Eletricidade Basica: mudanças entre as edições

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;Lei de Kirchhoff das Malhas: A '''soma das tensões''' (ou quedas de tensões) ao longo de uma '''malha''' é igual a '''zero'''.  
;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.
: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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  I<sub>1</sub> + I<sub>2</sub> - I<sub>3</sub> = 0
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As '''Leis de Kirchhoff''' são utilizadas para a análise de circuitos complexos. Por exemplo, um circuito com duas malhas vai gerar um sistema de equações com duas equações e duas incógnitas.
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==
==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.  
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  
  P = V . I  
ou
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==Energia elétrica==
==Energia elétrica==
A Energia elétrica é a potência elétrica demandada por uma carga durante uma unidade de tempo.  
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).
No sistema internacional a unidade de energia é o '''Joule''' (J).
  1 J = 1 W . s  
  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.
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.
==Prefixos do Sistema Internacional de Unidades==
Muitas '''unidades''' utilizadas em '''eletricidade''' ou ''eletrônica'' são precedidas de '''[https://pt.wikipedia.org/wiki/Prefixos_do_Sistema_Internacional_de_Unidades Prefixos do Sistema Internacional de Unidades]''', seja para para indicar um múltiplo ou submúltiplo da unidade.
===Exemplos===
;Eletrotécnica residencial: Geralmente as tensões são da ordem de uma ou duas centenas de Volts (127 V ou 220 V), as correntes na ordem de dezenas de Amperes (Disjuntores entre 5 A e 40 A) e potências até poucos milhares de Watts (lâmpada 15 W, Televisor 100 W, Chuveiro 5000 W).
;Eletrônica: Geralmente encontramos tensões na ordem de poucos Volts (3,3 V, 5V ou 12 V), correntes na ordem de mili Amperes (1 mA a 100 mA) e potências até poucos Watts (1 mW a 5 W).
:Na eletrônica algumas unidades muito grandes, como a Faraday, assim, usa-se submúltiplos para especificar a maioria dos capacitores utilizados em circuitos eletrônicos, como &mu;F, nF e pF.
;Distribuição de Energia Elétrica: Distribuição em baixa tensão (monofásico 127 V ou 220 V ou trifásico 220 V ou 380 V) e alta tensão 13,8 KV.
;Geração e transmissão de Energia: Alta tensão (trifásica 138 KV, 230 KV, 440 KV, 500 KV, 750 KV) e alta potência (uma turbina de Itaipu 700 MW; a usina toda 14 GW).
:'''Curiosidade''':
::'''Itaipu''' distribui a energia gerada para o Brasil através das linhas de transmissão de '''Furnas'''. São três linhas de transmissão de '''corrente alternada trifásicas''' de 750 KV (60 Hz) e duas linhas de '''corrente contínua''' &plusmn;600 KV.
::As linhas de corrente contínua transmitem a energia que foi gerada pelas turbinas paraguaias, que geram energia trifásica na frequência de 50 Hz e são retificadas para serem transmitidas ao Brasil. Em São Paulo a corrente contínua é transformada novamente em alternada (60 Hz) para ser incorporada ao sistema brasileiro.


==Exercícios==
==Exercícios==
#Determine a corrente elétrica que flui por um resistor de 1 kΩ quando ele é submetido a uma tensão de 5 V.
#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?
#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?
#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 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?
#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?
#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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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 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

  1. Determine a corrente elétrica que flui por um resistor de 1 kΩ quando ele é submetido a uma tensão de 5 V.
  2. Um resistor de 100 Ω é percorrido por uma corrente elétrica de 20 mA. Qual a tensão entre os terminais do resistor, em volts?
  3. 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?
  4. 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?
  5. 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?
  6. 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?
  7. Para o(s) chuveiro(s) do(s) exercício(s) anterior(es), calcule a energia elétrica consumida por um banho de 15 minutos.
  8. 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?
  9. Explique porque num curto circuito temos aquecimento dos fios condutores, o que muitas vezes pode provocar incêndios.
  10. 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)