ELETRICIDADE BÁSICA - TEXTO



ELETRICIDADE

CIRCUITO ELÉTRICO – é o conjunto de elementos percorridos pelas cargas elétricas (nos sólidos, a carga é transportada pelos elétrons). As cargas ganham energia nos geradores e a deixam nos receptores.


GERADOR ELÉTRICO –  é o equipamento que transforma uma forma de energia (E) não elétrica em energia elétrica, que energiza as cargas elétricas. Exemplo de gerador: o alternador do automóvel, a pilha, a bateria.



RECEPTOR ELÉTRICO – é o que transforma a energia elétrica, transportada pelas cargas elétricas, em uma outra forma de energia, não elétrica  (mecânica, luminosa, térmica etc).

















            CONDUTOR ELÉTRICO – pode ser entendido como um elemento do circuito elétrico, que tem a função de transportar as cargas elétricas entre o gerador e o receptor. Como adjetivo, é o material no qual as cargas são muito facilmente postas em movimento. É o caso dos metais, cujo tipo que mais facilmente transporta as cargas elétricas é a prata, seguida do cobre, do ouro e do alumínio.


CARGA ELÉTRICA - Quando um corpo neutro perde ou ganha elétrons, passa a ter “carga elétrica” (Q) que mede o desequilíbrio entre a quantidade de elétrons e de prótons do corpo em questão. A unidade da carga elétrica é o COULOMB, C, correspondente a uma quantidade de 6,28 x 1018 (6280000000000000000) elétrons.

POTENCIAL ELÉTRICO – Quando um corpo neutro perde ou ganha elétrons, passa a ter “carga elétrica” e tem então a capacidade energizar elétrons próximos, atraíndo-os ou repelindo-os. Essa capacidade é chamada potencial elétrico.

TENSÃO ELÉTRICA - O sentido e a intensidade do movimento da carga elétrica são determinados pela diferença de potencial a qual esta carga estiver submetida. A diferença de potencial (ddp) é também chamada tensão e também por força eletro-motriz, por ser a mesma responsável pelo movimento das cargas elétricas. A grandeza tensão elétrica é simbolizada pelas letras V (geral), E (fontes) ou U (nos receptores).
A unidade de tensão elétrica é o VOLT - V. Uma unidade de volt é igual à energização de um joule (J - unidade de energia) para cada coulomb (C - unidade de carga), ou seja V=E/Q Como a tensão é quantidade de energia por carga, quanto maior a tensão, maior a potência transferida.


O instrumento medidor de tensão é o voltímetro. Para fazer a medição os terminais ou ponteiras desse medidor devem ser ligadas nos terminais do circuito em teste. Tal ligação se chama paralela.
















CORRENTE ELÉTRICA – o fluxo de cargas elétricas se chama corrente elétrica, cuja intensidade no tempo (coulombs por segundo) se simboliza pela letra maiúscula I.  Então I=Q/t.
Como as cargas transportam energia, quanto maior for a corrente, maior a potência transferida.
A unidade de intensidade de corrente é o AMPÈREA – equivalente a um coulomb por segundo.
O instrumento medidor de corrente é o amperímetro.  Esse instrumento para ser instalado, precisa que o circuito a ser testado seja interrompido e religado através dos terminais, ou ponteiras, do medidor. Tal ligação se chama ligação série.

Os condutores elétricos precisam ser mais grossos quando conduzem maior valor de corrente elétrica.
















POTÊNCIA ELÉTRICA – A carga elétrica exige energia para fluir por um circuito que lhe impõe dificuldade ao fluxo. A quantidade de energia transferida a cada unidade de tempo é chamado potência elétrica, simbolizada pela letra maiúscula P.

Como cada unidade de carga transporta uma quantidade de energia numericamente igual à tensão do gerador (tensão=energia por carga) e como a intensidade de corrente é a quantidade de cargas por segundo (corrente=carga por tempo), tem-se que a potência ( que é a energia transportada por tempo) fica igual ao produto da tensão pela corrente.

A unidade de potência é o WATT – W  ( pronuncia-se uót) , equivalente à transferência de energia de um joule a cada segundo, ou joule por segundo.
O instrumento medidor de potência é o wattímetro.












A relação entre potência, corrente e tensões é:   P = V*I
                              
Se dois equipamentos, de mesma potência, funcionam com diferentes tensões, apresentam diferentes correntes, sendo menor corrente no de maior tensão.


Outras unidades de potências e suas equivalências

- cavalo-vapor – cv         1cv=736
- horse-power – hp         1hp=746W
- BTU/h                     1BTU/h= 293,3W



ENERGIA ELÉTRICA – A energia transferida por um equipamento ou circuito elétrico é dependente da potência de tal equipamento e do tempo de funcionamento.                              

E = P*t       Sendo  E a energia em joule (J) ;
                                     P a potência em watt (W);
                                     t o tempo em segundo (s).


Para a cobrança da energia elétrica são usadas outras unidades: para energia o quilowatt-hora (kWh), para a potência o quilowatt (kW) e para o tempo a hora (h). 

A conversão de joule para quilowatt hora é conseguida pelo produto do valor em joule por 3600000.


RESISTÊNCIA ELÉTRICA – Ao se aplicar uma diferença de potencial (tensão) aos extremos de um circuito elétrico, há um fluxo de cargas, cuja intensidade (corrente) depende não só da tensão aplicada, mas também de uma característica do circuito, chamada resistência elétrica. A resistência elétrica é simbolizada pela letra maiúscula R.
A grandeza resistência equivale à razão entre a tensão aplicada e a corrente que flui (V/I). A unidade de resistência elétrica é o OHMΩ . Cada ohm (Ω) é o valor de tensão necessária (em volt –V) para produzir um ampère (1A)
       
A relação entre corrente, tensão e resistência chama-se lei de OHM:    V= R*I
              
O instrumento medidor de resistência elétrica se chama ohmímetro. Um ohmímetro só pode ser ligado a um circuito que não esteja energizado.





Obs. 1: Os amperímetros precisam ser ligados de modo a formar com o circuito medido um só percurso de corrente (chama-se associação série) e para não alterar a corrente medida, têm resistência elétrica baixíssima. Tal característica faz com que a ligação de um amperímetro diretamente a uma fonte de tensão produza grande corrente, sendo um grande risco de graves acidentes.

Obs.2: Se uma mesma resistência é ligada a diferentes valores de tensão, terá então diferentes correntes, proporcionais aos valores de tensão.

Obs. 3: Ao atravessar uma resistência, as cargas têm sua energia elétrica transformada em térmica por um efeito que recebe o nome de efeito Joule e tem uma potência de P= R*I².  Essa é a forma pela qual se determina a potência perdida em um condutor de resistência R, pelo qual flui uma determinada corrente I.

RESISTIVIDADE -  A resistência em cada unidade de comprimento e de área de secção transversal é chamada resistividade ou resistência específica. Tal valor varia conforme o material. Essa grandeza é simbolizada pela letra grega ρ (rô). A resistência é tão maior quanto maior for o comprimento e menor for a área da secção.

                    R= ρ L/S           onde L é o comprimento e S a área de secção. O  de ρ  sendo em  Ωmm²/m , o comprimento L deve estar em metro e a área em milímetro quadrado.

RESISTOR – é o nome do dispositivo fabricado para fornecer resistência elétrica.










Obs.:O elemento resistivo do chuveiro elétrico seria mais apropriadamente chamado resistor, pois é um dispositivo e não uma grandeza.

O resistor é utilizado para :
1- produzir calor;
2- limitar corrente;
3- dividir tensão;
4- dividir corrente.

A seguir vêm-se as fórmulas pelas quais se calculam os valores de resistência  e de potência do resistor para cada aplicação. O valor de resistência encontrado deve ser o valor a ser utilizado e o valor de potência encontrado deve ser o mínimo para o resistor a ser usado, então a potência do resistor pode ser maior que a calculada.

1- Como produtor de calor, é necessário conhecer a potência térmica desejada, P,  e a tensão disponível, V. O valor da resistência será dado por R = V² / P   

2- Como limitador de corrente, basta conhecer a tensão disponível , V,  e a corrente I desejada: R=V/I   

3- Como divisor de tensão o resistor deve ser calculado a partir dos valores de tensão disponível VT , da tensão desejada VR , e da corrente desejada IR.   :  RS=(VT-VR) / IR 

4- Para ser usado como divisor de corrente, deve ser levado em conta o valor de tensão total, de corrente total e da corrente desejada: R­P = VT / (IT-IR)  

Sempre que flui corrente por uma resistência é produzido calor na taxa de, e isso é aproveitado nos dispositivos limitadores de corrente.

SOBRECORRENTE E CURTO-CIRCUITO

Os valores de corrente que estão acima do valor nominal para o circuito são considerados sobrecorrente, que  produz calor (P = R I² ) e temperatura acima do suportado pelo circuito, o que pode levar a danos e destruições. Além do calor, a corrente elétrica está associada a campos magnéticos, que produzem forças que podem vir também a provocar destruições nos circuitos elétricos.

              Se os terminais de um gerador são interligados pelos elementos que deveriam servir apenas de condutores para a energia a ser usada nos receptores elétricos, então a sobrecorrente resultante é considerada um curto-circuito.
 Para evitar os danos provenientes das sobrecorrentes, as mesmas devem ter sua duração limitada, o que é feito pelos fusíveis e pelos disjuntores.

FUSÍVEL
Fazendo uso do calor produzido pelo fluxo da corrente, é fabricado um elemento de material e dimensões controladas de modo que o calor produzido pela passagem de corrente de determinado valor o faz fundir, interrompendo a corrente: é o fusível. A função do fusível é impedir a continuidade da corrente de valor acima daquele para o qual foi fabricado, interrompendo-a em um tempo tão curto que não chega a destruir os circuitos pelos quais fluia antes do aumento. A fusão do fusível o destrói fazendo com que deva ser substituído.






DISJUNTOR

Esse elemento também funciona baseado na temperatura desenvolvida pela passagem da corrente, embora também use outro princípio de funcionamento, chamado magnético. O disjuntor tem a mesma função do fusível, que é limitar o tempo de passagem da corrente com valor acima do normal. Tem a grande vantagem de ser rearmável, ou seja após o uso ele pode voltar a ser usado.














CORRENTE CONTÍNUA E ALTERNADA
Os geradores que energizam as cargas impelindo-as sempre no mesmo sentido são chamados geradores de corrente contínua (CC ou DC). Esses geradores têm pólo positivo e pólo negativo definidos e fixos. É o caso das pilhas e baterias.
Os geradores que energizam as cargas de invertendo periodicamente o sentido do movimento imposto, são chamados geradores de corrente alternada (CA ou AC). É o caso dos alternadores.
Nesses geradores não se tem um pólo positivo e um negativo fixos como no caso dos geradores de corrente contínua e sim pólos que se invertem periodicamente. Nesses, chamam-se os pólos, ou terminais, de A e B, ou de 1 e 2. Há ainda a denominação fase e neutro, embora essa denominação se justifique mais nos sistemas em que há mais de uma tensão, como ocorre nos sistemas trifásicos usados para a distribuição de energia elétrica.
FREQÜÊNCIA - A quantidade de vezes que a tensão ou a corrente completa um ciclo de alternância a cada segundo é denominada freqüência, simbolizada pela letra minúscula f. A unidade da freqüência é o hertz – (Hz). O instrumento medidor se chama freqüencímetro.



EXEMPLOS: A freqüência da tensão das tomadas do Brasil, Colômbia e Equador, bem como na América do Norte é de 60Hz, Nos demais países da América do Sul e também em Portugal, Inglaterra, e outros países da Europa, a freqüência é de 50Hz.
Obs.: um motor de indução tem sua velocidade de giro dependente diretamente da freqüência. Dessa forma, um motor feito para 60Hz, gira 16,7% menos se for ligado em freqüência de 50H.

PERÍODO – O tempo de duração de um ciclo é chamado período, simbolizado pela letra maiúscula T. A unidade de sua medida é o segundo – (s)
A relação entre período e freqüência é: f = 1/T

VALOR MÁXIMO E VALOR EFICAZ – A tensão alternada produzida pelos alternadores tem formato senoidal com valor máximo maior que o valor eficaz, que caracteriza essa tensão. O valor máximo é igual ao produto da tensão eficaz por raiz de dois : VMAX=VEF*√2
FASE E NEUTRO - O sistema de distribuição de energia elétrica aos usuários residenciais é feito em tensão alternada, através de quatro condutores, sendo um neutro e três fases. A tensão entre o neutro e qualquer fase (chamada tensão de fase) é de 127V enquanto a tensão entre duas fases (chamada tensão de linha) é 220V.
A relação entre a tensão de linha VL e a tensão de fase VF  é dado por  VL=VF*√3
ATERRAMENTO – Por uma questão de proteção contra as descargas atmosféricas e também como forma de melhor equilibrar a tensão das fases, o condutor neutro é aterrado, tanto nas ruas quanto nas próprias residências, próximo ao ponto de medição através de uma haste de aterramento, de aço cobreado.
Na mesma haste de aterramento se liga o condutor “terra” ou PE (protection earth), que deve percorrer toda a instalação da residência para que todos os equipamentos ligados à rede elétrica possam ser ligados também ao condutor de aterramento. Para a proteção dos usuários contra contatos indiretos, todos os equipamentos elétricos com carcaça metálica devem ser aterrados. A falta do aterramento não altera o funcionamento do equipamento.


SISTEMA MONOFÁSICO E TRIFÁSICO
A tensão alternada é a usada na geração e na distribuição da energia elétrica.
Na distribuição de energia em baixa tensão é usado um sistema trifásico, composto por três tensões alternadas seqüenciadas interligadas através de um de seus terminais. O ponto comum de interligação das três tensões se chama neutro e os outros três pontos se chamam fases. Então há três fases e um neutro e esse terminal neutro é aterrado por proteção contra descargas atmosféricas.
Dependendo do circuito a ser alimentado pode-se usar somente uma fase e o neutro ( em Campos, isso significa tensão de 127V), duas fases (220V) ou as três fases (também 220V, pois só se mede tensão entre dois pontos). A ligação às três fases é usada em equipamentos como motores trifásicos, usados na indústria.
Há muitas cidades em que a tensão medida entre fase e neutro (chamada tensão de fase) é 220V e a tensão medida entre duas fases (chamada tensão de linha) é de 380V.
O sistema trifásico é usado principalmente nas indústrias, para alimentar equipamentos como o motor de indução trifásico.

INSTALAÇÃO ELÉTRICA PREDIAL BÁSICA.
Nas instalações básicas há as tomadas, as luminárias e os interruptores. Os condutores que são ligados a esses elementos são:

Nas tomadas (de uso geral- 127V) :
- terra (verde ou verde-amarelo);
- neutro (azul claro);
- fase ( outra cor, vermelho por exemplo)



Nos interruptores :
- fase;
- retorno (preferencialmente cor diferente das outras, mas pode ser a mesma da fase).

Nas luminárias:
- retorno;
- neutro;
- terra, a ser ligado na carcaça da luminária se for metálica.




MOTOR ELÉTRICO – os motores elétricos mais comuns são:
1-       Motor CC ou de corrente contínua;
2-       Motor universal;
3-       Motores de corrente alternada tipo “de indução assíncrono”.

1-         MOTOR DE CORRENTE CONTÍNUA – CC -Esse motor só funciona alimentado por tensão contínua e tem seu sentido de rotação definido pela polaridade da tensão aplicada. A força e a velocidade de rotação é definida pela sua construção e pelo valor da tensão aplicada: quanto maior a tensão, mais rápido giram.
Com exceção do tipo usado em computador, chamado motor de passo, esses motores usam dispositivos chamados comutadores ( compostos por escova e coletor) , que por terem grande atrito e temperatura, exigem manutenção freqüente. A facilidade de controlar sua velocidade era o que tornava seu uso comum, porém hoje há meios de se controlar a velocidade dos motores de corrente alternada, o que faz com que o uso dos motores CC fique cada vez mais restrita aos motores de pequenas máquinas e eletroeletrônicos.
2-         MOTO UNIVERSAL – Pode ser alimentado tanto em corrente contínua quanto em corrente alternada. Tem ótima força de giro de partida (torque de partida) é aplicado em aspirador de pó, liquidificador, batedeira, enceradeira, máquinas manuais como furadeira, esmerilhadeira, serras para madeira ou pedras, britadeiras etc
       Esses motores também usam comutador e por isso também exigem manutenção freqüente.
3-         MOTOR DE CORRENTE ALTERNADA – CA - Esse motor só funciona alimentado por tensão alternada e tem seu sentido de rotação definido pela sua construção. A força de giro é função do valor da tensão aplicada e de sua freqüência. A velocidade de rotação é também função da freqüência da tensão aplicada. O tipo mais comum é o de indução assíncrono, que pode ser monofásico e trifásico.
3-1 MOTOR DE INDUÇÃO MONOFÁSICO – Motor elétrico que só funciona em tensão alternada: uma única tensão e por isso só precisa de dois terminais de tensão. Esse tipo é o usado nos ventiladores e bombas d’água. O sentido de rotação desse motor é definido por sua montagem. Esse motor precisa de um sistema para permitir sua partida, o que em alguns casos utiliza dispositivos adicionais, como o capacitor de partida e a chave centrífuga, dispositivos esses sujeitos a defeitos que fazem com que esse tipo de motor tenha uma freqüência maior de manutenção que o outro tipo, o trifásico.
3-2 MOTOR DE INDUÇÃO TRIFÁSICO – Nesse tipo são necessárias três fases para o funcionamento. O sentido da rotação do motor trifásico se inverte bastando para tal que se troquem de posição duas das três fases que o alimentam.
O motor trifásico é melhor que o monofásico, pois é menor, mais leve, é mais barato, tem menor corrente e além de tudo isso, não precisa de acessórios de partida, o que faz com que precise de menos manutenções que o monofásico.
No motor trifásico a falta de uma das fases provoca aumento da corrente caso já esteja em giro. No caso de estar parado, a corrente aumentará ainda mais, além de não girar. Em ambos os casos há risco de queima do motor.

TIPOS DE INTERLIGAÇÃO ENTRE ELEMENTOS: SÉRIE E PARALELO
Conforme a maneira como se interligam receptores ou geradores, esses formam circuitos do tipo série ou do tipo paralelo.
SÉRIE
O tipo série é constituído por vários elementos que se ligam formando uma única passagem da corrente, que então flui com um mesmo valor por todos os elementos.
IT=I1=I2=I3= IN
A tensão total é igual à soma das tensões dos vários elementos que compõem a série.
VT=V1+V2+V3+VN
Em função disso, a resistência total é a soma das componentes.
RT=R1+R2+R3+RN
- Em uma instalação elétrica residencial os interruptores estão ligados em série com as lâmpadas por eles acionadas.


PARALELO
O tipo paralelo é constituído por vários caminhos para a passagem das cargas, todos com um mesmo ponto de saída e um mesmo ponto de chegada. Assim todos os caminhos estão sob mesma tensão.
A corrente total que entra no circuito é igual à soma das correntes dos elementos que compõem o circuito.
IT=I1+I2+I3+IN
A tensão que alimenta o circuito como um todo, alimenta também cada elemento do circuito.
VT=V1=V2=V3=VN
O inverso da resistência total é igual à soma dos inversos das resistências componentes.
1/RT=(1/R1)+(1/R2)+(1/R3)+(1/RN)     Fazendo de dois a dois, fica RT = R1R2 / ( R1R2)

- Em uma instalação elétrica residencial, as tomadas estão ligadas em paralelo umas com as outras.





MAGNETISMO
O magnetismo é uma das forças básicas da natureza. Tem a propriedade de atrair o ferro. Tal força está presente nos ímãs e também na corrente elétrica.
Cada lado do ímã é chamado pólo. O pólo norte é aquele que aponta para o norte geográfico se o ímã puder girar livremente, ficando então o pólo sul naturalmente apontando para o pólo geográfico sul*.

ELETROÍMÃS
A corrente elétrica apresenta em torno de si um campo magnético que se alinha e se concentra se a corrente faz um percurso helicoidal. Tal percurso helicoidal é conseguido ao se enrolar o condutor (precisa ser com capa ou esmaltado) como a linha de um carretel, não necessariamente em várias camadas.
Ao se enrolar assim o condutor forma-se um solenóide ou bobina ou ainda eletroímã. Tal eletroímã tem um poder magnético que depende diretamente do valor da corrente elétrica conduzida e do seu número de voltas, ou de espiras. A presença de um núcleo de ferro também auxilia no aumento do poder magnético.  
A posição dos pólos norte e sul do eletroímã depende do sentido em que a corrente flui em torno do eixo da bobina. Olhando-se a bobina por uma das pontas do seu eixo, se a corrente gira em sentido horário enquanto se afasta do observador, então o observador está do lado norte da bobina, caso contrário está do lado sul. No desenho da bobina mostrada à direita, se o negativo da tensão fosse ligado ao terminal da esquerda, e o positivo ao outro lado, então o norte ficaria do lado esquerdo e o sul do lado direito.


Com o eletroímã forma-se um dispositivo com o qual é possível então criar movimento retilíneo a partir da energia elétrica, e dessa forma fabricam-se:
- Válvulas solenóides – dispositivos de controle de fluxo de líquidos e gases, com condição aberta ou fechada dependente da tensão elétrica aplicada em seu eletroímã.



- Relé ou contator elétrico – elemento chaveador elétrico (interruptor) cuja condição aberta ou fechada depende da tensão elétrica aplicada em seu eletroímã.





- Motor elétrico – com exceção de motores eletrostáticos experimentais, todo motor elétrico funciona baseado em eletroímãs.

OS ELETROÍMÃS EM CORRENTE ALTERNADA.
Ligados em CA, os eletroímãs também produzem campo magnético, só que alternado como a corrente, trocando periodicamente os pólos norte e sul entre si. Dependendo da peça a ser atraída, o campo alternado atuará de forma similar ao campo contínuo.
INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA
O campo magnético variável, como o alternado, apresenta a propriedade de energizar as cargas elétricas dos condutores próximos colocando-as em movimento, ou induzindo-as ao movimento. Tal campo nesse caso se chama campo indutor.
Se uma barra metálica, de ferro, por exemplo, for exposta ao campo indutor, terá as suas cargas elétricas livres postas em movimento, produzindo então através dessa barra uma corrente elétrica (corrente induzida) que produzirá seu aquecimento.
- Em manutenção mecânica há uma aplicação importante desse princípio: o aquecedor indutivo. Tal aquecedor é um equipamento elétrico que tem a função de aquecer peças metálicas, principalmente rolamentos, dilatando-os para facilitar sua montagem e desmontagem.
INDUTOR
A bobina quando alimentada por tensão alternada pode ter portanto outras aplicações que não sejam a de eletroímã e nessas ocasiões recebe a denominação de INDUTOR
TRANSFORMADOR
Se dois indutores forem montados em um mesmo núcleo, forma-se um transformador. Quando um dos indutores é alimentado por tensão alternada recebe o nome de primário do transformador e induz movimentos de cargas elétricas no outro indutor, chamado de secundário do transformador. A movimentação das cargas no secundário dá origem a uma tensão nos seus terminais, chamada tensão secundária.















A tensão secundária depende da tensão primária e dos números de voltas (ou espiras) tanto de um quanto do outro indutor.
O transformador é usado tanto para gerar tensão:
-  maior que a aplicada no primário, sendo chamado de transformador elevador;
-  menor que a aplicada no primário, seu nome então é transformador abaixador
No secundário do abaixador, a capacidade de corrente é maior que a solicitada no primário.
Já no transformador elevador a corrente do primário é maior que a do secundário.
 
Essa é uma aplicação em manutenção mecânica, pois as máquinas de solda elétrica têm alta corrente para fazer a soldagem, e essa alta corrente é muito superior ao valor solicitado pela máquina à tomada que a energiza, pois a máquina de solda elétrica é basicamente um transformador abaixador. Então o secundário do transformador abaixador da máquina de solda tem tensão bem menor que a do primário (nem dá choque, se a máquina estiver normal) enquanto a corrente possível é bem maior que a que circula no primário.
Nas ruas vemos transformadores nos postes. Esses são abaixadores, de 13800V para 127V e 220V

REATÂNCIA E IMPEDÂNCIA
Quando alimentados por tensão alternada, os eletroímãs apresentam um efeito similar ao da resistência, que reduz o valor da corrente elétrica: chama-se reatância indutiva, representada por XL e que também tem como unidade o ohm, Ω (como a resistência).
A reatância difere da resistência por várias razões, entre elas o fato de que seu valor varia em função da freqüência da tensão.
Assim, além da resistência, o condutor caso esteja em forma de bobina apresenta também a reatância como razão entre tensão e corrente. A razão entre tensão e corrente resultante, já que há tanto resistência quanto reatância, é chamada impedância, simbolizada por Z e medida também na unidade ohm, Ω .
Se o núcleo das bobinas for de ferro, concentra o campo magnético criado pela corrente, produzindo um eletroímã mais forte. O núcleo também altera a impedância da bobina, produzindo uma impedância muito maior que sem núcleo.



 
EXERCÍCIOS


1)    Determine a quantidade de energia dada a 15C por um gerador de 1,5V  E=VQ=1,5x15=22,5J
2)    Qual o valor de tensão é necessário para doar 1200J a um total de carga de 100C ? V=E/Q=1200/100=12V
3)    Quantos coulombs são necessários para transportar 48000J a partir de uma fonte de 12V ? Q=E/V=4800/12=400C
4)     Em um dado gerador, Cada três unidades de carga que fluem por um dado gerador recebem 24J de energia. Qual o valor de tensão desse gerador? V=E/Q=24/3=8V
5)    Qual o valor de corrente de um aquecedor de 2800W que funciona em 220V ? I=P/V=2800/220=12,7272A
6)    Qual o valor de tensão necessário para que uma corrente de 10A transporte 1500W ?  ? V=P/I=1500/10=150V
7)    Com 4A e 120V, qual o valor de potência transferida pelas cargas? P=VxI=120x4=480W
8)    Determine a potência total de uma residência em que estão ligadas 8 lâmpadas de 18W , um computador de 200W e um aquecedor de 1100W. P=8x18+200+1100=1444W
9)    Quantos reais custará a energia mensal (30 dias) de uma residência cuja potência total é de 4500W ligados por 8 horas por dia, considerando R$0,60 por kWh ?  Custototal=Energia x custounitário=Potência x tempo x custo unitário = 4,5 x 8 x 30 x 0,6 = 648 reais
10) Qual o valor de resistência de um circuito alimentado por 6V e percorrido por 0,05A? R=V/I=6/0,05=120 Ω
11) Converta para ampère os valores a seguir:
a.    400mA   0,4A
b.    800μA    0,0008A
c.    2,3kA  2300A

12) Converta para coulomb os valores a seguir:
a.    120mC 0,12C
b.    80μC 0,00008C
c.    2300μC 0,0023C

13) Calcule a corrente de uma lâmpada de 2Ω ligada a uma bateria de 9V. I=V/R=9/2=4,5A
14) Calcule a tensão necessária para fazer fluir 20A na lâmpada de 2Ω. V=RxI=2x20=40V
15) Determine a resistência de um circuito que ligado a 24V é percorrido por corrente de 0,15A. R=V/I=24/0,15=160Ω
a.    Qual o valor da potência desenvolvida no circuito da questão anterior? P=VxI=24x0,15=3,6W
b.     Qual o valor da potência transferida pelo gerador ao circuito receptor? É a mesma absorvida pelo circuito, já que considera-se até aqui o gerador ideal : 3,6W
c.    Qual o valor da energia transferida pelo gerador ao circuito receptor ao longo de 30s? E=Pxt=3,6x30=108J
d.    Considere um chuveiro de 6000W ligado durante 30min. Determine a energia consumida (em joules) ao longo do tempo considerado.   E= Pxt=6000x30x60=10800000 J
16) Calcule a corrente de cada um dos elementos a seguir:
a.    Chuveiro de 6000W em 220V   I=P/V=6000//220=27,2727A
b.    Chuveiro de 6000W em 127V  I=P/V=6000/127=47,24409A
c.    Aquecedor de 1500W em 220V  I=P/V=1500/220=6,8181A
d.    Aquecedor de 1500W em 127V  I=P/V=6000/127=11,818A


17) Usando a tensão e a corrente, calcule a resistência de cada elemento da questão anterior
a.       R=V/I=220/27,2727= 8,06667Ω
b.      R=V/I=127/47,24409= 2,688Ω
c.       R=V/I=220/6,8181= 32,667Ω
d.      R=V/I=127/11,818= 10,746Ω

18)      Calcule o valor de corrente que fluiria nas resistências calculadas anteriormente, caso fossem ligadas às tensões indicadas a seguir:
a.    Resistência do item a ligada a 127V I=V/R=127/8,06667= 15,74379A
b.    Resistência do item b ligada a 220V  I=V/R=220/2,688= 81,845A
c.    Resistência do item c ligada a 127V I=V/R=127/32,667= 3,8877A
d.    Resistência do item d ligada a 220V  I=V/R=220/10,746= 20,4727A
   
 A unidade de energia utilizada na cobrança das distribuidoras de energia é o quilowatt hora (kWh), cujo valor é encontrado pelo produto da energia pelo tempo (como feito na questão anterior), porém utilizando como unidade de potência o quilowatt e como unidade de tempo a hora. Cada kWh vale 3600000J.
19)      Considere um circuito de 6000W . Calcule quanto se gastaria (em quilowatt-hora ) e quanto se pagaria (em R$) pela energia gasta em 30 dias por um circuito de 6000W, fazendo duas utilizações de meia hora por dia, ao custo de R$0,47 cada kWh
Potência = 6kW; 
tempo=0,5 por dia=30x0,5=15hs em 30 dias;
 E=Pxt=6x15=90kWh;
 Custototal= Energia total x preço do kWh = 90 x 0,47 = R$ 433,00

20)      Determine quantos quilowatt-hora são gastos por alguém cuja conta do mês é R$220,00 (considere o valor de R$0,47 cada kWh). E=Custototal/Custounitário = 220/0,47= 468,085kWh
21)      Calcule o tempo de duração de cada ciclo dos sistemas de 50Hz e de 60Hz. T=Custototal/Custounitário = 220/0,47= 468,085kWh
22)      Quais são os condutores que devem chegar a uma tomada de uso geral (Campos) fase, neutro, terra.
23)      Em uma luminária comandada por interruptor simples, devem chegar três condutores. Quais são eles? retorno, neutro, terra.
24)      Um equipamento ligado a uma tomada para a qual não foi colocado o condutor terra (PE), funciona perfeitamente. Qual então é a função desse condutor ? .apenas proteção.
25)      Quais os valores possíveis de se conseguir associando em série, de dois a dois, resistores de 20, 40 e 60Ω ?  60Ω , 80Ω e 100Ω
26)      Quais os valores possíveis de se conseguir associando em paralelo, de dois a dois, resistores de 20, 40 e 60Ω?  13,667Ω , 15Ω e 24Ω
27)      Calcule a resistência total e a corrente que circularia pelo circuito série formado pelos elementos de 20Ω e 40Ω sendo a série alimentada por 120V 60Ω , 2A
28)      De posse do valor de corrente e dos valores de resistência dos elementos, calcule a tensão (ou queda de tensão) desenvolvida nos terminais de cada um dos elementos da questão anterior. V=RxI=20x2=120V; V= RxI=40x2=240V;
29)      Calcule a resistência total, a corrente total e a corrente de cada elemento da associação paralela formada pelos elementos de 20Ω e 40Ω , estando a associação alimentada por 120V Req=20x40/20+40=13,33Ω;       Ieq=V/Req = 120/13,33=9A;  I20=V/R20 = 120/20=6A;   I40=V/R40 = 120/40=3A; 
30)      Considere o mesmo circuito anterior percorrido por uma corrente total de 15A. Calcule a tensão total e a partir desta, a corrente de cada elemento. Req=20x40/20+40=13,33Ω;    VT = Req x I= 13,33 x 15 = 199,95V;  I20=VT/R20 = 199,95/20=9,9975A;   I40=VT/R40 = 199,95/40=4,99875A; 
31)      Calcule a potência total desenvolvida em cada uma das quatro questões anteriores.  PT = VT x IT = 120 x 2 = 240W ;  .  PT = VT x IT = 120 x 2 = 240W ; .  PT = VT x IT = 120 x 6 = 720W ;  .  PT = VT x IT = 199,94 x 15 = 2999,1W ;
32)       Dado um circuito série, composto por uma resistência de 1Ω e uma de 19Ω , alimentado por 120V, calcule a corrente total (que é a mesma de cada um), a tensão de cada um dos elementos, a potência de cada elemento e a total. Req = 1 + 19 = 20Ω;    IT=VT / Req = 120/20=6A;  V1= R1 x IT = 1 x 6 = 6V;   V2 = R2 x IT = 19 x 6 = 114V; 
33)      Reconsidere o circuito anterior, que agora recebe um elemento de 5Ω associado em paralelo apenas com o elemento de 19Ω. Calcule a resistência total, a corrente total, a tensão de cada um dos elementos, a corrente de cada elemento, a potência de cada elemento e a total. Req5//19 = 5x9 / (5+1)  = 3,95833Ω;   Reqtototal = 1+3,95833 = 4,95833 Ω; IT = VT / Req = 120/4,95833 = 24,2017;  V1 = R1 x IT = 1 x 24,2017 = 24,2017V ;  V2=  Req 5//19  x IT  = 3,95833 x 24,2017= 95,79832V;   I19 = V19 / R19 = 95,79832 / 19 = 5,42017A; = V5 / R5 = 95,79832 / 5 = 19,15696A
34) Um condutor de cobre de 2,5mm² de secção e 100m de comprimento liga um aquecedor de 1,5Ω  a um gerador de 127V. Calcule a resistência do condutor, a resistência total do circuito, a potência de cada elemento e a total.
 R= ρ L/S  =  0,0178 x 100/2,5 = 0,712Ω   RT=0,712+1,5 = 2,212Ω    IT= 120 / 2,212 = 54,25A ; 
Vcond = 0,712 x 54,25  = 38,6V ;  Vaquec = 1,5 x 54,25 = 81,375V  ;   Pcond = Vcond  x Icond  = 38,6 x 54,25=  2094,05W
;   Paquec  = Vaquec  x Iaquec  = 81,375 x 54,25= 4414,59W