(Parte 2 de 4)

Para que haja corrente elétrica, é necessário que haja ddp e que o circuito esteja fechado. Logo, pode-se afirmar que existe tensão sem corrente, mas nunca existirá corrente sem tensão. Isso acontece porque a tensão orienta as cargas elétricas.

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O símbolo para representar a intensidade da corrente elétrica é a letra I. Unidade de Medida de Corrente

Corrente é uma grandeza elétrica e, como toda a grandeza, pode ter sua intensidade medida por meio de instrumentos. A unidade de medida da intensidade da corrente elétrica é o ampère, que é representado pelo símbolo A.

Como qualquer outra unidade de medida, a unidade da corrente elétrica tem múltiplos e submúltiplos adequados a cada situação. Veja tabela as seguir.

Múltiplo Quiloampère KA 103 A ou 1000 A

Unidade Ampère A - Miliampère mA 10-3 A ou 0,001 A

Microampère µA

Tabela 3.1

Amperímetro

Para medir a intensidade de corrente, usa-se o amperímetro. Além do amperímetro, usam-se também os instrumentos a seguir:

− miliamperímetro: para correntes da ordem de miliampères; − microamperímetro: para correntes da ordem de microampères;

Corrente Contínua

A corrente elétrica é o movimento de cargas elétricas. Nos materiais sólidos, as cargas que se movimentam são os elétrons; nos líquidos e gases o movimento pode ser de elétrons ou íons positivos.

Quando o movimento de cargas elétricas formadas por íons ou elétrons ocorre sempre em um sentido, a corrente elétrica é chamada de corrente contínua e é representada pela sigla C.

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4CIRCUITOS ELÉTRICOS E RRESSIISSTTÊÊNNCCIIAA

4.1 MATERIAIS CONDUTORES

Os materiais condutores caracterizam-se por permitirem a existência de corrente elétrica toda a vez que se aplica uma ddp entre suas extremidades. Eles são empregados em todos os dispositivos e equipamentos elétricos e eletrônicos.

Figura 4.1 Corrente Elétrica

O que faz um material sólido ser condutor de eletricidade é a intensidade de atração entre o núcleo e os elétrons livres. Assim, quanto menor for a atração, maior será sua capacidade de deixar fuir a corrente elétrica.

Os metais são excelentes condutores de corrente elétrica, porque os elétrons da última camada da eletrosfera (elétrons de valência) estão fracamente ligados ao núcleo do átomo. Por causa disso, desprendem-se com facilidade o que permite seu movimento ordenado.

Vamos tomar como exemplo a estrutura atômica do cobre. Cada átomo de cobre tem 29 elétrons; desses apenas um encontra-se na última camada. Esse elétron desprende-se do núcleo do átomo e vaga livremente no interior do material.

A intensa mobilidade ou liberdade de movimentação dos elétrons no interior da estrutura química do cobre faz dele um material de grande condutividade elétrica. Assim, os bons condutores são também materiais com baixa resistência elétrica. O quadro a seguir mostra, em ordem crescente, a resistência elétrica de alguns materiais condutores.

Figura 4.2

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Depois da prata, o cobre é considerado o melhor condutor elétrico Ele é o metal mais usado na fabricação de condutores para instalações elétricas.

4.2 MATERIAIS ISOLANTES

Materiais isolantes são os que apresentam forte oposição à circulação de corrente elétrica no interior de sua estrutura. Isso acontece porque os elétrons livres dos átomos que compõem a estrutura química dos materiais isolantes são fortemente ligados a seus núcleos e dificilmente são liberados para a circulação.

A estrutura atômica dos materiais isolantes compõem-se de átomos com cinco ou mais elétrons na última camada energética.

Figura 4.3

4.3 CIRCUITO ELÉTRICO

O circuito é o caminho fechado por onde circula a corrente elétrica. Dependendo do efeito desejado, o circuito elétrico pode fazer a eletricidade assumir as mais diversas formas: luz, som, calor, movimento.

O circuito elétrico mais simples que se pode montar constitui-se de três componentes:

− fonte geradora; − carga;

− condutores.

Figura 4.4

Todo o circuito elétrico necessita de uma fonte geradora. A fonte geradora fornece a tensão necessária à existência de corrente elétrica. A bateria, a pilha e o alternador são exemplos de fontes geradoras.

A carga é também chamada de consumidor ou receptor de energia elétrica. É o componente do circuito elétrico que transforma a energia elétrica fornecida pela fonte geradora em outro tipo de energia. Essa energia pode ser mecânica, luminosa, térmica, sonora.

Os condutores são o elo de ligação entre a fonte geradora e a carga. Servem de meio de transporte da corrente elétrica.

Além da fonte geradora, do consumidor e condutor, o circuito elétrico possui um componente adicional chamado de interruptor ou chave. A função desse componente é comandar o funcionamento dos circuitos elétricos. Quando aberto ou desligado, o interruptor provoca uma abertura em um dos condutores.

Figura 4.5

Nesta condição, o circuito elétrico não corresponde a um caminho fechado, porque um dos pólos da pilha (positivo) está desconectado do circuito, e não há circulação da corrente elétrica.

Figura 4.6 Sentido da Corrente Elétrica

Antes que se compreendesse de forma mais científica a natureza do fluxo de elétrons, já se utilizava a eletricidade para iluminação, motores e outras aplicações. Nessa época, foi estabelecido por convenção, que a corrente elétrica se constituída de um movimento de cargas elétricas que fluía do pólo positivo para o pólo negativo da fonte geradora. Este sentido de circulação (do + para o -) foi denominado de sentido convencional da corrente.

Com o progresso dos recursos científicos usados explicar os fenômenos elétricos, foi possível verificar mais tarde, que nos condutores sólidos a corrente elétrica se constitui de elétrons em movimento do pólo negativo para o pólo positivo. Este sentido de circulação foi denominado de sentido eletrônico da corrente.

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4.3 CIRCUITO ELÉTRICO

O tipo de circuito elétrico é determinado pela maneira como seus componentes são ligados. Assim, existem três tipos de circuitos:

− série; − paralelo;

− misto.

Circuito série é aquele cujos componentes (cargas) são ligados um após o outro. Desse modo, existe um único caminho para a corrente elétrica que sai do pólo positivo da fonte, passa através do primeiro componente (R1 ), passa pelo seguinte (R2 ) e assim por diante até chegar ao pólo negativo da fonte.

Figura 4.7 - Representação esquemática do circuito série

Num circuito série, o valor da corrente é sempre o mesmo em qualquer ponto do circuito. Isso acontece porque a corrente elétrica tem apenas um único caminho para percorrer.

4.3.2 PARALELO O circuito paralelo é aquele cujos componentes estão ligados em paralelo entre si.

Figura 4.8 – Representação esquemática do circuito paralelo

No circuito paralelo, a corrente é diferente em cada ponto do circuito porque ela depende da resistência de cada ramo à passagem da corrente elétrica e da tensão aplicada sobre ele. Todos os componentes ligados em paralelo recebem a mesma tensão.

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4.3.3 MISTO No circuito misto, os componentes são ligados em série e em paralelo.

Figura 4.9 – Representação esquemática do circuito misto

No circuito misto, o componente R1 ligado em série, ao ser atravessado por uma corrente, causa uma queda de tensão porque é uma resistência. Assim sendo, os resistores R2 e R3 que estão ligados em paralelo, receberão a tensão da rede menos a queda de tensão provocada por R1.

4.4 RESISTÊNCIA ELÉTRICA

Resistência elétrica é a posição que um material apresenta ao fluxo de corrente elétrica. Todos os dispositivos elétricos e eletrônicos apresentam certa oposição à passagem da corrente elétrica.

A resistência dos materiais à passagem da corrente elétrica tem origem na sua estrutura atômica.

Um componente especificamente designado para possuir resistência elétrica é chamado de resistor.

ou Figura 4.10 – Símbolo do resistor

O efeito causado pela resistência elétrica tem muitas aplicações práticas em eletricidade e eletrônica. Ele pode gerar, por exemplo, o aquecimento no chuveiro, no ferro de passar, no ferro de soldar, no secador de cabelo. Pode gerar também iluminação por meio das lâmpadas incandescentes.

Unidade de Medida de Resistência Elétrica

A unidade de medida da resistência elétrica é o ohm, representando pela letra grega Ω (lê-se ômega). A tabela a seguir mostra os múltiplos do ohm, que são os valores usados na prática.

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Operador de Usina megohm MΩ 106 Ω ou 1000000Ω Múltiplo quilohm kΩ 103 Ω ou 1000Ω

Unidade ohm Ω -

Tabela 4.1 Segunda Lei de Ohm

George Simon Ohm foi um cientista que estudou a resistência elétrica do ponto de vista dos elementos que tem influência sobre ela. Por esse estudo, ele concluiu que a resistência elétrica de um condutor depende fundamentalmente de quatro fatores a saber:

1. material do qual o condutor é feito; 2. comprimento (L) do condutor; 3. área de sua seção transversal (S); 4. temperatura no condutor.

Resistividade Elétrica

Resistividade elétrica é a resistência elétrica específica de um certo condutor com 1 metro de comprimento, 1mm2 de área de seção transversal, medida em temperatura ambiente constante de 20ºC.

A unidade de medida de resistividade é o Ω mm2 / m, representada pela letra grega ρ (lê-se “rô “).

A tabela a seguir apresenta alguns materiais com seu respectivo valor de resistividade.

MATERIAL (Ω MM2 / M) A 20º C Alumínio 0,0278

Tabela 4.2

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George Simon OHM estabeleceu a sua segunda lei que diz que:

“ A resistência elétrica de um condutor é diretamente proporcional ao produto da resistividade específica pelo seu comprimento, e inversamente proporcional à sua área de seção transversal.”

Matematicamente, essa lei é representada pela seguinte equação:

Nela, R é a resistência elétrica expressa em Ω; L é o comprimento do condutor em metros (m); S é a área de seção transversal do condutor em milímetros quadrados (mm2) e é a resistividade elétrica do material em Ω . mm2 /m.

Influência da Temperatura Sobre a Resistência

Como já foi visto, a resistência elétrica de um condutor depende do tipo de material de que ele é constituído e da mobilidade das partículas em seu interior.

Na maior parte dos materiais, o aumento da temperatura significa maior resistência elétrica. Isso acontece porque o aumento da temperatura, há um aumento da agitação das partículas que constituem o material, aumentando as colisões entre as partículas e os elétrons livres no interior do condutor.

Isso é particularmente verdadeiro no caso dos metais e suas ligas. Neste caso, é necessário um grande aumento na temperatura para que se possa notar uma pequena variação na resistência elétrica. É por esse motivo que eles são usados na fabricação de resistores.

Conclui-se então que, num condutor, a variação na resistência elétrica relacionada ao aumento de temperatura, depende diretamente da variação de resistividade elétrica própria do material com o qual o condutor é fabricado.

Assim, uma vez conhecida a resistividade do material do condutor em uma determinada temperatura. Matematicamente faz-se isso por meio da expressão:

Nessa expressão, ρf é a resistividade na temperatura final em Ω.mm2/m; ρo é a resistividade do material na temperatura inicial (geralmente 20ºC) em Ω. mm2 /m; α é o coeficiente de temperatura do material (dado de tabela) e ∆θ é a variação de temperatura, ou seja, temperatura final – temperatura inicial, em ºC.

A tabela a seguir mostra os valores de coeficiente de temperatura dos materiais que correspondem à variação da resistência elétrica que o condutor do referido material com resistência de 1Ω sofre quando a temperatura varia de 1ºC.

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MATERIAL COEFICIENTE DE TEMPERATURA α (ºC-1) Cobre 0,0039

Tabela 4.3

Como exemplo, vamos determinar a resistividade do cobre na temperatura de 50ºC, sabendo-se que à temperatura de 20ºC, sua resistividade corresponde a

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5ASOCIAÇÃO DE RESISTÊNCIAS E LLEII DE OHM

Associação de resistências é uma reunião de duas ou mais resistências em um circuito elétrico, considerando-se resistência como qualquer dificuldade à passagem da corrente elétrica.

Na associação de resistências é preciso considerar duas coisas: os terminais e os nós.

Terminais são os pontos da associação conectados à fonte geradora. Nós são os pontos em que ocorre a interligação de três ou mais resistências.

5.1 TIPOS DE ASSOCIAÇÃO DE RESISTÊNCIAS

As resistências podem ser associadas e modo a formar diferentes circuitos elétricos, conforme mostram as figuras a seguir:

Figura 5.1

Apesar do número de associações diferentes que se pode obter interligando resistências em um circuito elétrico, todas essas associações classificam-se a partir de três designações básicas:

− associação em série; − associação em paralelo;

− associação mista.

Cada um desses tipos de associação apresenta características específicas de comportamento elétrico.

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Associação em Série

Nesse tipo de associação, as resistências são interligadas de forma que exista apenas um caminho para a circulação da corrente elétrica entre os terminais.

Figura 5.2 Associação em Paralelo

Trata-se de uma associação em que os terminais das resistências estão interligados de forma que exista mais de um caminho para a circulação da corrente elétrica.

Figura 5.3 Associação Mista

É a associação que se compõe por grupos de resistências em série e em paralelo.

Figura 5.4

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5.2 RESISTÊNCIAS EQUIVALENTES Resistência Equivalente de uma Associação Série

Quando se associam resistências, a resistência elétrica entre os terminais é diferente das resistências individuais. Por essa razão, a resistência de uma associação de resistências recebe uma denominação específica: resistência total ou resistência equivalente (Req).

Matematicamente, obtém-se a resistência equivalente da associação em série pela seguinte fórmula:

+ R2 + R3 ++ Rn

Req = R1 Convenção

R1, R2, R3,Rn são os valores ôhmicos das resistências associadas em série.

Vamos tomar como exemplo de associação em série uma resistência de 120 Ω e outra de 270 Ω. Nesse caso, a resistência equivalente entre os terminais é obtida da seguinte forma:

O valor da resistência equivalente de uma associação de resistências em série é sempre maior que a resistência de maior valor da associação.

Resistência Equivalente de uma Associação em Paralelo

Na associação em paralelo há dois ou mais caminhos para a circulação da corrente elétrica. A resistência equivalente de uma associação em paralelo de resistências é dada pela equação:

Req =1
1 + 1 ++ 1
R1R2

Rn

Convenção

R1, R2,, Rn são os valores ôhmicos das resistências associadas. Vamos tomar

como exemplo a associação em paralelo a seguir.

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Para obter a resistência equivalente, basta aplicar a equação mostrada anteriormente, ou seja:

Req =1
1 + 1 ++ 1
R1R2

Rn

Req =1 = 1 = 1 = 5,26

Desse modo temos:

+ 1 + 10,1 + 0,04 + 0,05 0,19
1025 20

O resultado encontrado comprova que a resistência equivalente da associação em paralelo (5,26Ω) é menor que a resistência de menor valor (10Ω).

Para associações em paralelo com apenas duas resistências, pode-se usar uma equação mais simples, deduzida da equação geral.

Req =1
1 + 1
R1R2

Tomando-se a equação geral, com apenas duas resistências, temos: Invertendo ambos os membros, obtém-se:

1= 1 + 1
ReqR1 R2

Colocando o denominador comum no segundo membro, temos:

ReqR1 x R2

1 = R1 + R2 Invertendo os dois membros, obtemos:

Req = R1 x R2

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R1 + R2 Portanto, R1 e R2 são os valores ôhmicos das resistências associadas.

Observe no circuito abaixo um exemplo de associação em paralelo em que se emprega a fórmula para duas resistências.

R1 + R21200 + 680 1880
Req = 434ΩΩΩΩ

Req = R1 x R2 + 1200 x 680 = 816000 = 434Ω Resistência Equivalente de uma Associação Mista

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