Eletricidade Basica

Eletricidade Básica

Autoria

Evandro Cantú / IFPR - Câmpus Foz do Iguaçu

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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

Potência elétrica

Indica a quantidade de energia sendo utilizada no circuito, medida em Watts (W). É dada pelo produto entre a tensão e a corrente elétrica.

P = V . I 

ou

P = V2 / R
P = R . I2

Exercício

1. 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?
2. 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?

Associação de Resistores

Podemos obter diferentes valores de resistência interligando resistores entre si. A associação pode ser de resistores em série, paralelo ou mista.

Associação em série de resistores

Num circuito com resistores associados em série a corrente elétrica circula pelos resistores em sequência, portanto, a resistência equivalente é a soma das resistências individuais:

Req. = R1 + R2

Associação em paralelo de resistores

Num circuito com resistores associados em paralelo a corrente elétrica se divide entre os resistores, portanto, a resistência elétrica equivalente é menor que as resistências individuais, e é dada por:

1/Req. = 1/R1 + 1/R2

ou

Req. = R1.R2 / (R1 + R2)

Divisor de Tensão

Quando uma tensão é aplicada sobre resistores em série, a tensão total sobre os dois resistores é igual a somas das quedas de tensão sobre cada resistor.

V = V1 + V2
V = I.R1 + I.R2

ou

V1 = R1/(R1 + R2) . V
V2 = R2/(R1 + R2) . V

Potenciômetros

São resistências variáveis através de um cursor.

Na figura, através de um potenciômetro é possível implementar um divisor de tensão com uma tensão variável Vx obtida a partir do terminal central do potenciômetro.

Sensores baseados em resistência variável para Arduíno

Sensores de luminosidade (LDR) e sensores de temperatura possuem um resistor variável em função da grandeza que estão medindo. Os mesmos podem ser configurados em uma estrutura baseada em um divisor de tensão (como na figura anterior) para fornecer uma tensão variável ao Arduíno.

Aplicativo interessante para smartphones e tablets

ElectroDroid: Permite obter o código de cores para resistores, calcular o equivalente de associação série e paralelo, divisor de tensão, etc.

Medida de tensão e corrente elétrica em um circuito

Voltímetro

Permite medir a tensão elétrica sobre um dispositivo do circuito. As ponteiras do instrumento de medição devem ser conectadas em paralelo com o dispositivo sobre o qual se deseja medir a tensão.

Amperímetro

Permite medir a corrente elétrica circulando em um condutor do circuito. Os terminais do instrumento de medição devem ser conectadas em série com o trecho do circuito no qual se deseja medir a corrente circulando. Note que a corrente deve circular pelo aparelho para que ele possa medi-la.

Corrente continua e corrente alternada

Estes conceitos sobre eletricidade e circuitos valem para Corrente Contínua e Corrente Alternada.

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