08 Eletricidade Básica

08 Eletricidade Básica

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Para encontrar “E”, com referência a (C) da figura 8-52, é só cobrir “E” com o polegar.

O resultado indica a multiplicação de “I” por “R”, ou E = I x R.

Este gráfico é útil para iniciantes no uso da lei de Ohm.

Potência elétrica

Juntamente com o volt, ampère e ohm, existe uma outra unidade freqüentemente usada em cálculos de circuitos elétricos, é a unidade de potência elétrica. A unidade empregada para medir potência em circuitos de corrente contínua é o watt. A potência é definida como a razão com que um trabalho é efetuado, e é igual ao produto da voltagem e corrente, num circuito de corrente contínua.

Quando a corrente em ampères (I) é multiplicada pela f.e.m em volts (E), o resultado é a potência, medida em watts (P). Isto indica que a potência elétrica atribuída a um circuito varia diretamente com a voltagem aplicada e a corrente fluindo no circuito. Expressa como uma equação, fica assim: P = IE

Esta equação pode ser transposta para determinar qualquer dos três elementos do circuito, desde que os outros dois sejam conhecidos. Desta forma, se a potência elétrica é lida diretamente em um wattímetro e a voltagem é medida com um voltímetro, a intensidade da corrente (I) fluindo no circuito pode ser determinada pela transposição da equação básica para

Similarmente, a voltagem (E) pode ser encontrada pela transposição da fórmula básica para E = P/I. Como alguns dos valores usados para determinar a potência distribuída em um circuito são os mesmos usados na lei de Ohm, é possível substituir os valores da lei de Ohm por valores equivalentes na fórmula de potência elétrica. Na lei de Ohm, I = E/R. Se o valor E/R é substituído por I, na fórmula de potência, fica

P = I x E; P=E X ER ; ou P=ER

Esta equação, P = E/R, ilustra que a potência elétrica em watts, distribuída por um circuito, varia diretamente com o quadrado da voltagem aplicada, e inversamente com a resistência do circuito.

O watt é nomenclatura proveniente de

James Watt, o inventor do motor a vapor.

Watt concebeu uma experiência para medir a força de um cavalo, com o propósito de encontrar um meio de medir a potência de seu motor a vapor. Um cavalo-vapor é necessário para mover 3.0 libras, num espaço de 1 pé, em 1 minuto.

Como potência é a razão de trabalho realizado, é equivalente ao trabalho dividido pelo tempo. Daí a fórmula:

P=3.0 lb/pes 60s (1min) ou P = 550 lb/pés/s

A potência elétrica pode ser avaliada de maneira similar. Por exemplo, um motor elétrico especificado como sendo de 1 Hp, corresponde a 746 watts de energia elétrica. Entre- tanto, o watt é uma unidade de força relativamente pequena.

O kilowatt, que é mais comum, é igual a 1000 watts.

Na medição de quantidade de energia elétrica consumida é usado o kilowatt/hora.

Por exemplo, se uma lâmpada de 100 watts consome energia por 20 horas, ela usou 2.0 watts/hora, ou 2 kilowatts/hora de energia elétrica.

A potência elétrica, que é perdida na forma de calor quando a corrente flui através de algum dispositivo elétrico, é freqüentemente chamada de potência dissipada (perdida).

Tal calor é normalmente dissipado no ar, ao redor, e não tem nenhuma utilidade, exceto quando usado para aquecimento.

Como todos os condutores possuem alguma resistência, os circuitos são projetados para reduzir essas perdas.

Com referência, de novo, à fórmula básica de potência elétrica, P = I x E, é possível substituir os valores da lei de Ohm por “E”, na fórmula de potência, para obter a formulação que reflete diretamente as perdas de potência em uma resistência.

P = I x E; E = I x R Substituindo o valor da lei de Ohm por “E” ( I x E), na fórmula de potência,

P = I x I x R

Simplificando, teremos: P = I2 R

Desta equação, pode ser visto que a potência em watts num circuito varia de acordo com o quadrado da corrente (I), e diretamente com a resistência do circuito (Ω).

Finalmente, a potência distribuída por um circuito pode ser expressa como uma junção de corrente e resistência, por transposição da equação de potência P = I2 R, logo,

e,extraindo a raiz quadrada na equação

O símbolo para chave aberta é mostrado em "A" da figura 8-27, e em "B" simboliza a chave fe-

chada, fazendo parte de um circuito existem inúmeros tipos diferentes de chaves, mas estes símbolos podem representar todas, exceto as mais complexas.IPR =

Assim, a corrente relativa a 500 watts, com carga (resistência) de 100 ohms é a seguinte:

= 2.24 ampères.

Figura 8-53 Resumo das equações básicas usando volts, ampères, Ohms e watts.

As equações derivadas da Lei de Ohm e a fórmula básica de potência elétrica não revelam tudo a respeito do comportamento de circuitos. Elas apenas indicam a relação numérica entre o volt, ampère, ohm e watt.

A figura 8-53 apresenta um resumo de todas as transposições possíveis dessas fórmulas, em um círculo com 12 segmentos.

O circuito em série é o mais elementar dos circuitos elétricos. Todos os demais tipos de circuitos são elaborações ou combinações de circuito em série. A figura 8-54 é um exemplo de um circuito em série simples, e é um circuito porque proporciona um caminho completo para o fluxo do terminal negativo para o positivo da bateria. É um circuito em série porque existe caminho único para a corrente fluir, conforme indicam as setas mostrando a direção do movimento de elétrons.

Também é chamado de circuito em série, porque a corrente tem que passar através dos componentes (a bateria e o resistor), um depois do outro, ou "em série".

Figura 8-54 Circuito em série.

O circuito mostrado na figura 8-5 contém os componentes básicos requeridos por qualquer circuito: uma fonte de força (bateria), uma carga ou resistência limitadora de corrente (resistor) e um condutor (fio).

A maioria dos circuitos práticos contém no mínimo dois outros itens: um dispositivo de controle (interruptor) e um dispositivo de segurança (fusível).

Com todos os cinco componentes no circuito, este apareceria conforme mostrado na figura 8-5, que é um circuito em série de corrente contínua.

Figura 8-5 Circuito DC em série.

Num circuito de corrente-contínua, a corrente flui em uma direção, do terminal negativo da bateria através do interruptor (que precisa estar fechado), percorrendo a resistência de carga e o fusível, chegando à bateria, novamente, através do terminal positivo.

Para discutir o comportamento da corrente elétrica num circuito em série de corrente contínua, a figura 8-56 foi redesenhada na figu-

ra 8-57, agora incluindo três amperímetros e dois resistores. Como o amperímetro mede a intensidade do fluxo de corrente, três são colocados ao longo do circuito para medição em pontos distintos.

Figura 8-56 Fluxo de corrente em um circuito em série.

Com o interruptor fechado para completar o circuito, todos os três amperímetros indicarão a mesma intensidade de corrente. Esta é uma importante característica de todos os circuitos em série: não importa quantos componentes sejam incluídos no circuito em série, a corrente será a mesma em qualquer ponto do circuito. Embora seja verdade que um aumento na quantidade de componentes de um circuito aumentará a resistência para o fluxo de corrente, ainda assim, o valor da corrente fluindo pelo circuito será o mesmo em todos os pontos. Na figura 8-56, a corrente através do re- sistor R1 é chamada de I1 e a corrente através de resistor R2 é chamada de I2 . Se a corrente total no circuito é IT, a fórmula demonstrando o fluxo de corrente é:

IT = I1 = I2

Se o número de resistores é aumentado por cinco, a fórmula será:

IT = I1 = I2 = I3 = I4 = I5

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