Apostila Cemig Instalações Residenciais

Apostila Cemig Instalações Residenciais

(Parte 2 de 12)

EnergiaHidráulica EnergiaMecânica EnergiaElétrica Energia Mecânica

As etapas de Geração, Transmissão, Distribuição e da utilização da energia elétrica, podem ser assim representadas:

1.2 – Evolução da Eletricidade

Ao longo do tempo, a eletricidade foi marcada pela evolução técnica e pelos desenvolvimentos científicos, estendendo-se a diversos campos da ciência e a inúmeras aplicações práticas. Será apresentada a seguir, uma abordagem simples sobre a evolução da eletricidade.

A palavra Eletricidade provém do latim electricus, que significa literalmente “produzido pelo âmbar por fricção”. Este termo tem as suas origens na palavra grega para âmbar elektron.

O filósofo grego, Tales de Mileto, ao esfregar um pedaço de âmbar numa pele de carneiro, observou que este atraía pedaços de palha.

Em 1600 William Gilbert estudando esses fenômenos, verificou que outros corpos possuiam a mesma propriedade do âmbar. Designou-os com o nome latino “electrica”.

A partir de 1729, Stephen Gray descobriu a condução da eletricidade, distinguindo entre condutores e isolantes elétricos, bem como, da indução eletrostática.

Benjamin Franklin descobriu em 1750 que, os relâmpagos são o mesmo que descargas elétricas e inventou o pára-raios.

Charles Augstin de Coulomb publicou em 1785, estudos sobre medição das forças de atração e repulsão entre dois corpos eletrizados (Lei de Coulomb).

Em 1788 James Watt construiu a primeira máquina a vapor. Esse invento que impulsionou a 1ª Revolução Industrial. Em sua homenagem, foi dado o seu nome à unidade de potência elétrica: Watt (W).

Foi fundado na Inglaterra em 1799, o Royal Institution of Great Britainque ajudou o campo de investigação da eletricidade e magnetismo.

Também em 1799, Alessandro Volta provou que a eletricidade podia ser produzida utilizando metais diferentes separados por uma solução salina. Volta utilizou discos de cobre e zinco separados por feltro embebido em ácido sulfúrico para produzir este efeito. Alessandro Volta explicou a experiência de Luigi Aloísio Galvani em 1786, colocando entre dois metais a perna de uma rã morta, produzindo contrações nesta. Ao agregar estes discos uns por cima dos outros, Volta criou a pilha elétrica. A pilha foi a primeira forma controlada de eletricidade contínua e estável. Em sua homenagem, foi dado o seu nome à unidade de medida de potencial elétrico: Volt (V).

Em 1819, Hans Christian Oersted detectou e investigou a relação entre a eletricidade e o magnetismo (eletromagnetismo).

Manual de Instalações Elétricas Residenciais

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André Marie Ampère desenvolveu em 1820, um estudo e estabeleceu as leis do eletromagnetismo. Em sua homenagem, foi dado o seu nome à unidade de medida de intensidade de corrente elétrica: Ampère (A).

Em 1827, Joseph Henry iniciou uma série de experiências eletromagnéticas e descobriu o conceito de indução elétrica, construindo o primeiro motor elétrico.

Também em 1827, Georg Simon Ohm, trabalhando no campo da corrente elétrica desenvolveu a primeira teoria matemática da condução elétrica nos circuitos: Lei de Ohm. O trabalho só foi reconhecido em 1841. Em sua homenagem, foi dado o seu nome à unidade de resistência elétrica: Ohm (Ω).

Em 1831, Michel Faraday descobriu o fenômeno da indução eletromagnética, explicando que é necessária uma alteração no campo magnético para criar corrente. Faraday descobriu que a variação na intensidade de uma corrente elétrica que percorre um circuito fechado, induz uma corrente numa bobina próxima. Observou também, uma corrente induzida ao introduzir-se um imã nessa bobina. Estes resultados tiveram uma rápida aplicação na geração de corrente elétrica.

Em 1838, Samuel Finley Breese Morse conclui o seu invento do telégrafo. Em 1860, Antonio Pacinotti construiu a primeira máquina de corrente contínua com enrolamento fechado em anel. Nove anos depois, Zénobe Gramme apresentou a sua máquina dínamo - elétrico, aproveitando o enrolamento em anel.

Em 1875 foi instalado, em uma estação de trem em Paris, um gerador para ascender as lâmpadas da estação, através da energia elétrica. Foram fabricadas máquinas a vapor para movimentar os geradores.

A distribuição de eletricidade é feita inicialmente em condutores de ferro, posteriormente de cobre e a partir de 1850, os fios são isolados por uma goma vulcanizada.

Em 1873 foi realizada pela primeira vez a reversibilidade das máquinas elétricas, através de duas máquinas Gramme que funcionavam, uma como geradora e a outra como motora. Ainda neste mesmo ano foi publicado o Tratado sobre Eletricidade e Magnetismo por James Clerk Maxwell. Este tratado, juntamente com as experiências levadas a efeito porHeinrich Rudolph Hertz em 1885 sobre as propriedades das ondas eletromagnéticas geradas por uma bobina de indução, demonstrou que as ondas de rádio e luz são ondas eletromagnéticas, diferindo apenas na sua freqüência.

Em 1876, Alexandre Graham Bell patenteou o primeiro telefone com utilização prática.

Thomas Alvas Edison fêz uma demonstração pública de sua lâmpada incandescente, em 1879. Essa lâmpada possibilitou o fim da iluminação feita através de chama de azeite, gás, etc, que foi substituída pela iluminação de origem elétrica. No mesmo ano, Ernest Werner von Siemens pôs em circulação, em uma exposição em Berlim, o primeiro comboio movido a energia elétrica.

A primeira central hidroelétrica foi instalada em 1886 nas cataratas do Niágara. Na década subseqüente foram ensaiados, os primeiros transportes de energia elétrica em corrente contínua. Máquinas elétricas como o alternador, o transformador e o motor assíncrono foram desenvolvidos ao ser estabelecida a supremacia da corrente alternada sobre a corrente contínua.

Gugliemo Marchese Marconi aproveitando estas idéias dez anos mais tarde, utiliza ondas de rádio no seu telégrafo sem fio. Em 1901 foi transmitida a primeira mensagem de rádio através do Oceano Atlântico.

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O elétron, partícula de carga negativa presente no átomo, foi descoberto por

Joseph Jone Thompson em 1897.

Em 1907 Ernest Rutherford, Niels Bohr e James Chadwick estabeleceram a atual definição de estrutura do átomo, até então, considerada a menor porção de matéria não divisível.

1.3 - Tensão e Corrente Elétrica

Todas as substâncias, gasosas, líquidas ou sólidas, são constituídas de pequenas partículas invisíveis a olho nu, denominadas átomos.

O átomo é composto de três partículas básicas: Prótons,Nêutrons eElétrons. Os Prótons e os Nêutrons formam o núcleo do átomo. O Próton tem carga positiva e Nêutron não possui carga elétrica. As suas massas são equivalentes.

O Elétron possui uma carga negativa e a sua massa, por ser muito pequena, é desprezível.

Em um átomo, o número de Elétrons é igual ao número de Prótons, sendo portanto, o átomo eletricamente neutro, pois a soma das cargas dos Elétrons (negativas) com as cargas dos Prótons (positivas) é igual a zero.

Os Elétrons existentes em um condutor de eletricidade (ver Capítulo 3 página 64), estão em constante movimento desordenado.

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Para que estes elétrons se movimentem de forma ordenada nos fios, é necessário ter uma força que os empurre. Essa força é chamada de Tensão Elétrica (U). Sua unidade de medida é o Volt. O símbolo desta unidade é V. Exemplo: Tensão elétrica de 127 V (Volts).

O movimento ordenado de elétrons, provocado pela tensão elétrica, forma uma corrente de elétrons. Essa corrente de elétrons é chamada de Corrente Elétrica (I). Sua unidade de medida é o Ampère. O símbolo desta unidade é A. Exemplo: Corrente elétrica de 10 A (Ampères).

Para que se tenha uma idéia do comportamento da tensão e da corrente elétrica, será feita uma analogia com uma instalação hidráulica.

A pressão feita pela água, depende da altura da caixa d’água. A quantidade de água que flui pelo cano vai depender: desta pressão, do diâmetro do cano e da abertura da torneira.

De maneira semelhante, no caso da energia elétrica, tem-se:

➡ A pressão da energia elétrica é chamada de Tensão Elétrica (U). ➡ A Corrente Elétrica (I) que circula pelo circuito depende da Tensão e da Resistência Elétrica (R).

A Resistência Elétrica (R) que o circuito elétrico oferece à passagem da corrente, é medida em Ohms (Ω)(ver subitem 1.4 página 13) e varia com a seção dos condutores (ver subitem 3.3 página 67).

Manual de Instalações Elétricas Residenciais 1.4 - Resistência Elétrica – Lei de Ohm

É chamada de Resistência Elétrica (R)a oposição que o circuito oferece à circulação da corrente elétrica. A unidade da Resistência Elétrica é o Ohme o seu símbolo é o Ω(letra grega chamada de ômega).

Lei de Ohm, assim chamada, devido ao físico que a descobriu (ver subitem 1.2 página 9)

Essa Lei estabelece que: se for aplicado em um circuito elétrico, uma tensão de 1V, cuja resistência elétrica seja de 1Ω, a corrente que circulará pelo circuito, será de 1A.

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