Eletricidade Básica

Carga Elétrica, DDP, Resistência, CA e CC, Leis de Kirchhoff e Ohms, Capacitor e alguns símbolos.

Carga Elétrica

Um corpo tem carga negativa se nele há um excesso de elétrons e positiva se há falta de elétrons em relação ao número de prótons.A quantidade de carga elétrica de um corpo é determinada pela diferença entre o número de prótons e o número de elétrons que um corpo contém. O símbolo da carga elétrica de um corpo é Q, expresso pela unidade coulomb (C). A carga de um coulomb negativo significa que o corpo contém uma carga de 6,25 x 10¹⁸ mais elétrons do que prótons.

Diferença de Potencial

Graças à força do seu campo eletrostático, uma carga pode realizar trabalho ao deslocar outra carga por atração ou repulsão. Essa capacidade de realizar trabalho é chamada potencial. Quando uma carga for diferente da outra, haverá entre elas uma diferença de potencial (E). A soma das diferenças de potencial de todas as cargas de um campo eletrostático é conhecida como força eletromotriz. A diferença de potencial (ou tensão) tem como unidade fundamental o volt (V).

Corrente

Corrente (I) é simplesmente o fluxo de elétrons. Essa corrente é produzida pelo deslocamento de elétrons através de uma ddp em um condutor. A unidade fundamental de corrente é o ampère (A). 1 A é o deslocamento de 1 C através de um ponto qualquer de um condutor durante 1 s.I=Q/t O fluxo real de elétrons é do potencial negativo para o positivo. No entanto, é convenção representar a corrente como indo do positivo para o negativo.

Correntes e Tensões Contínuas e Alternadas

A corrente contínua (CC ou DC) é aquela que passa através de um condutor ou de um circuito num só sentido. Isso se deve ao fato de suas fontes de tensão (pilhas, baterias,…) manterem a mesma polaridade de tensão de saída.Uma fonte de tensão alternada alterna a polaridade constantemente com o tempo. Conseqüentemente a corrente também muda de sentido periódicamente. A linha de tensão usada na maioria das residências é de tensão alternada.

Resistência Elétrica

Resistência é a oposição à passagem de corrente elétrica. É medida em ohms (W). Quanto maior a resistência, menor é a corrente que passa.Os resistores são elementos que apresentam resistência conhecida bem definida. Podem ter uma resistência fixa ou variável.

Símbolos em eletrônica e eletricidade

Abaixo estão alguns símbolos de componentes elétricos e eletrônicos:

Lei de Ohm

Um circuito elétrico consta de, na prática, pelo menos quatro partes: fonte de fem (força eletromotriz), condutores, carga e instrumentos de controle. Como no circuito abaixo:

A lei de OHM diz respeito à relação entre corrente, tensão e resistência:I=V/ROnde:

• I é a corrente em ampères
• V é a tensão em volts
• R é a resistência em ohms

Abaixo, vemos como fica o circuito quando fechamos a chave:

A tensão sobre o resistor de 1kW (ou 1000W) é de 12V (conforme é mostrado pelo voltímetro). De acordo com a lei de OHM, a corrente deve ser 12/1000 = 0.012A ou 12mA. De fato, é essa a corrente indicada pelo amperímetro.

Potência

A potência elétrica numa parte de um circuito é igual à tensão dessa parte multiplicada pela corrente que passa por ela:

P=VI Combinando essa equação com I=V/R, temos: P=RI² e V²/R.

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Associações de ResistoresOs resistores podem se associar em paralelo ou em série. (Na verdade existem outras formas de associação, mas elas são um pouco mais complicadas e serão vistas futuramente)

Associação Série

Na associação série, dois resistores consecutivos têm um ponto em comum. A resistência equivalente é a soma das resistências individuais. Ou seja:R_eq = R₁ + R₂ + R₃ + …

Exemplificando: Calcule a resistência equivalente no esquema abaixo:

R_eq = 10kW + 1MW + 470WR_eq = 10000W + 1000000W + 470WR_eq = 1010470W

Associação Paralelo

Dois resistores estão em paralelo se há dois pontos em comum entre eles. Neste caso, a fórmula para a resistência equivalente é: 1/R_eq = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃ + …

Exemplo:: Calcule a resistência equivalente no circuito abaixo:

Calculamos que o ramo de baixo equivale a 1010470W. Ele está em paralelo com um resistor de 22W.

Então:1/R_eq = 1/1010470W + 1/22000W1/R_eq = 989,6 x 10^-9 + 45,5 x 10^-61/R_eq = 46,5 x 10^-6R_eq = 21,5 W

Note que a resistência equivalente é menor do que as resistências individuais. Isto acontece pois a corrente elétrica tên mais um ramo por onde prosseguir, e quanto maior a corrente, menor a resistência.

As Leis de Kirchhoff

Lei de Kirchhoff para Tensão:

A tensão aplicada a um circuito fechado é igual ao somatório das quedas de tensão naquela circuito.Ou seja: a soma algébrica das subidas e quedas de tensão é igual a zero (SV). Então, se temos o seguinte circuito:

podemos dizer que V_A = V_R1 + V_R2 + V_R3

Lei de Kirchhoff para Correntes:

A soma das correntes que entram num nó (junção) é igual à soma das correntes que saem desse nó.

I₁+I₂= I₃+I₄+I₅ As leis de Kirchhoff serão úteis na resolução de diversos problemas.Na próxima atualização, farei uma série de exercícios sobre todos os conceitos que expliquei até aqui.

Capacitor

O capacitor é constituído por duas placas condutoras paralelas, separadas por um diélétrico. Quando se aplica uma ddp nos seus dois terminais, começa a haver um movimento de cargas para as placas paralelas.

A capacitância de um capacitor é a razão entre a carga acumulada e a tensão aplicada.

C = Q/V