Eletricidade: noções básicas

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A eletricidade é uma forma de energia que pode ser gerada de diversas maneiras, como pela ação química, por indução magnética, por aquecimento, pela luz, por atrito ou por cristais piezelétricos. Além disso, ela pode ser transportada, com bastante facilidade, usando apenas os condutores elétricos.

Da mesma forma, pode ser transformada em outros tipos de energia, como em energia luminosa (lâmpadas), energia mecânica (motores elétricos), energia calorífica (chuveiros), em som, imagem, entre outros.

“A energia elétrica é, na maioria das vezes, gerada por meio de uma máquina elétrica, conhecida como gerador. O gerador desenvolve uma certa pressão (a tensão elétrica), que faz movimentar os elétrons por meio dos condutores elétricos, formando a corrente elétrica”, afirma o professor Nelson Fernandes Maciel, do CPT – Centro de Produções Técnicas.

Condutores elétricos

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Estes têm a função de conduzir bem a eletricidade, oferecendo pequena resistência ao deslocamento dos elétrons. Todos os metais e carvões, assim como os ácidos e soluções salinas, são condutores elétricos.

Isolantes elétricos

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Estes são materiais que oferecem elevada resistência à passagem de corrente elétrica. Suas características (resistividade, rigidez dielétrica, estabilidade perante descargas, e constante elétrica) devem estar de acordo com as normas técnicas vigentes.

Tensão

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A tensão elétrica, ou diferença de potencial elétrico; é a diferença da concentração de elétrons entre dois pontos do circuito de corrente. A tensão V é a força elétrica (pressão), que desloca os elétrons por meio de um circuito fechado. A unidade de tensão é 1 volt (V).

Um volt é a tensão necessária para fazer com que uma corrente de um Ampère circule por um resistor de um ohm. A medida de tensão é feita por um voltímetro, que é ligado em paralelo com o componente, no qual se deseja medir a tensão.

Intensidade de corrente elétrica

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A corrente elétrica ou intensidade de corrente é o deslocamento dos elétrons livres no circuito. A unidade da corrente é 1 Ampér. Quando a corrente é de 1 Ampér, passam pelo condutor, 6,25 trilhões de elétrons, em um segundo.

A corrente elétrica é medida por um aparelho conhecido como amperímetro. O amperímetro é ligado em série com o gerador e o consumidor.

Resistência

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A resistência de um resistor refere-se à oposição à passagem de corrente neste componente. A unidade da resistência é 1 ohm (Ω). Estabelece-se que 1 ohm é a resistência de um fio de mercúrio, a 0ºC, que tem o comprimento de 1,063m e uma seção de 1 mm².

Os resistores podem ser ligados em série ou em paralelo. Ligando-os em série, temos uma elevação da resistência, sendo o valor total da resistência a soma das resistências parciais, ou seja, R = R1 + R2 + R3.

Já a ligação em paralelo eleva a seção transversal condutora, fazendo com que a resistência total seja sempre inferior à menor das resistências parciais.

O inverso do valor da resistência é igual à soma dos inversos de cada valor parcial.

Lei de Ohm

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O cientista George Ohm foi o primeiro a reconhecer a dependência da corrente em função da tensão e da resistência.

A lei de Ohm estabelece que, ao aplicarmos uma tensão de 1 volt, em um circuito com resistência de 1 Ohm, a corrente que circulará por ele será de 1 Ampère. Assim, I = V / R ou V = R x I. Para memorizar esta relação, é só lembrar de que “quem vê ri”, ou V = R x I.

Vejamos o exemplo:

A que tensão deve estar ligado um resistor de 200 Ohms quando neste resistor estiver fluindo uma corrente de 0,5 Ampère?

Solução: V = R x I; V = 200 Ω x 0,5 A = 100 V.

Potência elétrica

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Define-se potência elétrica como o trabalho executado por unidade de tempo. Esta é obtida pelo produto da tensão pela corrente. A unidade da potência elétrica é o Watt (W).

Se aplicarmos as equações conhecidas da Lei de Ohm, podemos relacionar a potência com a resistência, ou seja, P=VxI. Esta equação é também conhecida como Lei de Joule.

Vejamos o exemplo:

Qual a potência elétrica consumida por uma máquina que absorve 12 A quando ligada em 220 V?

Solução: P = V x I; P = 220V x 12A; P = 2.640 W.

Energia Elétrica

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A energia elétrica é obtida pelo produto entre a potência elétrica e o tempo de consumo. A unidade de energia elétrica é o Watt-hora (Wh) ou o kilowatt-hora (kWh).

O medidor de energia, que está instalado em nossas residências e propriedade rurais, fornece a medida em kWh.

Os kWh’s consumidos podem ser lidos diretamente no aparelho ou determinados em função de ponteiros de relógios, que marcam milhar, centena, dezena e unidade, em função do número de rotações de um disco central, em função do tempo. A equação para calcular a energia é a seguinte: E=PxT.

Vejamos o exemplo:

Quanto custa, mensalmente, a iluminação de duas lâmpadas de 100 W cada, que ficam ligadas duas horas por dia, sabendo-se que o custo do kWh é de R$ 0,20?

Solução: Potência total: 200 W (duas lâmpadas de 100 W cada); P = 0,2 kW; Tempo: 60 horas (2 h por dia durante 30 dias); E = P x T; E = 0,2 x 60; E = 12 kWh.

Custo da energia = E x custo do kWh; C.E. = 12kWh x R$ 0,20; C.E. = R$ 2,40 por mês.

Rendimento

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Entende-se por rendimento, a relação entre a potência fornecida e a potência absorvida. Seu valor indica, percentualmente, qual a parte da potência fornecida que é transformada em potência útil. Seu valor pode ser dado, também, em fração, sendo sempre inferior à unidade.

Rendimento (η) = Potência fornecida/Potência absorvida

Vejamos o exemplo:

Um motor elétrico de 5 cv absorve a potência elétrica de 4 kW. Qual é o rendimento do motor?

Solução: Potência fornecida: 5 cv x 0,736 = 3,68 kW

Potência absorvida: 4 kW

Rendimento: 3,68/4 = 0,92 ou 92%.

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Por Andréa Oliveira.