente pelo
alternador do carro, de modo a poder fornecer energia para a partida ou para um
acessório, quando o motor está desligado.

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 31
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

4. EXERCICIOS DE MEMORIZAÇÃO

1 - Em torno de um corpo carregado de eletricidade, encontramos um estado especial
do espaço no qual se manifesta a influência das cargas deste corpo. Qual é o nome
desse estado especial?

( ) a) Diferença de potencial elétrico.
( ) b) Carga elétrica positiva.
( ) c) Campo elétrico.
( ) d) Campo de força.
( ) e) Nenhuma das alternativas anteriores.

2 - Se ligarmos 3 pilhas de 1,5 V em série, teremos uma bateria com quais
características?

( ) a) Uma bateria de 1,5 V com maior durabilidade.
( ) b) Uma bateria de 1,5 V com menor durabilidade.
( ) c) Uma bateria de 4,5 V com capacidade de fornecimento de corrente igual à de
uma pilha isolada.
( ) d) Uma bateria de 4,5 V com capacidade de fornecimento de corrente menor que a
de uma pilha isolada.
( ) e) Nenhuma das alternativas anteriores.

3 - Um corpo carregado eletricamente é abandonado no espaço de um campo elétrico.
Nessas condições, podemos afirmar que:

( ) a) o corpo tem a sua carga aumentada;
( ) b) o corpo se descarrega;
( ) c) não acontece nada com o corpo;
( ) d) o corpo fica sujeito a uma força;
( ) e) nenhuma das alternativas anteriores.

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 32
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

LIÇÃO 07 – ELETRODINÂMICA
Introdução

A maioria das aplicações práticas da eletricidade se deve ao fato de ela poder ser
transmitida a distância. Isso significa que a eletricidade, além de transmitir energia,
produz efeitos que são aproveitados em uma grande quantidade de aparelhos.
Eletricidade pode produzir luz, calor, movimento, sons, imagens e muito mais.
Até agora estudamos os efeitos da eletricidade acumulada nos corpos, ou seja, a
eletricidade parada ou estática. Passamos agora para uma nova fase de nossos
estudos, na qual veremos o que acontece quando a eletricidade pode se movimentar
e, com isso, ser transmitida a distância.
O estudo das cargas elétricas em movimento é feito pela eletrodinâmica, assunto que
iniciamos nesta lição.

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 33
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃOPROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

1. Corrente Elétrica

A grande importância da eletricidade nos dias atuais deve-se ao fato de ela poder
transportar energia e ser transmitida a distância com o uso de fios condutores. Essa
transmissão é feita através do que denominamos corrente elétrica.
Quando, entre os polos de um gerador, estabelecemos uma ddp, cria-se um estado de
“pressão” capaz de impulsionar cargas elétricas que estejam sob sua influência.
Assim, se ligarmos os dois polos de um gerador, por exemplo, uma pilha, por meio de
um pedaço de fio metálico, conforme mostra a figura, a pressão de natureza elétrica
existente nos polos vai agir sobre os elétrons livres do metal, forçando-os a se mover
todos na mesma direção.

Estabelece-se desta forma, através do material condutor, um movimento ordenado de
cargas elétricas, conhecido como corrente elétrica.
Evidentemente, neste tipo de ligação a corrente que passa através do fio não serve
para nada, pois se limita ao movimento do excesso de elétrons de um lado da pilha
para o outro lado onde existe sua falta.
Embora o sentido de circulação dos elétrons e, portanto, da corrente seja do polo que
tem elétrons em excesso (negativo) para o polo que os tem em falta (positivo),
convencionou-se representar a corrente de forma oposta, ou seja, nos diagramas e
mesmo nas explicações que envolvem a corrente, é comum representá-la por setas
que saem dos polos positivos dos geradores e vão em direção aos polos negativos.
Veja figura abaixo:

Esta corrente é denominada convencional e será a que usaremos daqui por
diante.

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 34
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

2. Circuito Elétrico

No caso tomado como exemplo, vemos que a corrente que sai de um dos polos da
pilha deve sempre chegar ao outro polo, ou seja, deve haver um percurso fechado, ou
circuito fechado, para que uma corrente circule (figura abaixo). Este percurso fechado
é conhecido como circuito elétrico.

Entretanto, para que a energia gerada pela pilha possa ser útil, precisamos de um
elemento adicional neste circuito: algum tipo de dispositivo que possa aproveitar a
energia produzida pela pilha.
Formamos então o que se denomina circuito elétrico simples, mostrado na figura
abaixo.

Neste circuito, temos inicialmente um gerador (por exemplo, uma pilha ou bateria) que
torna disponível a energia elétrica, estabelecendo entre seus polos uma diferença de
potencial. Temos, depois, um receptor (por exemplo, uma lâmpada) que recebe a
energia transportada pela corrente elétrica e a transforma em alguma outra forma de
energia. E temos, finalmente, o meio condutor, formado pelos fios que transportam a
energia, servindo de percurso para a corrente elétrica.
Veja então que a corrente que sai de um dos polos do gerador passa pelo receptor,
onde deixa a energia, e depois volta ao outro polo do gerador. Os elétrons que saem
de um dos polos do gerador são os mesmos que chegam, porque o gerador não pode
criar novos elétrons, e aqueles que ele envia ao receptor não são consumidos: eles
simplesmente entregam a energia que transportam.
Isso significa que a quantidade de elétrons que sai dos polos de um gerador é a
mesma que chega de volta ao outro quando o circuito é fechado.

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 35
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

3. Intensidade da Corrente

Uma corrente elétrica será tanto mais intensa quanto maior for a quantidade de cargas
que se movimentarem. A medida da intensidade da corrente é feita em função da
quantidade de cargas que passam em cada segundo por um ponto de um condutor.

Esta intensidade é medida numa unidade denominada ampère,que é abreviada por A.
Como, em algumas aplicações práticas, encontramos correntes muito fracas, bem
menores do que 1 ampère, é comum fazermos sua indicação por submúltiplos do
ampère. Assim, usamos o microampère (A) para indicar correntes de milionésimos de
ampère e o nanoampère (nA) para indicar correntes de bilionésimos de ampère:

1 µA = 0,000001 A e 1 nA = 0,000000001 A

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 36
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

5. EXERCICIOS DE MEMORIZAÇÃO

1 - O que é corrente elétrica?

( ) a) É o estado de concentração de cargas nos pólos de uma pilha.
( ) b) É o campo elétrico no interior de um condutor metálico.
( ) c) É o movimento desordenado de elétrons e prótons através de um material
condutor.
( ) d) É o movimento ordenado de cargas elétricas.
( ) e) Nenhuma das alternativas anteriores.

2 - Num circuito elétrico simples, a corrente flui entre os pólos do gerador,
passando pelo dispositivo alimentado (uma lâmpada), no qual deixa sua energia.
Considerando-se que essa corrente é formada pelo fluxo de elétrons através de
um condutor metálico, podemos dizer que:

( ) a) a quantidade de elétrons antes e depois da lâmpada é a mesma;
( ) b) a quantidade de elétrons antes da lâmpada é maior do que depois;
( ) c) a quantidade de elétrons antes da lâmpada é menor do que depois;
( ) d) não podemos afirmar nada a respeito da quantidade de elétrons que se
movimentam neste circuito;
( ) e) nenhuma das alternativas anteriores.

3 - Num fio metálico passa uma corrente elétrica. Podemos, com certeza, afirmar
que esta corrente elétrica é formada por:

( ) a) um campo elétrico intenso entre os átomos;
( ) b) elétrons que giram em torno dos núcleos dos átomos do metal;
( ) c) elétrons que se deslocam com liberdade através do metal;
( ) d) prótons que saltam entre os núcleos dos átomos do metal;
( ) e) nenhuma das alternativas anteriores.

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 37
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

LIÇÃO 08 – EFEITOS DA CORRENTE ELÉTRICA
Introdução

Quando uma corrente elétrica atravessa determinados meios condutores
(sólidos, líquidos ou gasosos), ela produz certos efeitos, que são utilizados para
se construir uma infinidade de dispositivos usados no dia-a-dia: lâmpadas,
aquecedores de ambientes, motores elétricos, solenoides, relés, alto-falantes,
equipamentos industriais de eletrólise, etc.
Nesta lição analisaremos separadamente cada um dos efeitos da corrente
elétrica: efeito térmico (Joule), efeito fisiológico, efeito químico e efeito
magnético.

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 38
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

1. Efeito Térmico

Não existe um condutor perfeito em condições normais. Quando uma corrente elétrica
atravessa qualquer meio condutor, ela encontra certa dificuldade para passar; ou seja,
o movimento dos elétrons, mesmo nos condutores metálicos, não é totalmente livre.
Para vencer a oposição encontrada na sua passagem, as cargas são obrigadas a
liberar energia. Esta energia se converte em calor, resultando no primeiro importante
efeito que iremos estudar: o efeito térmico.
O efeito térmico ilustrado na figura abaixo, também é conhecido como efeito Joule.

Podemos aproveitá-lo de diversas maneiras. Podemos, por exemplo, usar fios
especiais de materiais (como o níquel-cromo ou Nicromo) que apresentem uma boa
oposição à passagem da corrente para gerar calor. Chuveiroselétricos, aquecedores
de ambiente, ferros de passar roupas, secadores de cabelos aproveitam esse efeito
em elementos de aquecimento.
Indo um pouco além, se o fio condutor tiver um ponto de fusão muito alto, podemos
aquecê-lo pela corrente, a ponto de emitir luz. É assim que funcionam as lâmpadas
incandescentes.

2. Efeito Fisiológico

O corpo humano, composto por substâncias em meio líquido, é condutor de
eletricidade, e seu sistema nervoso é sensível a estímulos elétricos. Isso significa que
a corrente elétrica, quando atravessa nosso corpo, pode causar diferentes tipos de
efeitos e sensações, dependendo de sua intensidade. São os chamados efeitos
fisiológicos. Em pequenas intensidades, a corrente sequer é sentida, no máximo causa
uma sensação de formigamento. No entanto, em intensidades maiores, ela pode
causar a sensação de choque e dor, culminando com a morte nos casos mais graves.

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 39
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

3. Efeito Químico

Quando a corrente atravessa meios em que existem substâncias químicas dissolvidas,
ela pode provocar reações químicas como a eletrólise da água. Fazendo-se uma
corrente passar por ácido sulfúrico dissolvido em água, a água se separa nos seus
elementos formadores (hidrogênio e oxigênio), que podem ser recolhidos em tubos de
ensaio. Esse processo possui vasta aplicação industrial. Além da eletrólise, existem
diversos outros tipos de reações químicas provocadas pela passagem da corrente em
meios específicos.

4. Efeito Magnético

Quando uma carga elétrica se movimenta, em sua volta aparece uma perturbação de
natureza magnética, denominada campo magnético.
Conforme mostra a figura abaixo, este campo é diferente do campo elétrico, tanto pela
forma como se manifesta como pelos seus efeitos.

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 40
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

O campo magnético pode atuar sobre outros campos da mesma natureza e também
sobre materiais conhecidos como “ferromagnéticos”, tais como ferro, níquel, etc.
Como uma corrente elétrica é formada pelo movimento de cargas, em torno de
qualquer meio condutor pelo qual passe uma corrente existe um campo magnético
veja figura abaixo.

Vale observar que este efeito ocorre sempre, independentemente da natureza do meio
por onde a corrente passa: basta que exista a corrente para que ele se manifeste.
Diversos dispositivos de uso prático aproveitam o efeito magnético. Se enrolarmos o
condutor por onde passa a corrente, de modo a formar bobinas, o campo magnético
criado pela corrente pode ser suficientemente forte para atrair objetos metálicos. É
este o princípio de funcionamento dos motores elétricos: os fios enrolados no seu
interior criam forças capazes de movimentar um rotor de metal. Outros dispositivos
que aproveitam este efeito são os relés e solenoides, dos quais falaremos em lições
futuras.

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 41
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

5. EXERCICIOS DE MEMORIZAÇÃO

1 - Em qual dos dispositivos abaixo temos o aproveitamento do efeito térmico da
corrente elétrica?

( ) a) Motores e campainhas.
( ) b) Aquecedores de ambiente e lâmpadas incandescentes.
( ) c) Pilhas e baterias.
( ) d) Computadores e alto-falantes.
( ) e) Nenhuma das alternativas anteriores.

2 - Quais são os únicos efeitos da corrente elétrica que ocorrem sempre?

( ) a) Térmico e químico.
( ) b) Químico e fisiológico.
( ) c) Fisiológico e magnético.
( ) d) Magnético e térmico.
( ) e) Nenhuma das alternativas anteriores.

3 - Que efeito da corrente elétrica é aproveitado nas lâmpadas incandescentes?

( ) a) Fisiológico.
( ) b) Magnético.
( ) c) Térmico.
( ) d) Químico.
( ) e) Nenhuma das alternativas anteriores.

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 42
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

LIÇÃO 09 – RESISTÊNCIA ELÉTRICA
Introdução

Um dos efeitos mais importantes da corrente elétrica é o efeito térmico.
Como foi visto na lição anterior, ele se deve à dificuldade que a corrente tem de passar
por determinados meios. Tal dificuldade é tanto um elemento que afeta o
funcionamento de certos aparelhos quanto um efeito de grande aplicabilidade prática.
Esta lição é totalmente dedicada ao estudo da dificuldade que a corrente encontra ao
passar por certos meios condutores e que é denominada resistência elétrica.
É muito importante dominar esse assunto, presente em praticamente tudo que envolve
eletricidade. Saber como a resistência elétrica se manifesta, quais são os seus efeitos,
quais os componentes especialmente criados para produzir esses efeitos e como
calculá-los são alguns dos conhecimentos indispensáveis ao profissional da área.

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 43
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

1. Definição

Conforme vimos, quando uma corrente atravessa um fio metálico, temos a produção
de calor, que resulta da conversão da energia gasta pelas cargas para vencer a
oposição do condutor metálico. Isso ocorre porque, da mesma forma que não existe
um isolante perfeito, também não existe um condutor perfeito.
Mesmo o melhor metal, ou qualquer outro meio sólido, líquido ou gasoso, não permite
que as cargas o atravessem sem lhes apresentar uma certa oposição. Esta oposição à
passagem da corrente é denominada resistência elétrica.

1.1 Como Medir a Resistência Elétrica

A resistência elétrica, como qualquer outra grandeza, pode ser medida. A quantidade
de oposição à passagem da corrente, ou resistência elétrica, é medida em ohms,
unidade abreviada pela letra grega Ω.
Na prática, encontramos resistências de todos os valores possíveis, algumas muito
grandes ou muito pequenas. Para representar valores muito pequenos e muito
grandes de resistência, adotamos prefixos. Para representar milhares de ohms,
adotamos o “k” (quilo) e, em lugar de dizermos 10.000 ohms, preferimos usar 10
kohms ou 10 kΩ.
Para milhões, adotamos o mega abreviado por “M” e, em lugar de encontrarmos nos
diagramas e livros 12.000.000 ohms, vemos simplesmente 12 Mohms ou 12 MΩ.
A resistência à passagem da corrente que um corpo oferece depende de diversos
fatores, como sua forma, suas dimensões e o material de que ele é feito. Por exemplo,
entre dois fios do mesmo material, com a mesma espessura e comprimentos
diferentes, o mais comprido terá maior resistência veja figura abaixo:

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 44
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

1.2 Resistividade

Cada material se comporta de uma forma diferente quando uma corrente elétrica
circula através dele, pois, entre os materiais em geral, existem bons e maus
condutores. Para classificar os diversos materiais conforme sua capacidade de
conduzir a corrente com maior ou menor dificuldade, usamos o termo resistividade.
A resistividade de um material nos diz o quanto ele apresenta de resistência (ohms)
para cada metro de comprimento e cada metro quadrado (ou centímetro quadrado) de
sua área seccional (figura abaixo)

Quando falamos que um material tem uma resistividadede 2 ohms × m/cm2, significa
que um condutor deste material com 1 metro de comprimento e uma secção
transversal de 1 centímetro quadrado terá uma resistência de 2 ohms.

1.3 Efeito da Temperatura

Com o calor os corpos se dilatam, e isso também tem um efeito sobre a resistência
que eles apresentam. Quando aquecemos um condutor metálico, sua resistência
aumenta, conforme mostra o gráfico veja figura abaixo:

A maioria dos materiais têm sua resistência aumentada com a temperatura, mas
existem substâncias que se comportam de modo diferente. Tais substâncias, quando
expostas a um aumento de temperatura, em vez de terem sua resistência aumentada,
apresentando um coeficiente positivo de temperatura, ou PTC (do inglês Positive
Temperature Coefficient), têm sua resistência diminuída, ou seja, apresentam um
coeficiente negativo de temperatura, ou NTC (do inglês Negative Coefficient
Temperature).
Conforme veremos futuramente, estas substâncias encontram aplicações práticas na
fabricação de diversos tipos de dispositivos elétricos e eletrônicos.

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 45
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

1.4 Resistores

Para muitas das aplicações de uma substância, pode ser importante o fato de ela
apresentar uma certa resistência. Por exemplo, podemos usar um dispositivo que
tenha uma certa resistência elétrica para reduzir propositalmente a intensidade da
corrente num circuito, até que ela atinja um valor desejado.
Por este motivo, um dos componentes eletrônicos mais usados na prática é aquele
que apresenta uma certa resistência fixa: o resistor.
Resistores são componentes cuja finalidade é apresentar uma resistência elétrica.
Na figura abaixo, mostramos diversos tipos de resistores encontrados no mercado,
assim como os símbolos adotados para representá-los.

Resistores de fração de ohm até mais de 20 milhões de ohms podem ser encontrados
em equipamentos elétricos e eletrônicos de todos os tipos.

2. Lei de Ohm

Até o momento nos preocupamos apenas com o aspecto qualitativo da eletricidade e
de seus fenômenos, ou seja, nos preocupamos com a análise de como as coisas
ocorrem e de quais os seus efeitos, sem dimensionar os fenômenos e realizar
cálculos. No entanto, o profissional da área deve estar apto a fazer cálculos que
envolvam fenômenos elétricos. Isso significa que é necessário estudar também o
aspecto quantitativo dos fenômenos e as leis que os regem. É o que faremos a partir
de agora, ao tratar da lei de Ohm.
Conforme estudamos nas lições anteriores, a corrente é o efeito, enquanto a diferença
de potencial, ou tensão elétrica, é a causa da corrente. É a tensão que empurra as
cargas através de um condutor, estabelecendo o fluxo de cargas. Também vimos que,
para passar por um condutor, a corrente precisa vencer a oposição ou resistência do
material.

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 46
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

Sabendo que a tensão é medida em volts (V), a corrente em ampéres (A) e a
resistência em ohms (Ω), como podemos relacionar isso de modo a calcular quanto de
corrente passa por um determinado material que apresenta certa resistência quando
aplicamos uma certa tensão?

O que a lei de Ohm estabelece é que a corrente que passa por um resistor é
diretamente proporcional à tensão. Assim, quando aumentamos a tensão neste
resistor, a corrente aumenta na mesma proporção. É o que está representado pelo
gráfico veja figura abaixo:

Curva característica de um resistor.

Observe que a proporção direta ou linear resulta num gráfico em linha reta. Este
gráfico nos dá o que tecnicamente é chamado de curva característica do resistor.
Uma outra maneira de expressar este comportamento do resistor é dizer que a relação
entre a tensão e a corrente no resistor é constante.
Matematicamente, para possibilitar a realização de cálculos com resistores ou
qualquer condutor que se comporte como um resistor, podemos estabelecer uma
fórmula que traduz a lei de Ohm.

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 47
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

Sendo:

V a tensão no resistor (em volts)
I a intensidade da corrente (em ampères)
R a resistência do resistor (em ohms)

Podemos escrever:

Fórmula 1

Desta fórmula podemos obter duas outras derivadas:

Fórmula 2

Fórmula 3

Usamos a fórmula (1) quando conhecemos a tensão e a corrente e queremos calcular
a resistência.
Usamos a fórmula (2) quando conhecemos a resistência e a corrente e desejamos
calcular a tensão.
E usamos a fórmula (3) quando conhecemos a tensão e a resistência e queremos
calcular a corrente.

Exemplo:

Calcular a resistência de um fio de cobre que, ao ser ligado numa bateria de 3 V, deixa
passar uma corrente de 0,5 A.

Solução: usaremos a fórmula (1), assim:

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 48
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

3 EXERCICIOS DE MEMORIZAÇÃO

1 - Podemos definir resistência elétrica como:

( ) a) facilidade que as cargas elétricas encontram para atravessar um material
condutor;
( ) b) oposição que a corrente elétrica encontra para passar por um material
condutor;
( ) c) campo magnético que se opõe à passagem da corrente por um condutor;
( ) d) concentração de cargas num material condutor;
( ) e) nenhuma das alternativas anteriores.

2 - Se tivermos dois fios de materiais diferentes, do mesmo comprimento e mesma
espessura, podemos afirmar que:

( ) a) o fio de material de maior resistividade tem maior resistência;
( ) b) o fio de material de menor resistividade tem maior resistência;
( ) c) os dois fios têm a mesma resistência;
( ) d) nada podemos afirmar sobre a resistência em função do que foi dito;
( ) e) nenhuma das alternativas anteriores.

3 - A prata é considerada um excelente condutor. Isso ocorre porque:

( ) a) a prata tem maior resistividade que os outros metais;
( ) b) a baixa resistividade da prata permite que os fios deste material tenham menor
resistência;
( ) c) a resistência da prata é nula;
( ) d) a prata oferece maior oposição à passagem da corrente que outros metais;
( ) e) nenhuma das alternativas anteriores.

4 - Façamos agora um teste que envolve algum cálculo. Um pedaço de fio de cobre de
certo comprimento é ligado a uma bateria de 12 V. Constata-se a circulação de uma
corrente de 0,2 ampères. A resistência deste fio calculada a partir da Lei de Ohm é:

( ) a) 6 ohms;
( ) b) 30 ohms;
( ) c) 3,6 ohms;
( ) d) 60 ohms;
( ) e) nenhuma das alternativas anteriores.

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 49
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

LIÇÃO 10 – POTÊNCIA ELÉTRICA
Introdução

O calor gerado pela corrente elétrica em qualquer dispositivo que dela se utilize é um
efeito que precisa ser previsto, tanto para o projeto quanto para o funcionamento de
um dispositivo. Cuidados especiais devem ser tomados para se eliminar este calor,
pois a elevação da temperatura das partes de um equipamento pode comprometer seu
funcionamento e a própria segurança dos operadores.
Todo profissional da área deve saber como calcular o calor gerado pela corrente que
atravessa um resistor ou qualquer elemento que apresente certa resistência.
Conforme vimos, este calor é consequência do efeito térmico, ou efeito Joule,
abordado até aqui em seu aspectoqualitativo.
Nesta lição iremos além, calculando o calor gerado em função da intensidade da
corrente e das demais grandezas envolvidas no processo. Esse cálculo é regido pela
lei de Joule.

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 50
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

1. Energia Elétrica

A energia não pode ser criada, nem destruída, somente transformada. Quando, nas
lições anteriores, analisamos os efeitos da corrente elétrica, vimos que a energia
elétrica proveniente de um gerador pode se transformar em outras formas de energia
como luz, calor, energia mecânica (no caso dos motores), etc.
Dentre essas formas de energia, uma merece especial atenção dos profissionais que
lidam com a eletricidade: a energia térmica.
Calcular a quantidade de energia elétrica que se converte em calor quando uma
corrente atravessa determinado meio condutor é algo que todo profissional do ramo
precisa saber.
Dizemos que um sistema possui energia quando ele tem a capacidade de realizar
algum tipo de trabalho.
Exemplificando, podemos dizer que uma mola contraída possui energia, no sentido de
que ela pode movimentar um relógio ou um brinquedo por certo tempo, ou seja,
realizar um trabalho.
Da mesma forma, uma pilha possui energia armazenada porque ela pode alimentar
uma lâmpada ou qualquer outro dispositivo durante certo tempo, conforme mostra a
figura abaixo:

Energia medida em joules (J).

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 51
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

2. Potência Elétrica

Vamos imaginar uma experiência simples veja figura abaixo:

Ligamos duas lâmpadas, uma mais forte que a outra, em duas pilhas iguais.
Verificamos que a pilha que fornece energia para a lâmpada mais forte (isto é, que
brilha mais) dura menos. Intuitivamente, o leitor já sabe que a lâmpada que brilha mais
é mais potente.
Mas o que significa isso?
Significa que a lâmpada que brilha mais precisa que a pilha lhe forneça energia mais
rapidamente, ou seja, mais energia por unidade de tempo. É este o conceito de
potência: a quantidade de energia que a lâmpada recebe e converte em calor, ou que
a pilha fornece através de uma corrente.

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 52
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

Se a energia é medida em joules (J) e o tempo em segundos (s), podemos medir a
potência pela quantidade de joules fornecidos a cada segundo. Só que, em lugar de
joules por segundo, outra unidade é adotada: o Watt, abreviado por W.
Assim, se uma lâmpada converte 100 joules por segundo de energia em luz, esta
lâmpada tem uma potência de 100 watts, ou 100 W.

É comum o uso de prefixos para indicar múltiplos e submúltiplos do Watt:

Quilowatt (kW) para 1.000 W
Megawatt (MW) para 1.000.000 W
Miliwatt (mW) para 0,001 W
Microwatt (μW) para 0,000001 W
Nanowatt (ηW) para 0,000000001 W

3. Lei de Joule

A quantidade de energia elétrica que se converte em calor num meio que oferece certa
resistência pode ser determinada pela lei de Joule.
Esta quantidade depende da intensidade da corrente que circula pelo meio condutor e
da resistência desse meio. Como a intensidade da corrente depende da tensão e da
resistência, podemos dizer que a quantidade de calor convertido pode ser calculada
conhecendo-se duas quaisquer das três grandezas envolvidas.
Assim, chamando de:

P a potência elétrica convertida em calor (emwatts)
V a tensão aplicada ao circuito (em volts)
R a resistência do circuito (em ohms)
I a intensidade da corrente (em ampères)

Usamos a primeira fórmula (I) quando temos a tensão e a corrente e desejamos
calcular a potência; usamos a segunda quando temos a tensão e a resistência; e
usamos a terceira quando conhecemos a resistência e a corrente.
Exemplo: um fio de resistência de 5 ohms é percorrido por uma corrente de 2
ampères. Qual é, neste condutor, a potência elétrica convertida em calor devido ao
Efeito Joule?

Neste caso temos:
R = 5 ohms
I = 2 ampères
P = ?

A fórmula que usa R e I, que são as grandezas cujos valores conhecemos, é a (III).
Aplicando-a temos:
P = R × I2 = 5 × 22 = 5 × 4 = 20W

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 53
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

3 EXERCICIOS DE MEMORIZAÇÃO

1 - A quantidade de energia recebida ou fornecida por um dispositivo por unidade de
tempo tem o nome de:

( ) a) força elétrica;
( ) b) potência elétrica;
( ) c) energia;
( ) d) corrente elétrica;
( ) e) nenhuma das alternativas anteriores.

2 - Uma lâmpada ligada a uma fonte de alimentação de 12 V é percorrida por uma
corrente de 0,5 ampères. Qual é a potência elétrica que esta lâmpada consome?

( ) a) 6 watts
( ) b) 12 watts
( ) c) 24 watts
( ) d) 60 watts
( ) e) 100 watts

3 - Quando você paga sua conta de eletricidade, você está pagando por:

( ) a) energia elétrica consumida;
( ) b) potência elétrica consumida;
( ) c) força elétrica consumida;
( ) d) tensão elétrica consumida;
( ) e) nenhuma das alternativas anteriores.

4 - Qual é a potência dissipada por um resistor de 10 ohms, ao ser percorrido por uma
corrente de 0,2 A?

5 - Quanto dissipa uma lâmpada de 6 volts cujo filamento tem uma resistência de 12
ohms?

6 - Um resistor de 10 ohms dissipa uma potência de 5 watts. Qual é a corrente que
atravessa este resistor?

7 - Qual é a potência dissipada por um resistor que, ao ser ligado em 110 V, é
percorrido por uma corrente de 0,1 A?

8 - Uma lâmpada de 110 W é alimentada por uma tomada de 110 V. Qual é a corrente
que passa por esta lâmpada?

9 - Qual é tensão de alimentação de uma lâmpada de 12 W que funciona com uma
corrente de 0,5 A?
Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 54
Apostila de Eletricidade
REPRODUÇÃO PROIBID
A - D
IR
EITOS R
ESERVADOS - T
OP TREIN
AMENTOS
TOP TREINAMENTOS AVANÇADOS

Para Cálculos das questões anteriores:

Top Treinamentos Avançados - Curso de Eletrônica Página 55
Apostila de Eletricidade