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Presidente da FIEMG Robson Braga de Andrade

Gestor do SENAI Petrônio Machado Zica

Diretor Regional do SENAI e Superintendente de Conhecimento e Tecnologia Alexandre Magno Leão dos Santos

Gerente de Educação e Tecnologia Edmar Fernando de Alcântara

Elaboração/Organização Márcio Antônio Silveira

Unidade Operacional Centro de Formação Profissional Pedro Martins Guerra

APRESENTAÇÃO
1. ENERGIA E MATÉRIA
1.1 Composição da Matéria
1.2 Molécula
1.3 Átomo
1.4 Íons
2. FUNDAMENTOS DE CORRENTE CONTÍNUA
2.1 Eletrização
2.2 Relação Entre Desequilíbrio e Potencial Elétrico
2.3 Diferença de Potencial (ddp)

Sumário

CORRENTE ELÉTRICA
3.1 Ação Química
3.2 Ação Magnética
3.3 Corrente Elétrica
4. CIRCUITOS ELÉTRICOS E RESISTÊNCIA ELÉTRICA
4.1 Materiais Condutores
4.2 Materiais Isolantes
4.3 Circuito Elétrico
4.3.1 Série
4.3.2 Paralelo
4.3.3 Misto
4.4 Resistência Elétrica
5. ASSOCIAÇÃO DE RESISTÊNCIAS E LEI DE OHM
5.1 Tipos de Associação de Resistências
5.2 Resistências Equivalentes
6. LEIS KIRCHHOFF
6.1 Primeira Lei de Kirchhoff
6.2 Segunda Lei de Kirchhoff
7. POTÊNCIA ELÉTRICA EM C
7.1 Determinação da Potência de um Consumidor em C
7.2 Potência Nominal
8. MEDIÇÕES E INSTRUMENTOS DE MEDIÇÕES
8.1 Voltímetro
8.2 Amperímetro
8.3 Ohmímetro
8.4 Multímetro
8.5 Wattímetro

3. FONTES GERADORAS DE ELETRICIDADE E

9.1 Magnetismo
9.2 Fluxo de Indução Magnética
9.3 Eletromagnetismo
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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Apresentação

“Muda a forma de trabalhar, agir, sentir, pensar na chamada sociedade do conhecimento. “ Peter Drucker

O ingresso na sociedade da informação exige mudanças profundas em todos os perfis profissionais, especialmente naqueles diretamente envolvidos na produção, coleta, disseminação e uso da informação.

O SENAI, maior rede privada de educação profissional do país,sabe disso , e ,consciente do seu papel formativo , educa o trabalhador sob a égide do conceito da competência:” formar o profissional com responsabilidade no processo produtivo, com iniciativa na resolução de problemas, com conhecimentos técnicos aprofundados, flexibilidade e criatividade, empreendedorismo e consciência da necessidade de educação continuada.”

Vivemos numa sociedade da informação. O conhecimento , na sua área tecnológica, amplia-se e se multiplica a cada dia. Uma constante atualização se faz necessária. Para o SENAI, cuidar do seu acervo bibliográfico, da sua infovia, da conexão de suas escolas à rede mundial de informações – internet- é tão importante quanto zelar pela produção de material didático.

Isto porque, nos embates diários,instrutores e alunos , nas diversas oficinas e laboratórios do SENAI, fazem com que as informações, contidas nos materiais didáticos, tomem sentido e se concretizem em múltiplos conhecimentos.

O SENAI deseja , por meio dos diversos materiais didáticos, aguçar a sua curiosidade, responder às suas demandas de informações e construir links entre os diversos conhecimentos, tão importantes para sua formação continuada !

Gerência de Educação e Tecnologia

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1ENERGIA E MATÉRIA
química, nuclearA energia está presente em quase todas as atividades do

Freqüentemente usamos a palavra energia. Às vezes, ouvimos dizer que determinado alimento é rico em energia, que recebemos energia do sol ou então, que o custo da energia elétrica aumentou. Fala-se também em energia térmica, homem moderno.

Por isso, para o profissional da área eletroeletrônica, é primordial conhecer os segredos da energia elétrica.

Estudaremos algumas formas de energia que se conhece, sua conservação e unidades de medida.

Energia e Trabalho

A energia está sempre associada a um trabalho. Por isso, dizemos que energia é a capacidade que um corpo possui de realizar um trabalho. Como exemplo de energia, pode-se citar uma mola comprimida ou estendida, e a água, represada ou corrente.

Assim como há vários modos de realizar um trabalho, também há várias formas de energia. Em nosso curso, falaremos mais sobre a energia elétrica e seus efeitos, porém devemos ter conhecimentos sobre outras formas de energia.

Dentre as muitas formas de energia que existem, podemos citar:

− energia potencial; − energia cinética;

− energia mecânica;

− energia térmica;

− energia química;

− energia elétrica.

A energia é potencial quando se encontra em repouso, ou seja, armazenada em um determinado corpo. Como exemplo de energia potencial, pode-se citar um veículo no topo de uma ladeira e a água de uma represa.

A energia cinética é a conseqüência do movimento de um corpo. Como exemplos de energia cinética pode-se citar um esqueitista em velocidade que aproveita a energia cinética para subir uma rampa ou a abertura das comportas de uma represa que faz girarem as turbinas dos geradores das hidroelétricas.

A energia mecânica é a soma da energia potencial com a energia cinética presentes em um determinado corpo. Ela se manifesta pela produção de um trabalho mecânico, ou seja, o deslocamento de um corpo. Como exemplo de energia mecânica podemos citar um operário empurrando um carrinho ou um torno em movimento.

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A energia térmica se manifesta através da variação da temperatura nos corpos. A máquina a vapor, que usa o calor para aquecer a água transformando-a em vapor que acionará os pistões, pode ser citada como exemplo de energia térmica.

A energia química manifesta-se quando certos corpos são postos em contato, proporcionando reações químicas. O exemplo mais comum de energia química é a pilha elétrica.

A energia elétrica manifesta-se por seus efeitos magnéticos, térmicos, luminosos, químicos e fisiológicos. Como exemplo desses efeitos, podemos citar:

− a rotação de um motor (efeito magnético);

− o aquecimento de uma resistência para esquentar a água do chuveiro (efeito térmico);

− a luz de uma lâmpada (efeito luminoso);

− a eletrólise da água (efeito químico);

− a contração muscular de um organismo vivo ao levar um choque elétrico efeito fisiológico).

1.1 COMPOSIÇÃO DA MATÉRIA

Matéria é tudo aquilo que nos cerca e que ocupa um lugar no espaço. Ela se apresenta em porções limitadas que recebem o nome de corpos. Estes podem ser simples ou compostos.

Corpos simples: são aqueles formados por um único átomo. São também chamados de elementos. O ouro, o cobre, o hidrogênio são exemplos de elementos.

Corpos compostos: são aqueles formados por uma combinação de dois ou mais elementos. São exemplos de corpos compostos o cloreto de sódio (ou sal de cozinha) que é formado pela combinação de cloro e sódio, e a água, formada pela combinação de oxigênio e hidrogênio.

A matéria e, conseqüentemente, os corpos compõem-se de moléculas e átomos.

1.2 MOLÉCULA

Molécula é a menor partícula em que se pode dividir uma substância de modo que ela mantenha as mesmas características da substância que a originou.

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1.3 ÁTOMO

Os animais, as plantas, as rochas, as águas dos rios, lagos e oceanos e tudo o que nos cerca é composto de átomos.

O átomo é a menor partícula em que se pode dividir um elemento e que, ainda assim, conserva as propriedades físicas e químicas desse elemento.

Constituição do Átomo

O átomo é formado por uma parte central chamada núcleo e uma parte periférica formada pelos elétrons e denominada eletrosfera.

O núcleo é constituído por dois tipos de partículas: os prótons, com carga positiva, e os neutrons, que são eletricamente neutros.

Figura 1.1 - Representação esquemática de um átomo

Os prótons, juntamente com os nêutrons, são os responsáveis pela parte mais pesada do átomo.

Os elétrons possuem carga negativa. Como os planetas do sistema solar, eles giram na eletrosfera ao redor do núcleo, descrevendo trajetórias que se chamam órbitas.

No seu estado natural, o átomo possui o número de prótons igual ao número de elétrons. Nessa condição, dizemos que o átomo está em equilíbrio ou eletricamente neutro.

O átomo está em desequilíbrio quando tem o número de elétrons maior ou menor que o número de prótons. Esse desequilíbrio é causado sempre por forças externas que podem ser magnéticas, térmicas ou químicas.

O átomo em desequilíbrio é chamado de íon. O íon pode ser negativo ou positivo. Os íons negativos são os ânions e os íons positivos são os cátions.

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Figura 1.2 - Íons negativos, ou seja, ânions, são átomos que receberam elétrons.

Figura 1.3 - Íons positivos, ou seja cátions, são átomos que perderam elétrons.

A transformação de um átomo em íon ocorre devido a forças externas ao próprio átomo. Uma vez cessada a causa externa que originou o íon, a tendência natural do átomo é atingir o equilíbrio elétrico. Para atingir esse equilíbrio, ele cede elétrons que estão em excesso ou recupera os elétrons em falta.

2FUNDAMENTOS DA CORENTE CONTÍNUA

2.1 ELETRIZAÇÃO

O estudo da eletricidade é organizado em dois campos: a eletrostática e a eletrodinâmica.

Eletrostática

Eletrostática é a parte da eletricidade que estuda a eletricidade estática. Dá-se o nome de eletricidade estática à eletricidade produzida por cargas elétricas em repouso em um corpo.

Na eletricidade estática, estudamos as propriedades e a ação mútua das cargas elétricas em repouso nos corpos eletrizados.

Um corpo se eletriza negativamente (-) quando ganha elétrons e positivamente (+) quando perde elétrons.

Entre corpos eletrizados, ocorre o efeito da atração quando as cargas elétricas têm sinais contrários. O efeito da repulsão acontece quando as cargas elétricas dos corpos eletrizados têm sinais iguais.

Figura 2.1

No estado natural, qualquer porção de matéria é eletricamente neutra. Isso significa que, se nenhum agente externo atuar sobre uma determinada porção da matéria, o número total de prótons e elétrons dos seus átomos será igual.

Essa condição de equilíbrio elétrico natural da matéria pode ser desfeita, de forma que um corpo deixe de ser neutro e fique carregado eletricamente.

O processo pelo qual se faz com que um corpo eletricamente neutro fique carregado é chamado eletrização.

A maneira mais comum de provocar eletrização é por meio de atrito. Quando se usa um pente, por exemplo, o atrito provoca uma eletrização negativa do pente, isto é , o pente ganha elétrons.

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Figura 2.2

Ao aproximarmos o pente negativamente de pequenos pedaços de papel, estes são atraídos momentaneamente pelo pente, comprovando a existência da eletrização.

Figura 2.3

A eletrização pode ainda ser obtida por outros processos como, por exemplo, por contato ou por indução. Em qualquer processo, contudo, obtém-se corpos carregados eletricamente.

Descargas Elétricas

descarga elétrica. Essa descarga pode ser dar por contato ou por arco

Sempre que dois corpos com cargas elétricas contrárias são colocados próximos um do outro, em condições favoráveis, o excesso de elétrons de um deles é atraído na direção daquele que está com falta de elétrons, sob a forma de uma

Quando dois materiais possuem grande diferença de cargas elétricas, uma grande quantidade de carga elétrica negativa pode passar de um material para outro pelo ar. Essa é a descarga elétrica por arco.

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Figura 2.4 - O raio em uma tempestade é um bom exemplo de descarga por arco.

2.2 RELAÇÃO ENTRE DESEQUILÍBRIO E POTENCIAL ELÉTRICO

Por meio dos processos de eletrização, é possível fazer com que os corpos fiquem intensamente ou fracamente eletrizados. Um pente fortemente atritado fica intensamente eletrizado. Se ele for fracamente atritado, sua eletrização será fraca.

Figura 2.5

O pente intensamente atritado tem maior capacidade de realizar trabalho, porque é capaz de atrair maior quantidade de partículas de papel.

Figura 2.6

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Como a maior capacidade de realizar trabalho significa maior potencial, conclui-se que o pente eletrizado tem maior potencial elétrico.

Figura 2.7

O potencial elétrico de um corpo depende diretamente do desequilíbrio elétrico existente nesse corpo. Assim, um corpo que tenha um desequilíbrio elétrico duas vezes maior que outro, tem um potencial elétrico duas vezes maior.

2.3 DIFERENÇA DE POTENCIAL (ddp) Carga Elétrica

Como certos átomos são forçados a ceder elétrons e outros a receber elétrons, é possível produzir uma transferência de elétrons de um corpo para outro.

A quantidade de carga elétrica que um corpo possui, é determinada pela diferença entre o número de prótons e o número de elétrons que o corpo contém.

O símbolo que representa a quantidade de carga elétrica de um corpo é Q e sua unidade de medida é Coulomb ( C ) .

Diferença de Potencial

Quando se compara o trabalho realizado por dois corpos eletrizados, automaticamente está se comparando os seus potenciais elétricos. A diferença entre os trabalhos expressa diretamente a diferença de potencial elétrico entre esses dois corpos.

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Figura 2.8 - A diferença de potencial (abreviada para ddp) existe entre corpos eletrizados com cargas diferentes ou com o mesmo tipo de carga.

A diferença de potencial elétrico entre dois corpos eletrizados também é denominada de tensão elétrica, importantíssima nos estudos relacionados à eletricidade e à eletrônica.

Unidade de Medida de Tensão Elétrica

A tensão (ou ddp) entre dois pontos pode ser medida por meio de instrumentos. A unidade de medida de tensão é o volt, que é representado pelo símbolo V.

Como qualquer outra unidade de medida, a unidade de medida de tensão (volt) também te múltiplos e submúltiplos adequados a cada situação. Veja tabela a seguir:

megavolt MV 106 V ou 1000000V Múltiplos quilovolt KV 103 V ou 1000V Unidade volt V - milivolt Mv 10-3V ou 0,001V Submúltiplos microvolt V 10-6v OU 0,000001v Tabela 2.1

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Pilha ou Bateria Elétrica

A existência de tensão é imprescindível para o funcionamento dos aparelhos elétricos. Para que eles funcionem, foram desenvolvidos dispositivos capazes e criar um desequilíbrio elétrico entre dois pontos, dando origem a uma tensão elétrica. Genericamente esses dispositivos são chamados fontes geradoras de tensão. As pilhas, baterias ou acumuladores e geradores são exemplos desse tipo de fonte.

Figura 2.9

As pilhas são fontes geradoras de tensão constituídas por dois tipos de metais mergulhados em um preparo químico. Esse preparado químico reage com os metais, retirando elétrons de um e levando para outro. Um dos metais fica com potencial elétrico positivo e o outro fica com potencial elétrico negativo. Entre os dois metais existe, portanto, uma ddp ou uma tensão elétrica.

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3FONTES GERADORAS DE ELLETTRRIICCIIDDAADE E

A existência da tensão é condição fundamental para o funcionamento de todos os aparelhos elétricos. As fontes geradoras são os meios pelos quais se pode fornecer a tensão necessária ao funcionamento desses consumidores.

Essas fontes geram energia elétrica de vários modos:

− por ação térmica; − por ação da luz;

− por ação mecânica;

− por ação química;

− pó ação magnética.

Estudaremos como se dá a geração de energia elétrica por ação química e magnética.

3.1 AÇÃO QUÍMICA

A geração de energia elétrica por ação química acontece da seguinte forma: dois metais diferentes como cobre e zinco são colocados dentro de uma solução química (ou eletrólito) composta de sal (H2O + NaCL) ou ácido sulfúrico (H2O + H2SO4), constituindo-se de uma célula primária.

A reação química entre o eletrólito e os metais vai retirando os elétrons do zinco. Estes passam pelo eletrólito e vão se depositando no cobre. Dessa forma, obtémse uma diferença de potencial, ou tensão, entre os bornes ligados no zinco (negativo) e no cobre (positivo).

Figura 3.1

A pilha de lanterna funciona segundo o princípio da célula primária que acabamos de descrever. Ela é constituída basicamente por dois tipos de materiais em contato com um preparado químico.

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Figura 3.2

3.2 AÇÃO MAGNÉTICA

Esse é o método mais comum de produção de energia elétrica em larga escala. A eletricidade gerada por ação magnética é produzida quando um condutor é movimentado dentro do raio de ação de um campo magnético. Isso cria uma ddp que aumenta ou diminui com o aumento ou a diminuição da velocidade do condutor ou da intensidade do campo magnético.

Figura 3.3

A tensão gerada por este método é chamada de tensão alternada, pois suas polaridades são variáveis, ou seja, se alternam.

Os alternadores e dínamos são exemplos de fontes geradoras que produzem energia elétrica segundo o princípio que acaba de ser descrito.

3.3 CORRENTE ELÉTRICA

A corrente elétrica consiste em um movimento orientado de cargas, provocado pelo desequilíbrio elétrico (ddp) entre dois pontos. A corrente elétrica é a forma pela qual os corpos eletrizados procuram restabelecer o equilíbrio elétrico.

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