Eletricidade aplicada

1. Eletricidade
Básica
JEOVÁ LACERDA CALHAU

2. UM POUCO DE HISTÓRIA...
PIONEIROS DA ELETRICIDADE

3. ELETROSTÁTICA

4. Princípios da
eletricidade

5. Elétrons cargas negativas
(orbitais)
Prótons carga positiva Nêutrons carga neutra
(Núcleo)O átomo

6. Carga Elétrica Quando um corpo possui o mesmo número de prótons e de
elétrons, dizemos que ele possui um equilíbrio de cargas e,
conseqüentemente, que ele está eletricamente neutro.
Dizemos que um corpo está carregadoquando há nele um
desequilíbrio de cargas
(diferente número de prótons e elétrons)
.
Se no corpo há mais prótons do que elétrons, dizemos que este
possui uma carga positiva . Se, do contrário, há mais elétrons do
que prótons, o corpo possui uma carga negativa.

7. ƒ
Unidade de medida de carga elétrica:
Coulomb
Símbolo: C
ƒ
Carga elétrica fundamental:
é a carga de um próton ou de um elétron
Seu valor é de e = 1,6 x 10
-19
C
•
Quantização da carga elétrica: Q = n.e
né o número de cargas em excesso ou em falta
eé a carga elétrica fundamental
Carga Elétrica

8. Cargas de mesmo sinal
se repelem e cargas de
sinais opostos se atraem.
Lei das Cargas Elétricas

9. Processos de eletrização
Os principais processos de eletrização são:
Eletrização por atrito
Eletrização por contato
Eletrização por indução

10. Tipos de materiais Condutores
– São materiais que possuem uma grande
quantidade de elétrons livres, ou seja, elétrons que podem se
mover facilmente. Por isso estes materiais conduzem bem a
eletricidade. Os principais exemplos são os metais em geral.
Isolantes
– São materiais que possuem poucos, ou nenhum,
elétron livre. Estes materiais não conduzem bem a eletricidade
e podemos citar como exemplos a borracha, o vidro e a
cerâmica em geral.

11. ELET. ESTÁTICA: Raios e Relâmpagos

12. Lei de Coulomb
Sabemos que há entre duas partículas carregadas uma força eletrostática
de atração ou repulsão. A Lei de Coulomb nos fornece o módulo desta
força, que é dada pela equação
2
21
d
qq
KF=
Onde q
1
e q
2
são os
módulos de cargas das partículas, dé a distância
entre elas e Ké uma
constante que vale K=8,99 x 10
9
N.m
2
/C
2

13. Campo elétrico
O campo elétrico é usado para medir a influência que uma carga
elétrica exerce no espaço ao seu redor. Trata-se de uma grandeza
vetorial
(que possui módulo, direção e sentido)
e é representado pelas
linhas de campo.
As unidades usadas para campo elétrico são o N/Ce o V/m
(SI).

14. Campo elétrico
Linhas de campo elétrico
- Elas se estendem apontando para fora das cargas positivas e
para dentro das cargas negativas.
As linhas de campo elétrico obedecem as seguintes regras:
- A densidade das linhas de campo elétrico dá uma idéia da
intensidade do campo elétrico naquela região.
- As linhas de campo nunca se cruzam.

15. Campo elétrico
Cargas com sinais opostos

16. Campo elétrico
Cargas de mesmo sinal

17. Força e campo elétrico
EqFr
r
0
=
Cargas positivas
–Força no mesmo sentido do campo
Cargas negativas
– Força no sentido contrário ao campo
A carga q colocada no interior de um campo elétrico fica sujeita à
força:

18. Trabalho e Potencial elétrico
Uma partícula com carga q
0
situada em um ponto onde atua um
campo elétrico, fica sujeita a uma força exercida pelo campo.
q
W
VVU
BA
=−=

19. Diferença de potencial
- O potencial mede a capacidade da força elétrica de realizar
trabalho.
- A unidade de medida usada no Sistema internacional é o Volt
[V], e 1V=1J/C.
- A diferença de potencial, também chamada de tensão, aparece
entre dois corpos que possuem um desequilíbrio de cargas.

20. Analogia com a hidráulica
Reservatório no
alto de morro
Tubulação
Caixa d´água

21. Capacitor é um dispositivo utilizado para armazenar energia na
forma de campo elétrico. Os capacitores se apresentam numa
grande variedade de tamanhos e formas. Capacitores

22. Possuem como elementos básicos dois condutores separados
por um material isolante. Os condutores são chamados de
placas, qualquer que seja a sua geometria. Capacitores

23. O capacitor quando carregado possui um campo elétrico
uniforme na região entre suas placas. Este campo
permanece mesmo desligando o capacitor da fonte. Capacitores

24. Ao ligarmos um condutor entre as duas placas de um capacitor
carregado, uma corrente elétrica se estabelece, descarregando
o capacitor e liberando a energia que estava armazenada na
forma de campo elétrico. Capacitores
Condutor
_
+
i

25. Capacitores
A carga qque um capacitor pode adquirir é dada por
q=C.U
Onde Ué a diferença de potencial da fonte de tensão, e Cé
a chamada capacitância do capacitor.
Unidade de medida de capacitância: farad [F]
1F = 1C/V
Δ Δ

26. Capacitores
Parâmetros que influenciam na capacitância de um
capacitor:
Formato do capacitor;
Material usado como dielétrico;
Distância entre as placas
(quanto maior a distância, menor a
capacitância);
¾Área das placas
(quanto maior a área, maior a capacitância);

27. APLICAÇÕES: A utilização dos capacitores
•Os capacitores têm várias aplicações além de servirem
como armazenadores de energia. Eles constituem
elementos importantes nos circuitos elétricos de
transmissores e de receptores de rádio e televisão. Os
capacitores microscópicos formam os bancos de memória
dos computadores.

28. Corrente elétrica É o movimento ordenado de elétrons através de um
condutor sujeito a uma diferença de potencial.
Fluxo convencional
Fluxo de elétrons
Fio condutor de cobreElétrons livres em movimento
Bateria

29. Corrente elétrica
t
q
i
ΔΔ
=
A unidade de medida de corrente elétrica é o Ampére,
representado por A, sendo que 1A = 1C/s.

30. Força eletromotriz A bateria é um dispositivo que consumindo energia química,
realiza um trabalho sobre as cargas, elevando o potencial
destas cargas para que elas possam se deslocar de um
potencial menor para um maior. Unidade no Sistema internacional – Volt - [V]
Reposição em cargas:fem

31. Força eletromotriz
Símbolos de fonte de fem
Bateria ou gerador de corrente contínua
Gerador de corrente alternada
AC

32. Analogia da hidráulica
Reservatório no
alto de morro
Tubulação
Caixa d´água
Bomba d´água

33. Resistência elétrica É a oposição que um material apresenta a passagem
de corrente elétrica.

34. Lei de Ohm
A unidade de medida de resistência
elétrica no Sistema internacional de
unidades é o ohm, representada pela
letra grega Ω.
I
U
R=

35. Fatores que influenciam
na resistência elétrica Dimensões do condutor
a
L.
R
ρ
=
o compriment L
áreaa
esistividad
=
=
=
Re
ρ

36. Fatores que influenciam
na resistência elétrica Temperatura
()
TRR
Δ
⋅
+
=
α
1
0
Onde:
α
= coeficiente de temperatura
T
Δ
= Variação de temperatura

37. Resistores
R
Símbolo
São elementos que são introduzidos nos circuitos para aumentar
a resistência destes, de modo que para uma fonte de tensão
constante, pode-se variar a corrente que percorre o circuito.

38. Associação de resistores
Associação em série
R
2
R
1
R
3
V
t
R
T
= R
1
+ R
2
+ R
3
+...+ R
n

39. Associação de resistores Associação em série
R
1
R
2
R
3
R
t=R
1
+R
2
+R
3

40. Associação de resistores Associação em paralelo
R
1
R
2
R
3
V
t
n
t
RRRR
R
1
...
111
1
321
++++
=

41. Potência elétrica
É a rapidez com que uma carga pode realizar trabalho. P = U x I OU OU Unidade no Sistema internacional é o watt [w] = 1J/s
2
R
I
P
=
R
U
P
2
=
t
W
P
Δ
=

42. Medidas elétricas Amperímetro
É o instrumento usado para medir
corrente elétrica. Ele deve ser
ligado sempre em série com a
carga, de modo que a corrente a
ser medida passe através dele.

43. Medidas elétricas
Alicate amperímetro
Instrumento digital portátil, de acordo com
a categoria III 600V de segurança.
Realiza medidas de tensão DC e AC,
corrente AC, resistência e freqüência, e
testes de diodo e continuidade.

44. Medidas elétricas
Voltímetro É o instrumento utilizado para medir diferença de potencial. Este
instrumento deve ser ligado sempre em paralelo com o ponto onde
se deseja saber a tensão.

45. Medidas elétricas Voltímetro

46. Medidas elétricas Ohmímetro
É um instrumento utilizado para medir a resistência elétrica.
É importante saber que o elemento do qual se quer saber a
resistência elétrica deve estar fora de qualquer circuito elétrico,
para que não cause um erro na indicação do ohmímetro.

47. Medidas elétricas
MULTITESTE DIGITAL
•Amperímetro
•Voltímetro
•Ohmímetro
•Medidas de Transistores
•Medidas de Diodos

48. Representação de resistores
Leitura resistência de 5 ohms:
resistência de 5,3 ohms:
resistência de 5300 ohms:
R
1
= 5
Ω
R2 = 5R3
Ω
= 5R3
R3 = 5k3
Ω
= 5k3

49. APLICAÇÃO
O uso de resistores é de larga utilização na indústria:
•Lâmpadas incandescentes;
•Chuveiros elétricos;
•Ferros de passar roupa;
•Secadores de cabelos;
•Ferros de soldar;
•Cafeteiras,Sanduicheiras, fornos, etc
•Na eletrônica em geral.

50. Magnetismo Pólos magnéticos

51. Magnetismo Linhas de campo magnético

52. Magnetismo Experiência para
visualizar as linhas
de campo magnético
Utilizando limalhas
De ferro.

53. Magnetismo
Amagnéticos:Materiais que não são magnetizados, são
magneticamente neutros, como o ar e o vácuo.
Diamagnéticos:São materiais que imantam-se em sentido oposto
ao do campo magnético externo, enfraquecendo o campo e
distorcendo as linhas de força.
Ex: Cobre, ouro, etc.
Paramagnéticos:Apresentam propriedades magnéticas apenas na
presença de um campo magnético, sendo que na ausência deste as
propriedades magnéticas desaparecem.
Ex: Alumínio, estanho, etc.
Ferromagnéticos:São os materiais que exibem maior
magnetização, sendo, portanto, os mais utilizados em escala
industrial.
Ex: Ferro, aço, etc.
Tipos de materiais

54. Eletromagnetismo Experiência de Oersted (1820) A unidade de campo magnético no SI é o tesla [T].

55. Eletromagnetismo Campo magnético em torno de um condutor
percorrido por uma corrente elétrica.
Campo
grande
Campo
pequeno
Corrente alta
Corrente baixa

56. Eletromagnetismo Regra da mão direita
O polegar indica o sentido
do fluxo da corrente
Os dedos se curvam no
sentido do campo magnético

57. Cálculo da intensidade
do campo magnético
Ao redor de um condutor
r2
I
B
0⋅π
μ
=
Onde ré a distância perpendicular na qual queremos saber a
intensidade, Ié a corrente que atravessa o condutor e μ
0
é a
constante de permeabilidade no vácuo, e vale :
A
mT.
10.4
7−
π

58. No centro de uma espiral Cálculo da intensidade
do campo magnético
R2
I
B0
μ
=

59. Cálculo da intensidade
do campo magnético
No interior de um solenóide
l
NI
B
0
μ
=

60. Regra da mão direita para um solenóide
Os dedos indicam o sentido do
fluxo da corrente através da bobina
Corrente
O polegar aponta para
o pólo N da bobina

61. Força magnética sobre um
fio transportando corrente
θ
sen
0
ilBF
m
=

62. Força magnética entre
dois condutores paralelos
r
lii
F
o
m
21
2
⋅=
π
μ

63. Fluxo magnético É um parâmetro usado para medir a concentração das linhas de
campo em uma determinada região do espaço. A expressão usada
para calcular fluxo magnético é:
θ
cos⋅⋅
=
ΦAB
A unidade no sistema internacional é o weber [Wb].

64. Lei da indução de Faraday
O enunciado da Lei da indução de Faraday pode ser escrito como: “Toda vez que um condutor estiver sujeito a uma
variação de fluxo magnético, nele aparece uma fem
induzida, enquanto o fluxo estiver variando. ” Matematicamente, a expressão da lei da indução de Faraday é:
t
N
ΔΔ
Φ
−=
ε

65. O enunciado da Lei de Lenz é: “Uma corrente induzida
surgirá numa espira
condutora fechada com um
sentido tal que ela se oporá
à variação do campo
magnético que a produziu”. Lei de Lenz
Movimento para dentro
Corrente induzida

66. Indutores Uma corrente elétrica percorrendo um condutor gera em torno dele
um campo magnético. Este campo magnético pode influenciar no
próprio circuito em que o condutor está contido, o que chamamos de
auto-indução. O fluxo magnético auto-induzido em um circuito é
dado pela equação abaixo.
Li
=
Φ
Onde L é uma característica do circuito denominada indutância. A unidade usada no SI para indutância é denominada Henry (H), em
homenagem ao físico americano Joseph Henry.
1 henry = 1 T.m
2
/A = 1H

67. Indutores Há elementos que são usados em circuitos elétricos para gerar
indutância, e são chamados de indutores . Podemos dizer que
os indutores estão relacionados ao campo magnético assim
como os capacitores estão relacionados com o campo elétrico,
ou seja, os capacitores têm a capacidade de armazenar campo
elétrico e os indutores têm a capacidade de armazenar campo
magnético.

68. APLICAÇÃO
•Guindaste à base de um eletroímã
Trem à base de levitação magnética, construído
na Alemanha. Pode atingir mais de 200 km/h,
livre de vibrações.
•Trem Eletromagnético

69. São máquinas capazes de transformar
energia elétrica em energia mecânica. APLICAÇÃO: Motores elétricos

70. APLICAÇÃO: Transformadores
2
1
2
1
n
n
V
V
=
2211
iViV
=
tensãode abaixador umédor transforma onnSe
tensãodeelevadorumédor transforma onnSe
12
12
<
>

71. A fonte de energia converte alguma forma de energia
em energia elétrica. Sendo assim, existem diversos
tipos de fonte, classificadas de acordo com o seu
princípio de funcionamento. Fontes de energia

72. USINAS GERADORAS DE ENERGIA Hidrelétrica
Termoelétrica

73. USINAS GERADORAS DE ENERGIA
•Usina nuclear Usina Eólica
Turbina de Vento

74. USINAS GERADORAS DE ENERGIA
•SOLAR
Utiliza a radiação solar para gerar energia elétrica. É uma
das chamadas energias alternativas, devidos aos poucos
impactos ambientais causados. O uso da radiação solar é
também utilizado em fogões solares. Estes fogões
destacam-se pelo baixo custo e estão sendo utilizados em
várias comunidades de baixa renda.
Painel fotovoltaico -Austrália

75. USINAS GERADORAS DE ENERGIA
•BIOMASSA
•Utiliza materiais em decomposição (lenha, alimentos em
decomposição) e degradação de polímeros orgânicos
derivados de matéria biodegradável, esgoto, substrato da
cana-de-açúcar , vinhaça, esterco orgânico e demais
materiais biodegradáveis para gerar energia elétrica.

76. USINAS GERADORAS DE ENERGIA
•Sistema de geração de
energia elétrica no qual você
utiliza o movimento de fluxo
das marés para movimentar
uma comporta, que está
diretamente ligada a um
sistema de conversão,
proporcionando assim a
geração de eletricidade. As
marés servem para gerar
eletricidade que é obtida a
partir do movimento regular,
a cada 12 horas de elevação
(fluxo) e abaixamento
(refluxo) do nível do mar. MAREMOTRIZ
Na Noruega existe uma

77. USINAS GERADORAS DE ENERGIA
•Usina Geotérmica
Energia geotérmica é a energia produzida
de rochas derretidas no subsolo (magma)
que aquecem a água no subsolo.
Na Islândia, que é um país localizado muito
ao Norte, próximo do Círculo Polar Ártico,
com vulcanismo intenso, onde a água
quente e o vapor afloram à superfície ou
se encontram em pequena profundidade,
tem uma grande quantidade de energia
geotérmica aproveitável e a energia
elétrica é gerada a partir desta.

78. OBRIGADO