Docsity
Docsity

Prepare-se para as provas
Prepare-se para as provas

Estude fácil! Tem muito documento disponível na Docsity


Ganhe pontos para baixar
Ganhe pontos para baixar

Ganhe pontos ajudando outros esrudantes ou compre um plano Premium


Guias e Dicas
Guias e Dicas

Eletricidade1 - Apostilas - Engenharia Elétrica Part1, Notas de estudo de Eletrotécnica

Apostilas de Engenharia Elétrica sobre o estudo da Eletricidade, corrente contínua, Conceitos Básicos, Sentido da Corrente, Resistência Elétrica, Materiais Condutores, Isolantes, Resistores, Resistência Equivalente, Lei de Ohm, Resistividade, Divisor de Tensão e Corrente, Circuito Elétrico, Circuito Série, Circuito Paralelo, Potência Elétrica.

Tipologia: Notas de estudo

2013
Em oferta
30 Pontos
Discount

Oferta por tempo limitado


Compartilhado em 28/05/2013

GloboTV
GloboTV 🇧🇷

4.5

(323)

561 documentos

1 / 33

Documentos relacionados


Pré-visualização parcial do texto

Baixe Eletricidade1 - Apostilas - Engenharia Elétrica Part1 e outras Notas de estudo em PDF para Eletrotécnica, somente na Docsity! 1 FUNDAMENTOS DE ELETROELETRÔNICA. PROF. HAMILTON. ELETRICIDADE BÁSICA. VOLUME I 2 SUMÁRIO: Capítulo sobre corrente contínua. 0.0 Conceitos Básicos. 1.0 Sentido da Corrente. 2.0 Resistência Elétrica. 3.0 Materiais Condutores, Isolantes. 4.0 Resistores. 5.0 Resistência Equivalente. 6.0 Lei de Ohm. 7.0 Resistividade. 8.0 Divisor de Tensão e Corrente. 9.0 Circuito Elétrico. 10.0 Circuito Série. 11.0 Circuito Paralelo. 12.0 Potência Elétrica. 13.0 Pilhas e Bateria. 14.0 Instrumentos de Medida. 15.0 Ponte Resistiva . 16.0 Lei de Kirchhoff para Tensão. 17.0 Lei de Kirchhoff para corrente 18.0 Lei dos Nós 19.0 Lei das Malhas 20.0 Tensão Contínua 21.0 Tensão Alternada. Capítulos sobre corrente alternada 22.0 Materiais Elétricos 23.0 Transformadores. 24.0 Motores. 25.0 Geradores. 26.0 Geração e Distribuição de Energia Elétrica. 27.0 Técnicas de Solda. 28.0 Bibliografia 29.0 Anexos 5 CONCEITOS BÁSICOS É possível, porém,retirar ou acrescentar elétrons aos átomos de um corpo. Quando isso acontece, passa a existir uma diferença de cargas elétricas no átomo. Dizemos, então, que o átomo está eletrizado ou ionizado. Quando um átomo perde ou recebe elétrons, transforma-se num Íon. Se ficar com falta de elétrons, será um Íon positivo ou cátion. Se ficar com excesso de elétrons, será um Íon negativo ou Ânion. Para esclarecimento, vejamos os seguintes exemplos: Um átomo de ferro tem 26 prótons e 26 elétrons. Se ele perder 3 elétrons, ficará com 26 prótons (carga positiva) e 23 elétrons (carga negativa) e será um Íon positivo ou Cátion. Se o átomo de ferro receber 3 elétrons, ficará com 26 prótons (carga positiva) e 29 elétrons (carga negativa) e será Íon negativo ou Ânion. 5 - Há vários Processos para desequilibrar as cargas elétricas dos átomos de um corpo, criando uma diferença de potencial cuja tensão elétrica será tanto maior quanto maior for a diferença das cargas. No decorrer do curso, analisaremos os processos industriais, porém podemos estudar agora o primeiro processo de que se tem notícia: o de Eletrização Pôr Fricção . Sabe-se, quando um corpo é friccionado com outro, ambos adquirem cargas elétricas: um pôr perder elétrons e o outro pôr recebê-lo. Podemos constatar esse processo, fazendo a experiência que se segue: A Cortamos papel fino em partículas do menor tamanho possível. B Friccionamos o lado de um pente num pedaço de flanela, seda ou lã, sempre no mesmo sentido. C Aproximamos o pente das partículas de papel. Conclusão: As partículas de papel são atraídas pelo pente. 6 CONCEITOS BÁSICOS 6.0 Tensão Elétrica Sempre que há uma diferença de potencial (d.d.p.), existe uma tensão tendendo a restabelecer o equilíbrio. Podemos demonstrar isso facilmente, pôr meio de duas vasilhas com água, ligadas pôr um tubo com registro. Na fig.2, a água das vasilhas está no mesmo nível, não havendo diferença de potencial entre as mesmas. Se abrirmos o registro, não haverá fluxo de água de uma para a outra. Na fig.3, o nível da água na vasilha A é superior ao da vasilha B, existindo uma diferença de potencial entre os Se abrirmos o registro, haverá fluxo de água de A para B, até que a água fique no mesmo nível nas duas vasilhas. Do exposto podemos verificar que a diferença de potencial hidráulico (da água) provocou uma tensão hidráulica. Para entendermos a tensão elétrica, é necessário aprendermos alguma coisa sobre Constituição da matéria. 7 7.0 Medida da Tensão Elétrica Vimos que sempre se modifica a estrutura dos átomos de um corpo, este fica eletrizado. Se tivermos dois corpos com cargas elétricas diferentes, haverá entre eles uma diferença de potencial (d.d.p.) elétrico, da mesma forma que houve uma diferença de potencial hidráulico no caso das vasilhas. É importante, em todos os campos de aplicação da eletricidade, sabermos o valor da tensão da d.d.p. Para isso, existe uma unidade de medida,que é o Volt, e um instrumento para medi-la, que é o voltímetro. 8.0 A Corrente Elétrica Quando um átomo está ionizado, sua tendência é voltar ao estado de equilíbrio. Evidentemente, um corpo eletrizado tende a perder sua carga, libertando-se dos elétrons em excesso, ou procurando adquirir os elétrons que lhe faltam. Concluímos, então, que basta unir corpos com cargas elétricas diferentes para que se estabeleça um fluxo de elétrons, que chamamos CORRENTE ELÉTRICA. Para se ter uma idéia exata da grandeza (INTENSIDADE) de uma corrente elétrica, tornou-se necessário estabelecer uma unidade padrão. Falar em elétrons que passam pôr segundo num condutor é impraticável, pois os números envolvidos nos problemas seriam enormes. A fim de se eliminar esses inconvenientes, fez-se uso de uma unidade de carga elétrica – o COLOUMB (C) – que corresponde a 6,28 x 1018 elétrons. A intensidade de corrente elétrica é medida em AMPERE e corresponde à quantidade de COLOUMBS que passa pôr segundo em um condutor. Uma intensidade de 1 Coulomb pôr segundo equivale a um ampère. O instrumento que mede a intensidade de corrente é o AMPERÍMETRO. Devemos lembrar quê: Corrente Elétrica é um fluxo de elétrons em movimento. Tensão Elétrica é a força que desloca os elétrons. 10 RESISTÊNCIA ELÉTRICA. Definição: A oposição que os materiais oferecem á passagem da corrente elétrica chamamos de Resistência Elétrica (R). A resistência elétrica é de grande importância na solução dos problemas de eletricidade. A unidade de medida da resistência elétrica é o OHM . Quando queremos medir resistências muito grandes, usamos o MEGOHM (MΩ), que equivale a 1.000.000 de ohms, ou o QUILOHM (KΩ). Quando queremos medir resistências muito pequenas, usamos o MICROHM (μΩ) ou o MILIOHM (mΩ). A resistência elétrica é medida em instrumentos chamados OHMÍMETROS. Quando a resistência é muito grande, o instrumento usado é o MEGOMETRO. O inverso da resistência é a condutância (C), Que tem como unidade o MHO . C = 1 R = 1 R C Escala de Unidades: 109 106 103 UNIDADE 10-3 10-6 10-9 10-12 GIGA MEGA KILO UNIDADE MILI MICRO NAN PICO Exemplos de Unidades: Tensão (Volt), Corrente (Ampère), Resistência (Ohm), Potência (Watt), Capacitância (Farad), Indutância (Henry). MATERIAIS CONDUTORES , ISOLANTES. Todos os materiais oferecem uma certa oposição a passagem da corrente elétrica; no entanto dependendo da substância do material, essa oposição é maior ou menor, sendo que alguns materiais praticamente não permitem a passagem da corrente elétrica. - Os materiais que oferecem pouca oposição `a passagem da corrente elétrica chamamos de ; materiais condutores. 11 Ex Prata, cobre, alumínio Produtos; fio de cobre , fio de alumínio - Os materiais que praticamente não permitem passagem da corrente elétrica chamamos de ; materiais isolantes. - Ex Vidro, borracha, porcelana. Produtos; isoladores de pino A razão da maior ou menor oposição oferecida à passagem da corrente elétrica tem sua explicação na estrutura dos átomos. Em alguns materiais, os elétrons em órbitas mais afastadas sofrem pouca atração do núcleo, tendo facilidade de se deslocar de um átomo para outro átomo, num rodízio desordenado, sendo chamados de elétrons livres. Os elétrons livres são numerosos nos materiais condutores e praticamente inexistentes nos materiais isolantes. EXERCÍCIOS SOBRE: RESISTÊNCIA ELÉTRICA. 1. Converter 2,1 V em milivolts. R 2.100 mV 2. Converter 2500 V em Kvolts R 2,5 kV 3. Converter 356 mV em Volts . R 0,356 V 4. Converter 50. 000 Ω em MΩ. R 0,5 MΩ 5. Converter 8,2 KΩ em Ω. R 8.200 Ω 6. Converter 680 KΩ em MΩ. R 0,680 MΩ 7. Converter 47.000 Ω em KΩ. R 47 KΩs 8. Converter 20 000 Pf em F. R 0,00002 F 9. Converter 100.000 Ω em KΩ. R 100 kΩ 10. Converter 12.000 KΩ em Ω. R 12 Ω 11. Converter 0,006 A em mA. R 6 mA 12. Converter 2 A em mA. R 2.000 mA 13. Converter 1.327 m em A. R 1,327 A 14. Converter 20.000μA em A. R 0,020 A 15. Converter 0,25 mA em A. R 250 μA 12 RESISTORES Definição: Resistor é um componente formado pôr um corpo cilíndrico de cerâmica sobre o qual é depositada uma camada de material resistivo. Esse material determina o tipo e o valor de resistência nominal do resistor. Ele é dotado de dois terminais colocados nas extremidades do corpo em contato com o filme resistivo. Os resistores são utilizados nos circuitos eletrônico para limitar a corrente elétrica e, conseqüentemente, reduzir ou dividir tensões. Os resistores são componentes que formam a maioria dos circuito eletrônicos. Eles são fabricados com materiais de alta resistividade com a finalidade de oferecer maior resistência à passagem da corrente elétrica. Dificilmente se encontrará um equipamento eletrônico que não use resistores Este capítulo vai tratar dos resistores e de seu código de cores. Desse modo, você vai ser capaz de identificar as características elétricas e construtivas dos resistores. Vai ser capaz também de interpretar os valores de resistência expressos no código de cores. 1) Tipos de Resistores Fixos. Há quatro tipos de resistores, classificados segundo sua constituição: Resistor de filme de carbono; Resistor de filme metálico; Resistor de fio; Resistor para montagem em superfície (SMR). Cada um dos tipos tem, de acordo com sua constituição, características que o tornaram mais adequadas a determinada aplicação. O resistor de filme de carbono, também conhecido como resistor de película, apresenta formatos e tamanhos variados como mostra a ilustração a seguir. Esse tipo de resistor constitui-se por um corpo cilíndrico de cerâmica que serve de base à fabricação do componente. Sobre o corpo do componente é depositada uma fina camada de filme de carbono, que é um material resistivo. A potência varia de 1/16 W a 2W. 15 Em decorrência do processo de fabricação, os resistores estão sujeitos a imprecisões no seu valor nominal. O percentual de tolerância indica essa variação de valor que o resistor pode apresentar em relação ao valor padronizado de resistência nominal. A diferença no valor pode ser para mais ou para menos do valor nominal. Dissipação nominal de potência: É a temperatura que o resistor atinge sem que sua resistência nominal varia mais que 1,5%, à temperatura de 70ºC. O resistor pode sofrer danos se a potência dissipada for maior que seu valor nominal. Em condições normais de trabalho, esse acréscimo de temperatura é proporcional à potência dissipada. 2) Resistor Variável. Resistor variável é aquele que possui um valor de resistência mínimo até um valor máximo. Ex.: potenciômetro. 16 3) Efeito Joule. É o efeito que ocorre em um resistor, onde uma parte da energia elétrica é transformada em calor (energia térmica). Ex.: chuveiro elétrico torneira elétrica. 4) Para evitar dúvidas. 1) 2,2Ω = 2R2Ω para não confundir com 22Ω. 2) 4,7KΩ = 4K7Ω para não confundir com 47Ω. 3) 6,8 KΩ = 6K8Ω para não confundir com 68Ω. 4) 2,7 KΩ = 2K7Ω para não confundir com 27Ω. EXERCÍCIOS: SOBRE REISTORES Qual o valor do resistor a ser lido de acordo com as cores em seu corpo? 1.0 1 º faixa 2º faixa 3º faixa 4º faixa Vermelho Vermelho Vermelho Ouro 2 2 102 %5 Resultado: 22 X 102 = 2200 Ω ± 5% 2200 + 110 = 2310 Ω 2200 – 110 = 2090 Ω 2.0 1º faixa 2º faixa 3º faixa 4º faixa Amarelo Violet Preto Prata 4 7 100 %10 Resultado: 47 X 100 = 47 Ω ± 10% 47 + 0,47 = 47,47 Ω 47 – 0,47 = 46,53 Ω 3.0 1º faixa 2º faixa 3º faixa 4º faixa Verde Vermelho Laranja Ouro 5 2 103 %5 Resultado: 52 X 103 = 52000 Ω ± 5% 52000 + 2600 = 54600 Ω 52000 – 2600 = 49400 Ω 4.0 1º faixa 2º faixa 3º faixa 4º faixa Azul Marron Vermelho Prata 6 1 102 10% 17 Resultado: 61 X 102 = 6100 Ω ± 10% 6100 + 610 = 6710 Ω 6100 – 610 = 5490 Ω 5.0 1º faixa 2º faixa 3º faixa 4º faixa Vermelho Amarelo Preto Vermelho 2 4 100 2% Resultado: 24 X 100 = 24 Ω ± 2% 24 + 0,48 = 24,48 Ω 24 – 0,48 = 23,52 Ω 6.0 1º faixa 2º faixa 3º faixa 4º faixa Preto Amarelo Laranja Vermelho 0 4 103 2% Resultado: 04 X 103 = 4000 Ω ± 2% 4000 + 80 = 4080 Ω 4000 – 80 = 3920 Ω 7.0 1º faixa 2º faixa 3º faixa 4º faixa Branco Azul Preto ouro 9 6 100 5% Resultado: 96 X 100 = 96 Ω ± 5% 8.0 1º faixa 2º faixa 3º faixa 4º faixa Amarelo Verde Laranja prata 4 5 103 10% Resultado: 45 X 103 = 45000 Ω ±10% CASO ESPECIAL : Resistor com 03 Cores 9.0 1º faixa 2º faixa 3º faixa Vermelho Verde Marrom 2 5 101 Resultado: 25 X 101 = 250 Ω ± 20% 250 + 50 = 300 Ω 250 – 50 = 200 Ω 20 Podemos notar que, quando ligamos um conjunto em paralelo, estamos somando as seções dos resistores do conjunto. Deduzimos então, que a resistência equivalente do conjunto será sempre menor que a resistência do menor resistor do conjunto. Para determinarmos a resistência equivalente de um conjunto em paralelo, podemos usar as seguintes abaixo: Na fig.2, representamos o esquema de um conjunto de resistores ligados em paralelo. Re = R Quando os resistores forem de igual valor. Rn R – resistência de um dos resistores. Rn – quantidade de resistores do conjunto. Re = R1 x R2 Quando o conjunto for de dois resistores. R1 + R2 Para qualquer número de resistores no conjunto. Re = 1 1 + 1 + 1 + etc R1 R2 R3 Ou 21 1 = 1 + 1 + 1 + ... Re R1 R2 R3 Na fig.3, representamos um conjunto misto. Resistência Equivalente mista. Para determinarmos a resistência equivalente do conjunto misto, calculamos primeiro a resistência equivalente dos resistores ligados em paralelo e depois somamos o resultado com os resistores ligados em série. Para a fig.3, teríamos: Re = 1 + R1 + R2 1 + 1 + 1 R3 R4 R5 22 ELETRICIDADE; EXERCÍCIOS, EXERCÍCIOS SOBRE | ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES Calcular o resistor equivalente da associação de resistores abaixo: sas RE => A E as dia A. TE Ya Ro” Ea A = LA Ay A TE A tv AS E so 9,2 4D/Ã4D,C Re” ve” Mg = = A= 09,839, Wa grs ABL A cm Duca AE qo dis Re Eu Por Pa 1 A As à b O Gs A 47 sho em e (12,3,6) h e fe 44 3 6 e [1 De ee AQE E Re AB = ab AE 18 - =hág cre= REA > Coe dão dal E 2 E + É Ad DA 4 A sy A 30.5 RE 941 A Ra A% B = A. 94 me h é RE NS Do 48 Cyssoh) = Jo À BABES. vu 40. Re So 30 Ag AS - REL a ore = SO RE = 3º AO RE= 54. ELETRICIDADE, EXERCÍCIOS EXERCÍCIOS SOBRE : ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES Calcular O resistor equivalente da associação de resistores abaixo: 26 ELETRICIDADE, EXERCÍCIOS, EXERCÍCIOS SOBRE : ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES Calcular O resistor equivalente da associação de resistores abaixo 49 D=34 g0xão -3+ sos = 3+iASAs. SO AS sx - AO Ria Is te= O ção 7 Apa *4re = 405. o m Ce. Re=4 Aexas. a Ie, Es 154 35 - SRS. AQ “So. ED) E O E h Bea Bo O 3xaS yr S4as aa 222 p As = Gears ES gi 324,30]. A CA MIGA LAS SEA ELETRICIDADE; EXERCÍCIOS, EXERCÍCIOS SOBRE : ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES Caleular o resistor equivalente da associação de resistores abaixo: a eh sl AL AS. Gs A B As Bs % dus SH O toxas SO Re=SphASXIS 49 JO+44S as n AS+5 D= es Em E RE =s =54% te=T,3= 40 30 resistência. Transformando esta afirmação em equação matemática, teremos a LEI DE OHM. A relação entre a tensão (E), e a intensidade de corrente (I) e a resistência elétrica (R) foi determinada pelo cientista alemão GEORGE SIMON OHM, ficando em sua homenagem, conhecida como LEI DE OHM, que pode ser enunciada da seguinte forma; A intensidade da corrente elétrica é diretamente proporcional à tensão e inversamente proporcional a resistência do circuito. Essa lei corresponde à seguinte equação; I= V (A) A= Ampère R Dessa equação podemos deduzir que: V= R x I (V) V= Volts R = V (Ω) R= Ohm I Para facilitarmos a interpretação dessas equações, podemos apresentá-las dentro de um triângulo (fig. 1) e proceder do seguinte modo: a) Cobrir a letra que representa a unidade desejada: b) Usar a equação que se apresenta. 31 EXERCÍCIOS SOBRE: A LEI DE OHM. 1.0 Calcule a corrente elétrica que circula no circuito, quando a fonte geradora for de 120V e a resistência for de 30 Ω. R: 4 A. 2.0 Calcule a resistência elétrica do circuito, quando a fonte geradora for de 220 V e a intensidade de corrente for 11 A . 3.0 R: 20 Ω 4.0 Calcule a tensão no circuito, quando a corrente for de 3,5 A e a resistência elétrica for 20 Ω. R: 70V 5.0 Uma lâmpada elétrica foi ligada em uma tensão de 120V, consome 1,0 A. Qual a resistência do filamento da lâmpada? R: 120 Ω. 6.0 Calcule a DDP que dever ser aplicada nos terminais de um condutor de resistência igual a 100 Ω para que ele seja percorrido pôr uma corrente de intensidade igual a 1,2A R:120V 7.0 Calcule a intensidade da corrente elétrica que passa pôr um fio de resistência igual a 20 Ω ao ser submetida uma DDP de 5 V? R: 0,25 A 8.0 Qual a corrente que o amperímetro irá indicar, quando for ligado a um circuito de fonte geradora de 20V e uma resistência de 4 Ω. R: 5 A 9.0 Qual a resistência elétrica de um condutor que é percorrido pôr uma corrente de 0,5 A, quando sujeita a uma tensão de 110 V. R: 220 Ω 10.0 Um elemento resistor de 300 Ω foi percorrido pôr uma corrente de 18 A . Qual a DDP que desloca estes elétrons ? R: 5,4 KV ou 54300 V 11.0 Qual a resistência elétrica de um chuveiro de 4.400 W que será ligado a uma fonte de tensão de 110 V , cuja corrente é de 40 A . R: 2,75 Ω. 12.0 qual a resistência elétrica de um chuveiro de 4.400 W que será ligado a uma fonte de tensão de 220 V , cuja corrente é de 20 A . R: 11 Ω. 32 RESISTIVIDADE. George Simon Ohm foi o cientista que estudou a resistência elétrica do ponto de vista dos elementos que têm influência sobre ela. Por esse estudo, ele concluiu que a resistência elétrica de um condutor depende de quatro fatores: a) Material do qual o condutor é feito. b) Comprimento (L) do condutor. c) Área de sua seção transversal (S). d) Temperatura no condutor. Através de várias experiências se pode verificar a influência de cada um destes materiais, variando apenas de um fatores, e mantendo constantes os três restantes. Desse modo se pode analisar a influência do comprimento do condutor,mantendo-se constante o tipo de material, sua temperatura e a área da sessão transversal e variou-se seu comprimento. S______________resistência R. S_________________________resistência obtida 2R. S____________________________________________resistência obtida 3R. Deste modo se comprovou que a resistência aumentava ou diminuía na mesma proporção em que aumentava ou diminuía o comprimento do condutor. Isto significa que a resistência elétrica é diretamente proporcional ao comprimento do condutor. Na influência da seção transversal, foram mantidos constantes o comprimento do condutor, o tipo de material e sua temperatura, variando-se apenas sua seção transversal. 1 . S o resistência obtida = R 2 . S O resistência obtida = R/2 3 .S O resistência obtida = R/3 Deste modo foi possível verificar que a resistência elétrica diminuía à medida que se aumentava a seção transversal do condutor. Inversamente, a resistência elétrica aumentava, quando se diminuía a seção transversal do condutor.Conclusão: a resistência elétrica de um condutor é inversamente proporcional à sua área de seção transversal.
Docsity logo



Copyright © 2024 Ladybird Srl - Via Leonardo da Vinci 16, 10126, Torino, Italy - VAT 10816460017 - All rights reserved