Elementos de um circuito elétrico

Elementos de um circuito elétrico

ELEMENTOS DE UM CIRCUITO ELÉTRICO

Para se estabelecer uma corrente elétrica são necessários, basicamente: um gerador de energia elétrica, um condutor em circuito fechado e um

elemento para utilizar a energia produzida pelo gerador. A esse conjunto denominamos circuito elétrico.

Ao colocar um aparelho elétrico em funcionamento estamos fechando um circuito elétrico. Esse circuito é constituído de aparelho elétrico; fonte de energia elétrica, que pode estar situada próximo ou distante do aparelho; e fios de ligação, que conectam. Adequadamente um ao outro.

Para facilitar o manuseio, os circuitos elétricos contêm um elemento extremamente importante, que é o interruptor. Nos aparelhos elétricos o interruptor é o botão liga-desliga. Já no circuito elétrico residencial existem vários locais onde ele pode ser interrompido, tais como: chaves, disjuntores, tomadas, plugues, soquetes onde são rosqueadas as lâmpadas, dentre outros.

A principal função dos fios de ligação em um circuito elétrico é delimitar o local que servirá como um caminho ou uma trilha através da qual a energia elétrica da fonte chega até o aparelho elétrico e assim, passa ser utilizada por ele. Por exemplo, o fio de cobre utilizado na instalação elétrica residencial inclui uma capa plástica. O metal, nesse caso, é o caminho ou a trilha por onde a energia elétrica da fonte vai chegar até os aparelhos e a capa plástica que É um material isolante, delimita esse caminho.

Quando a energia da fonte está sendo utilizada pelo aparelho, dizemos que o circuito está fechado e que há uma corrente elétrica. Quando ligamos uma lanterna e sua lâmpada acende, o seu circuito elétrico, constituído de filamento da lâmpada e seus pontos de contato – fios de ligação cujas extremidades são conectadas aos dois terminais da pilha –, estão fechados. Desse modo, a energia química da pilha, transformada em energia elétrica, é utilizada pela lâmpada.

O mesmo se dá quando acendemos uma lâmpada ou ligamos um chuveiro, só que nestes casos, a fonte está longe e é de uso coletivo: é a usina. Quando ligamos para uma pessoa por um telefone comum, pelo sistema de fios, estamos tentando fechar um circuito elétrico que envolve o nosso aparelho, uma ou mais centrais tefônicas e o aparelho telefônico que está sendo chamado. Esse circuito, que é parte da rede elétrica telefônica, é constituído de fios de ligação e vários pontos de interrupção. Se o telefone da outra pessoa está fora do gancho, o circuito Elétrico não fecha e, por isso, a ligação não se completa. O mesmo se dá quando o fone não é retirado do gancho; isto é, toca e ninguém atende. Mais recentemente, as ligações telefônicas também estão sendo realizadas através de microcomputadores, nos quais a voz é omplementada por mensagens e imagens na tela. Nesta situação, se a ligação entre os microcomputadores é feita através de fios condutores de eletricidade, vários pontos de interrupção são encontrados ao longo desse circuito e que durante a comunicação são acionados para fechá-lo.

Quando ligamos o rádio, mesmo que nenhuma estação

Esteja sintonizada, estamos fechando o seu circuito elétrico interno que inclui, entre muitas coisas, a fonte de energia, fios de ligação, o alto-falante. Ao sintonizarmos uma estação, algo a mais acontece, relacionado com a antena do aparelho e a da estação. Que tipo de coisa é

Essa você vai estudar em detalhes neste curso, mais adiante. Agora, podemos adiantar que a antena da estação comunica-se com a do aparelho de rádio sem necessidade de fios.

Com a TV acontece algo semelhante quando sintonizamos uma determinada estação.

A diferença reside em que a comunicação entre as antenas do aparelho e da estação

Escolhida envolve, além do som, a imagem. Internamente, o aparelho de TV contém vários circuitos elétricos que envolvem diferentes materiais condutores de eletricidade. Tais circuitos estão contados à mesma fonte de energia elétrica que faz funcionar os demais aparelhos elétricos que são ligados na rede elétrica residencial. Mais recentemente temos encontrado cada vez mais os chamados telefones celulares. Internamente, os circuitos elétricos são alimentados por uma bateria, mas a comunicação entre eles dá-se por meio de antenas.

Dispositivos de manobra

Os dispositivos de manobra são elementos que servem para acionar ou desligar um circuito elétrico. Exemplo para estes elementos: chaves e interruptores.

Resistor elétrico

O resistor é um dispositivo cujas principais funções são: dificultar a passagem da corrente elétrica e transformar energia elétrica em energia térmica por Efeito Joule. Entendemos a dificuldade que o resistor apresenta à passagem da corrente elétrica como sendo resistência elétrica. O material mais comum na fabricação do resistor é o carbono.

Na grande maioria dos casos observamos a seguinte representação gráfica do resistor

Os resistores podem ser fixos ou variáveis. Quando variáveis são chamados de reostatos ou potenciômetros e a representação é a seguinte:

Para o resistor é válida a expressão:

Que relaciona a resistência oferecida à passagem da corrente elétrica com tensão e corrente elétrica. Devemos lembrar que a unidade da resistência elétrica é o ohm (Ω) derivado do volt / ampère.

Como exemplo, podemos citar os aquecedores, o ferro elétrico, o chuveiro elétrico, a lâmpada comum e os fios condutores em geral.

Gerador elétrico

O gerador elétrico é um mecanismo que transforma energia mecânica, química ou outra forma de energia em energia elétrica. O gerador elétrico mais comum é o dínamo (gerador de corrente contínua) O gerador elétrico é o agente do circuito que o abastece, fornecendo energia elétrica às cargas que o atravessam.

São os químicos e os mecânicos.

• Químicos: aqueles que transformam energia química em energia elétrica. Exemplos: pilha e bateria.

• Mecânicos: aqueles que transformam energia mecânica em elétrica. Exemplo: dínamo de motor de automóvel.

O físico italiano Alessandro Volta foi quem desenvolveu o primeiro gerador. Estudando efeitos de contração muscular de patas de rãs, sob ação de descargas elétricas, Alessandro Volta descobriu que quando dois discos de metais diferentes, como cobre e zinco, estavam separados por um disco de pano ou papelão umedecido com água salgada, surgia uma diferença de potencial entre os discos de metais.

Volta aumentou esta diferença de potencial colocando estes aparatos em pilhas. A propriedade dos geradores, de produzir quantidades contínuas de carga elétrica, levou à formulação de um novo conceito e uma nova grandeza física capaz de definir essa propriedade: a força eletromotriz. Este nome foi adotado numa época em que não estava muito clara a distinção entre força e energia.

Hoje sabemos bem quais são as reações químicas que ocorrem na pilha, transformando energia química em energia elétrica. Neste link você pode estudar melhor o funcionamento das pilhas e baterias.

A força eletromotriz do gerador é a razão entre o trabalho realizado e a quantidade de carga movimentada. No SI, o trabalho é medido em joule e a quantidade de carga elétrica é medida em Coulomb, logo a força eletromotriz é medida em joule/Coulomb (J/C). Essa unidade e o volt (V).

O gerador é representado pela seguinte figura:

O resistor da figura representa a perda de energia por calor no interior do gerador. Esta propriedade dos geradores é chamada de resistência interna.

Devemos lembrar que a tensão elétrica U entre os pólos A e B é menor que a força eletromotriz, já que há uma perda de tensão por R.

Em alguns exercícios pode aparecer um gerador ideal, ou seja, um gerador cuja resistência interna é nula. Este é representado da seguinte maneira

A equação do gerador:

r é a resistência interna do gerador.

i é a corrente elétrica que atravessa o gerador.

Onde:

ε = é a força eletromotriz.

i = corrente elétrica que o atravessa.

Receptor elétrico

É um dispositivo que transforma energia elétrica em outra modalidade de energia, não exclusivamente térmica. O principal receptor é o motor elétrico, que transforma energia elétrica em mecânica, além da parcela de energia dissipada sob a forma de calor.

Abaixo temos a representação de um receptor

Onde:

ε’ = é a força contra eletromotriz.

r’ = resistência interna

i = corrente elétrica que atravessa o receptor

Dispositivos de segurança

Estes dispositivos servem para garantir a segurança do circuito interrompendo a passagem da corrente elétrica quando necessário. Exemplo para estes elementos: fusíveis e disjuntores.

O fusível é um componente do circuito elétrico que tem como função proteger o circuito de possíveis sobrecargas de corrente elétrica. Um uma instalação elétrica todos os componentes são escolhidos para suportarem a corrente máxima prevista para o circuito, os fios, por exemplo, devem ter uma bitola que suporte a intensidade da corrente ou podem fundir com o calor liberado pelo Efeito Joule. Mesmo tendo este cuidado é necessário utilizar um dispositivo que corte a corrente caso haja alguma sobrecarga para que os aparelhos ligados não sejam danificados, o fusível é este dispositivo. Como a lâmpada incandescente e em seu interior um pedaço de chumbo por onde se faz passar a corrente elétrica do circuito. O pedaço de chumbo é tal que se fundi quando a corrente elétrica ultrapassa um valor determinado interrompendo a passagem da corrente elétrica e protegendo os outros componentes. Muitos são os prejuízos causados caso não se utiliza um fusível ou se utilizá-lo de maneira incorreta. Colocar um fusível que suporta uma corrente muito alta em um circuito de baixa corrente é um grande erro, pois ele não terá função alguma. Pode acontecer de a corrente elétrica ser suficiente para queimar o circuito, provocar explosões e incêndios.

Medidores elétricos

Os medidores elétricos são instrumentos que têm seus funcionamentos baseados no eletromagnetismo e são dois os mais importantes o amperímetro e o voltímetro.

Os amperímetros são medidores da intensidade de corrente elétrica em determinada parte do circuito elétrico. Eles podem ser representados pelos símbolos abaixo:

Veja um exemplo de um amperímetro em um circuito elétrico

Nesse exemplo o amperímetro mede apensa a intensidade da corrente elétrica que o atravessa, ou seja, a mesma corrente elétrica que atravessa o resistor R1.

Observe que o amperímetro foi ligado em série com o resistor. E, é desta maneira que ele deve ser ligado para que a corrente elétrica o atravesse.

Já o voltímetro mede a diferença de potencial elétrico entre dois pontos do circuito, e pode ser representado através dos seguintes símbolos:

Para medir a ddp entre dois pontos do circuito o voltímetro deve ser ligado em paralelo a este trecho que se pretende medir. Abaixo um exemplo de ligação:

Na ligação acima o voltímetro mede a tensão entre os pólos do resistor R

Associação de Resistores

Em nosso dia-a-dia utilizamos vários aparelhos elétricos onde são empregados circuitos com dois ou mais resistores. Em muitos destes circuitos utiliza-se uma associação de resistores. A associação de resistores pode ocorrer basicamente de três maneiras diferentes: Associação em série, associação em paralelo e associação mista.Em algumas aplicações vários resistores são ligados um em seguida do outro para obter o circuito desejado, como é o caso das lâmpadas decorativas de natal, um bom exemplo de associação de resistores em série.

Para efeito de cálculos, em muitos casos será necessário descobrir como a série de resistores se comporta como um todo. Nestes casos utilizamos o conceito de resistor equivalente. Que é um resistor que tem as mesmas propriedades da associação, ou seja, uma resistência que seja a mesma do conjunto, esta resistência é chamada resistência equivalente.

Associação em série:

Na associação em série todos os resistores são percorridos pela mesma corrente elétrica. Os resistores são ligados um em seguida do outro, existindo apenas caminho para a corrente elétrica. Observe a figura abaixo:

A ddp de uma associação de resistores em série é a soma das ddps em cada um dos resistores associados.

O valor da resistência equivalente é dado pela soma das resistências dos resistores que constituem a série.

Associação em paralelo

A associação de resistores em paralelo é um conjunto de resistores ligados de maneira a todos receberem a mesma diferença de potencial (ddp). Nesta associação existem dois ou mais caminhos para a corrente elétrica, e desta maneira, os resistores não são percorridos pela corrente elétrica total do circuito. Observe a figura.

A corrente, em uma associação de resistores em paralelo, é a soma das correntes nos resistores associados.

Na associação em paralelo, o valor da resistência equivalente é sempre menor que o valor de qualquer resistência dos resistores da associação. Este valor pode ser obtido com as seguintes equações:

Associação mista:

Uma associação mista é composta quando associamos resistores em série e em paralelo no mesmo circuito. Observe na figura abaixo que os resistores R1 e R2 estão em série e os resistores R3 e R4 estão em paralelo:

Nas associações mistas também podemos encontrar um valor para a resistência equivalente. Para isto devemos considerar cada associação (série ou paralelo) separadamente, sendo que todas as propriedades descritas acima são válidas para estas associações.

Conclusão

U m circuito elétrico é um deslocamento de elétrons onde existe uma diferença de potencial que é deslocado por um condutor.

E para se formar um circuito elétrico é necessário um gerador de energia elétrica, um circuito fechado e um elemento para utilizar a energia produzida pelo gerador.

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