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Aula 04 – Manutenção de Computadores II (PROEJA)

Tensão elétrica

As grandezas fundamentais em eletricidade são a tensão elétrica, a corrente elétrica, a resistência elétrica e a potência elétrica. Essas grandezas sempre estão presentes em qualquer circuito elétrico e não podem ser dissociadas.

A tensão elétrica é a diferença de potencial elétrico (d.d.p.) gerada entre dois pontos quaisquer. Essa diferença é responsável por colocar em movimento ordenado as cargas elétricas livres do meio condutor.

O conceito de tensão elétrica pode ser exemplificado fazendo analogia com um reservatório de água, como na Figura abaixo. Nessa figura, o reservatório de água encontra-se em um ponto muito mais alto do que o ponto onde está o homem. Quanto mais alto estiver o reservatório, maior será a força com a qual a água irá fluir em direção ao homem.

Reservatório de água
Reservatório de água

O potencial elétrico funciona do mesmo modo. O reservatório seria o ponto onde haveria a maior concentração de elétrons, e o ponto onde o homem está seria onde há menor concentração de elétrons. Quanto maior for essa diferença de elétrons entre os dois pontos, maior será a diferença de potencial (d.d.p.).

A unidade de tensão elétrica é o volt (V) e a grandeza é representada pela letra V, em maiúsculo, para sinais contínuos e v , em minúsculo, para sinais alternados.

Exemplos:

Uma pilha está carregada eletricamente com 1,5 V.

V = 1,5 V

A tensão residencial no norte do país é de 120 V.

v = 120 V

A tensão elétrica é medida por um equipamento chamado voltímetro. O voltímetro deve ser conectado em paralelo aos dois pontos onde se deseja obter o valor da tensão (Figura abaixo).

Medição de tensão em um circuito
Medição de tensão em um circuito

Corrente elétrica

Continuando com a analogia do reservatório de água, podemos comparar a corrente elétrica com o fluxo de água que flui de um ponto ao outro. A corrente elétrica é o fluxo ordenado de elétrons em um meio que surge a partir de uma diferença de potencial elétrico (d.p.p.).

A intensidade da corrente elétrica depende diretamente do número de elétrons que passam por uma unidade de tempo através de uma região do condutor (Figura abaixo).

Corrente elétrica em um condutor
Corrente elétrica em um condutor

 

A unidade de corrente elétrica é o ampère (A) e a grandeza é representada pela letra I, em maiúsculo, para sinais contínuos e i , em minúsculo, para sinais alternados.

A corrente elétrica é representada convencionalmente pelo símbolo I, original do alemão Intensität, que significa intensidade.

Um ampère (1 A) equivale a 6,2×1018 elétrons atravessando a secção reta de um meio qualquer em um segundo. Esse mesmo número de elétrons transporta uma carga elétrica igual a um Coulomb (1 C).

A quantidade de elétrons de um material define a sua carga elétrica. Se o material tiver elétrons em excesso, sua carga é negativa. Se houver mais prótons que elétrons, a carga é positiva. Cargas de mesmo sinal se repelem e cargas de sinais opostos se atraem. A força de atração ou repulsão entre as cargas é conhecida como força eletrostática, definida pela lei de Coulomb.

Representando essa carga por Q, podemos calcular a intensidade de corrente elétrica pela seguinte fórmula:

Fórmula de intensidade de corrente
Fórmula de intensidade de corrente

 

Como exemplo de corrente elétrica, podemos citar os raios, o vento solar ou o fluxo de elétrons eu um condutor metálico.

A corrente elétrica é medida por um equipamento chamado amperímetro. O amperímetro deve ser conectado em série aos dois pontos onde se deseja obter o valor da corrente (Figura abaixo)

Amperímetro em série no circuito
Amperímetro em série no circuito

Veja uma comparação entre o fluxo de corrente elétrica em um circuito e um sistema hidráulico onde o fluxo de água move uma bomba na figura abaixo.

Comparação
Comparação entre o fluxo de corrente elétrica em um circuito e um sistema hidráulico

Resistência elétrica

A resistência elétrica, na analogia do reservatório de água (Figura acima), poderia ser representada como uma válvula de controle do fluxo de água, com a qual você permitiria que o fluxo fosse máximo ou diminuísse até cessar.

A unidade de resistência elétrica é o ohm Ω e a grandeza é representada pela letra R.

A resistência elétrica é a propriedade do componente ou equipamento eletrônico em se opor à corrente elétrica. O valor da resistência elétrica determina se um material é isolante ou condutor. Quanto maior a resistência elétrica, mais isolante será o material. Da mesma forma, quanto menor a resistência elétrica, mais condutor será o material em relação à corrente elétrica

Materiais condutores permitem que as cargas, os elétrons, se movam com facilidade. Nos materiais isolantes as cargas não podem se mover.

Resistência elétrica em relação aos tipos de materiais
Resistência elétrica em relação aos tipos de materiais

Cada material resiste à corrente elétrica de uma maneira. Isso ocorre porque cada material possui uma resistividade elétrica ρ diferente. O alumínio, por exemplo, é um elemento que possui baixa resistividade. Sua resistividade é de 2,8.10 -8 Ω .m. Esse valor de resistividade indica que o alumínio é um bom condutor. O vidro possui uma resistividade muito grande (1.10 12 Ω . m) fazendo com que ele seja um bom isolante.

Quando dizemos que um material, como o ouro, possui uma resistividade de 2,45.10 -8 Ω .m, significa dizer que uma barra de ouro com 1 m de comprimento (l) e 1 m2 de área de secção reta transversal (A) tem uma resistência de 2,45.10 -8 Ω .m

Medidas do condutor
Medidas do condutor

Utilizamos as medidas de comprimento e área na determinação do valor da resistência porque a resistência de um material irá variar se seu comprimento for maior ou menor e se sua área da seção transversal for maior ou menor.

De acordo com a equação da resistência, a resistência de um condutor de seção reta e uniforme é diretamente proporcional ao seu comprimento e inversamente à área da seção reta.

Onde:
R é a resistência elétrica, em Ω;
ρ (pronuncia-se rô) é a resistência específica do material, em Ω.m;
l é o comprimento do resistor, em m;
A é a área da secção reta transversal do resistor, em m2.

Potência elétrica

Você já deve ter ouvido muitas propagandas sobre produtos eletrônicos nas quais é destacada a potência desses equipamentos (Figuras abaixo). Bons exemplos são os aparelhos de som, os chuveiros e lavadoras que sempre apresentam em destaque sua potência de trabalho.

Esses aparelhos necessitam de energia elétrica para funcionar e, ao receberem essa energia elétrica, transformam-na em outra forma de energia. No caso do chuveiro, por exemplo, a energia elétrica é transformada em energia térmica.

Quanto mais energia for transformada em um menor intervalo de tempo, maior será a potência do aparelho. Dessa forma temos que a potência elétrica é a razão entre a energia elétrica transformada e o intervalo de tempo dessa transformação.

Na utilização de um equipamento elétrico você pode observar que ele esquenta durante seu funcionamento. Esse aquecimento é chamado de efeito Joule e ocorre por causa das colisões entre os elétrons. A energia que é drenada nesse aquecimento é chamada de energia dissipada.

Existem aparelhos que têm como objetivo dissipar toda a energia elétrica e transformá-la em energia térmica. Você consegue se lembrar de algum?

A potência é o produto da tensão pela corrente. Sua unidade de medida é o volt-ampère (VA) e a grandeza é representada pela letra P. Essa potência é também chamada de potência aparente.

A potência aparente é composta por duas parcelas: a potência ativa e a potência reativa. Pode-se fazer uma analogia das potências com um copo de cerveja, onde a parte líquida representa a potência ativa, ou seja, é aquela efetivamente consumida, e a espuma representa a potência reativa, parte necessária para manter a temperatura da parte líquida.

Analogia das potências com o copo de cerveja
Analogia das potências com o copo de cerveja

A potência ativa é aquela efetivamente transformada em potência mecânica, potência térmica e potência luminosa. Sua unidade de medida é o watt (W).

Transformações da potência ativa
Transformações da potência ativa

A potência reativa é a parcela transformada em campo magnético, necessário ao funcionamento de motores, transformadores e reatores. Sua unidade de medida é o volt-ampère reativo (VAr).

Transformações da potência reativa
Transformações da potência reativa

Fator de potência

A potência ativa é uma parcela da potência aparente, ou seja, ela representa uma porcentagem da potência aparente que é convertida em potência mecânica, térmica ou luminosa. Essa porcentagem é denominada de fator de potência.

Fator de potência
Fator de potência

Resumo

A tensão elétrica em um circuito gera o movimento ordenado dos elétrons, criando assim a corrente elétrica. A oposição ao fluxo de corrente é chamada de resistência elétrica e depende das características do material utilizado. A quantidade de elétrons e prótons em um material define se sua carga é positiva ou negativa. Cargas de sinais opostos se atraem e de sinais diferentes se repelem. A resistência é uma propriedade de um elemento eletrônico e a resistividade é uma propriedade de um material. A potência é a energia consumida ou fornecida pelos componentes do circuito. A porcentagem de potência dissipada é chamada de fator de potência.

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