Eletricidade Basica: mudanças entre as edições
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==Fundamentos e definições == | |||
Conhecer os princípios da eletricidade é fundamental para compreender o funcionamento dos dispositivos eletroeletrônicos. | Conhecer os princípios da eletricidade é fundamental para compreender o funcionamento dos dispositivos eletroeletrônicos. | ||
Nestes disposistivos, a eletricidade é controlada por meio de '''circuitos elétricos''', envolvendo grandezas como '''tensão e corrente elétrica''' e uma série de componentes eletroeletrônicos, como resistores, capacitores, | Nestes disposistivos, a eletricidade é controlada por meio de '''circuitos elétricos''', envolvendo grandezas como '''tensão''' e '''corrente elétrica''' e uma série de componentes eletroeletrônicos, como '''fontes de tensão''', '''resistores''', '''capacitores''', '''transistores''', '''diodos''', '''leds''', '''chaves''', etc. | ||
==Circuito elétrico== | ==Circuito elétrico== | ||
Um '''circuito elétrico''' básico | Um '''circuito elétrico''' básico é formado por uma '''fonte de tensão''' (como uma bateria), uma '''carga''' (ou resistência) e '''fios condutores'''. Nestes elementos, três grandezas elétricas estão envolvidas: | ||
*'''Tensão elétrica''': | *'''Tensão elétrica''': É a diferença de potencial elétrico entre dois pontos, medida em '''Volts (V)'''; | ||
*'''Corrente elétrica''': É a energia elétrica em movimento em um condutor de eletricidade, medida em '''Amperes (A)'''; | *'''Corrente elétrica''': É a energia elétrica em movimento em um condutor de eletricidade, medida em '''Amperes (A)'''; | ||
*'''Resistência elétrica''': É a oposição a passagem de corrente elétrica, exercida pelos condutores e outros dispositivos, como resistores, medida em '''Ohms (&Omega)'''. | *'''[[Resistores|Resistência elétrica]]''': É a oposição a passagem de corrente elétrica, exercida pelos fios condutores e outros dispositivos, como resistores, medida em '''Ohms (Ω)'''. | ||
;Circuito elétrico elementar | |||
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==Lei de Ohm== | |||
Estabelece a relação entre '''tensão''', '''corrente''' e '''resistência''' elétrica. | |||
V = R . I | |||
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R = V / I | |||
I = V / R | |||
==Leis de Kirchhoff== | |||
Baseadas no '''princípio da conservação da energia''', estabelecem princípios fundamentais para a análise de '''circuitos elétricos'''. | |||
;Lei de Kirchhoff das Malhas: A '''soma das tensões''' (ou quedas de tensões) ao longo de uma '''malha''' é igual a '''zero'''. | |||
:Ao percorrer uma malha de um circuito, consideramos as '''tensões''' das '''fontes de tensão''' e as '''quedas de tensão''' sobre os resistores, estas últimas dadas pela '''Lei de Ohm''' aplicadas em cada resistor. | |||
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-V + R<sub>1</sub>I + R<sub>2</sub>I + R<sub>3</sub>I = 0 | |||
:Percorrendo a malha do circuito no sentido horário, que é o sentido indicado da corrente, encontramos a fonte de tensão pelo polo negativo, portanto esta tensão é marcada como negativa. Já as quedas sobre os resistores são marcadas como positivas, pois se dão no sentido da corrente. Como todos os resistores estão em série a corrente que percorre os mesmos é a mesma. | |||
ou isolando V: | |||
V = R<sub>1</sub>I + R<sub>2</sub>I + R<sub>3</sub>I | |||
;Lei de Kirchhoff dos Nós: A '''soma das correntes''' que entram em um '''nó''' é igual a soma das correntes que saem. | |||
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I<sub>1</sub> + I<sub>2</sub> = I<sub>3</sub> | |||
ou | |||
I<sub>1</sub> + I<sub>2</sub> - I<sub>3</sub> = 0 | |||
As '''Leis de Kirchhoff''' são utilizadas para a '''análise de circuitos'''. Por exemplo, um circuito com duas malhas a '''Lei de Kirchhoff das Malhas''' de vai gerar um sistema de equações com duas equações e duas incógnitas. Já a '''Lei de Kirchhoff dos Nós''' é mais indicada na análise de circuitos que apresentam '''fontes de corrente'''. | |||
==Potência elétrica== | |||
A '''potência elétrica''' indica a quantidade de energia utilizada em um dado tempo em um circuito. É medida em '''Watts (W)''' e é dada pelo produto entre a tensão e a corrente elétrica. | |||
P = V . I | |||
ou | |||
P = V<sup>2</sup> / R | |||
P = R . I<sup>2</sup> | |||
==Energia elétrica== | |||
A '''energia elétrica''' é a potência elétrica demandada por uma carga durante uma unidade de tempo. | |||
No sistema internacional a unidade de energia é o '''Joule''' (J). | |||
1 J = 1 W . s | |||
Entretanto, as concessionárias de energia normalmente medem a energia elétrica consumida em '''kWh'''. No caso, o consumo de 1 kWh significa que a carga com potência de 1 kW ligada durante 1 hora. | |||
==Exercícios== | |||
#Determine a corrente elétrica que flui por um resistor de 1 kΩ quando ele é submetido a uma tensão de 5 V. | |||
#Um resistor de 100 Ω é percorrido por uma corrente elétrica de 20 mA. Qual a tensão entre os terminais do resistor, em volts? | |||
#Os valores nominais de uma lâmpada incandescente, usada em uma lanterna, são: 6,0 V; 20 mA. Qual o valor da resistência elétrica do seu filamento? Qual a potência elétrica da lâmpada? | |||
#Suponha que uma lanterna seja alimentada por duas pilhas de 1,5 V cada, organizadas em série, e alimente uma lâmpada de 3 W. Qual a corrente elétrica que irá circular pela resistência da lâmpada. Qual a resistência da lâmpada? | |||
#Suponha que um chuveiro elétrico tenha potência de 4.000 W e será alimentado por tensão elétrica de 127 V. Qual a corrente que irá circular pela resistência elétrica do chuveiro? Qual o valor da resistência do chuveiro? Qual o valor adequado para a corrente do disjuntor para proteger o chuveiro de sobre-correntes? | |||
#Recalcule o exercício anterior supondo que a tensão de alimentação seja 220V. Responda qual nível de tensão seria mais adequado para a instalação elétrica deste chuveiro. Por que? | |||
#Para o(s) chuveiro(s) do(s) exercício(s) anterior(es), calcule a energia elétrica consumida por um banho de 15 minutos. | |||
#Um curto circuito ocorre quando conectamos (involuntariamente ou acidentalmente) os terminais positivo e negativo de uma fonte de tensão. Qual o valor teórico que tende corrente resultante de um curto circuito, considerando que a resistência dos fios condutores é próxima de zero? | |||
#Explique porque num curto circuito temos aquecimento dos fios condutores, o que muitas vezes pode provocar incêndios. | |||
#Explique a função do fio terra, ou aterramento, necessário na carcaça de equipamentos elétricos e eletrônicos. | |||
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[[Usuário:Evandro.cantu|Evandro.cantu]] ([[Usuário Discussão:Evandro.cantu|discussão]]) 14h59min de 30 de agosto de 2021 (-03) | |||
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Edição atual tal como às 16h37min de 4 de abril de 2023
Eletricidade Básica
Fundamentos e definições
Conhecer os princípios da eletricidade é fundamental para compreender o funcionamento dos dispositivos eletroeletrônicos.
Nestes disposistivos, a eletricidade é controlada por meio de circuitos elétricos, envolvendo grandezas como tensão e corrente elétrica e uma série de componentes eletroeletrônicos, como fontes de tensão, resistores, capacitores, transistores, diodos, leds, chaves, etc.
Circuito elétrico
Um circuito elétrico básico é formado por uma fonte de tensão (como uma bateria), uma carga (ou resistência) e fios condutores. Nestes elementos, três grandezas elétricas estão envolvidas:
- Tensão elétrica: É a diferença de potencial elétrico entre dois pontos, medida em Volts (V);
- Corrente elétrica: É a energia elétrica em movimento em um condutor de eletricidade, medida em Amperes (A);
- Resistência elétrica: É a oposição a passagem de corrente elétrica, exercida pelos fios condutores e outros dispositivos, como resistores, medida em Ohms (Ω).
- Circuito elétrico elementar
Lei de Ohm
Estabelece a relação entre tensão, corrente e resistência elétrica.
V = R . I
ou
R = V / I I = V / R
Leis de Kirchhoff
Baseadas no princípio da conservação da energia, estabelecem princípios fundamentais para a análise de circuitos elétricos.
- Lei de Kirchhoff das Malhas
- A soma das tensões (ou quedas de tensões) ao longo de uma malha é igual a zero.
- Ao percorrer uma malha de um circuito, consideramos as tensões das fontes de tensão e as quedas de tensão sobre os resistores, estas últimas dadas pela Lei de Ohm aplicadas em cada resistor.
-V + R1I + R2I + R3I = 0
- Percorrendo a malha do circuito no sentido horário, que é o sentido indicado da corrente, encontramos a fonte de tensão pelo polo negativo, portanto esta tensão é marcada como negativa. Já as quedas sobre os resistores são marcadas como positivas, pois se dão no sentido da corrente. Como todos os resistores estão em série a corrente que percorre os mesmos é a mesma.
ou isolando V:
V = R1I + R2I + R3I
- Lei de Kirchhoff dos Nós
- A soma das correntes que entram em um nó é igual a soma das correntes que saem.
I1 + I2 = I3
ou
I1 + I2 - I3 = 0
As Leis de Kirchhoff são utilizadas para a análise de circuitos. Por exemplo, um circuito com duas malhas a Lei de Kirchhoff das Malhas de vai gerar um sistema de equações com duas equações e duas incógnitas. Já a Lei de Kirchhoff dos Nós é mais indicada na análise de circuitos que apresentam fontes de corrente.
Potência elétrica
A potência elétrica indica a quantidade de energia utilizada em um dado tempo em um circuito. É medida em Watts (W) e é dada pelo produto entre a tensão e a corrente elétrica.
P = V . I
ou
P = V2 / R P = R . I2
Energia elétrica
A energia elétrica é a potência elétrica demandada por uma carga durante uma unidade de tempo.
No sistema internacional a unidade de energia é o Joule (J).
1 J = 1 W . s
Entretanto, as concessionárias de energia normalmente medem a energia elétrica consumida em kWh. No caso, o consumo de 1 kWh significa que a carga com potência de 1 kW ligada durante 1 hora.
Exercícios
- Determine a corrente elétrica que flui por um resistor de 1 kΩ quando ele é submetido a uma tensão de 5 V.
- Um resistor de 100 Ω é percorrido por uma corrente elétrica de 20 mA. Qual a tensão entre os terminais do resistor, em volts?
- Os valores nominais de uma lâmpada incandescente, usada em uma lanterna, são: 6,0 V; 20 mA. Qual o valor da resistência elétrica do seu filamento? Qual a potência elétrica da lâmpada?
- Suponha que uma lanterna seja alimentada por duas pilhas de 1,5 V cada, organizadas em série, e alimente uma lâmpada de 3 W. Qual a corrente elétrica que irá circular pela resistência da lâmpada. Qual a resistência da lâmpada?
- Suponha que um chuveiro elétrico tenha potência de 4.000 W e será alimentado por tensão elétrica de 127 V. Qual a corrente que irá circular pela resistência elétrica do chuveiro? Qual o valor da resistência do chuveiro? Qual o valor adequado para a corrente do disjuntor para proteger o chuveiro de sobre-correntes?
- Recalcule o exercício anterior supondo que a tensão de alimentação seja 220V. Responda qual nível de tensão seria mais adequado para a instalação elétrica deste chuveiro. Por que?
- Para o(s) chuveiro(s) do(s) exercício(s) anterior(es), calcule a energia elétrica consumida por um banho de 15 minutos.
- Um curto circuito ocorre quando conectamos (involuntariamente ou acidentalmente) os terminais positivo e negativo de uma fonte de tensão. Qual o valor teórico que tende corrente resultante de um curto circuito, considerando que a resistência dos fios condutores é próxima de zero?
- Explique porque num curto circuito temos aquecimento dos fios condutores, o que muitas vezes pode provocar incêndios.
- Explique a função do fio terra, ou aterramento, necessário na carcaça de equipamentos elétricos e eletrônicos.
Evandro.cantu (discussão) 14h59min de 30 de agosto de 2021 (-03)
