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Conheça mais sobre CIRCUITOS ELÉTRICOS...
Olhe ao seu redor, certamente verá algum celular, televisão, ventilador, ou
quem sabe um poste de iluminação pública. Dentro desses e de milhares de
outros aparelhos que utilizamos no nosso dia-dia, estão lá, escondidinhos, os
circuitos elétricos. O que seria da gente nosso conforto sem o ventilador ou o
ar-condicionado em pleno verão, sem a TV, sem o computador no novo modo
de vida? Até o telefone... Imagine se cada vez que precisasse falar com alguém
você tivesse que andar até onde essa pessoa estivesse! Já pensou o que seriam
das nossas noites sem as lâmpadas? Só de pensar que antigamente não
existiam lâmpadas... Enfim, o que seria da gente sem os circuitos elétricos?
O que é um circuito elétrico?
Circuito elétrico é o conjunto de caminhos pelos quais a corrente elétrica pode
passar, no qual aparece uma ou mais fontes de energia elétrica (pilhas,
baterias, etc.) e outros dispositivos elétricos (lâmpadas, resistores, capacitores,
motores elétricos, etc.).
O que é Corrente elétrica?
Os metais são bons condutores de eletricidade, pois possuem elétrons com
liberdade para se movimentarem no seu interior. Esses elétrons são chamados
de "elétrons livres". Imagine o interior de um metal. Se não houver tensão
elétrica (voltagem), os elétrons livres movimentam-se de forma caótica, como
abelhas em torno da colméia: vão ora pra esquerda, ora pra direita, ora pra
cima, ora pra baixo... “Na média” permanecem no mesmo lugar.
Mas se suas extremidades forem conectadas a uma pilha, como os elétrons
possuem carga negativa, eles serão “repelidos” pelo pólo negativo (cargas de
mesmo sinal se repelem) e “atraídos” pelo pólo positivo (cargas de sinais
contrários se atraem). Haverá, agora, um “movimento ordenado” de elétrons
ao longo do metal, ou seja, haverá uma corrente elétrica. É como se o enxame
de abelhas fosse, nesse caso, arrastado por uma leve brisa: o movimento de
cada elétron continua complexo, mas agora há uma tendência de se
deslocarem no sentido dessa brisa.
Conclusão:
•
A corrente elétrica é o movimento "ordenado" dos elétrons.
•
Só há corrente elétrica se houver uma tensão elétrica (pilhas, baterias, etc.).
Assim, podemos dizer que a energia química da pilha é convertida em
energia elétrica, transportada por elétrons (corrente elétrica) ao longo do
circuito elétrico e pode ser transformada em energia luminosa (lâmpadas), em
energia mecânica (motores elétricos – ventilador, liquidificador, etc.), energia
sonora (aparelhos de som), etc.
Alguns elementos de um circuito elétrico:
Resistor: O resistor é um aparelho que tem apenas uma função: transformar
energia elétrica em energia térmica. Quando a corrente elétrica passa por um
resistor, este oferece uma oposição à passagem da corrente (resistência
elétrica). Durante esse processo, parte da energia elétrica do circuito é
transformada em calor (efeito Joule). Há um resistor dentro do chuveiro
elétrico, dentro do ferro de passar, e em outros aparelhos com a função de
esquentar.
Lâmpada: Há dois tipos de lâmpadas: incandescentes e fluorescentes. Nessa
mídia trabalharemos apenas com as lâmpadas incandescentes. Essas
lâmpadas possuem um filamento de tungstênio por onde passa a corrente
elétrica. Por efeito Joule, o filamento aquece tanto (3000 ˚C aproximadamente)
que passa a emitir luz. Na prática, apenas 5% da energia elétrica é convertida
em energia luminosa, o restante é dissipado em forma de calor. Por esta
razão, nessa mídia, trataremos as lâmpadas como resistores, sendo que seu
brilho fica em função da corrente que a atravessa.
Gerador: elemento responsável pela “alimentação” do circuito (geram
“voltagem” ou tensão). Transformam outras modalidades de energia em
energia elétrica. Ex: a pilha (transforma energia química em energia elétrica).
Os geradores dão energia para o funcionamento dos aparelhos elétricos e para
a manutenção da corrente elétrica nos circuitos. Os geradores utilizados nessa
mídia serão as pilhas. Todo gerador possui uma “força eletro-motriz”, ou
f.e.m., (E), medida em volts, e uma resistência interna (r).
Lei de Ohm:
Todo corpo oferece uma oposição à passagem de corrente elétrica chamada de
resistência elétrica. Quanto menor for o valor da resistência elétrica de um
corpo, maior será a intensidade da corrente elétrica que o atravessará para
uma mesma tensão (voltagem).
Mas o que aconteceria se dobrássemos a voltagem? A corrente iria dobrar!
Se triplicássemos a voltagem, observaríamos que a corrente triplicaria
também! A lei de Ohm diz que a tensão é proporcional à corrente elétrica
que atravessa o resistor, ou seja, a tensão entre as “pontas” de um resistor é
igual ao produto entre a sua resistência e a corrente que o atravessa.
Lei de Ohm: V = Ri
Onde V = tensão (voltagem); i = corrente elétrica e R = resistência.
OBS: a unidade de medida padrão da resistência elétrica é o Ohm (Ω).
Mas e se o circuito tiver mais de um resistor?
Em circuitos elétricos, é comum a presença de associações tanto de resistores
quanto de geradores. Essas associações podem ser:
•
Em série: aparelhos ligados em sequência compartilhando a mesma
corrente.
•
Em paralelo: aparelhos ligados a pontos em comum do circuito (mesma
voltagem).
•
Mista: Como o próprio nome sugere, é uma “mistura” de associações em
série e em paralelo.
Nesses casos, reduzimos o circuito encontrando um dispositivo equivalente a
toda associação e trabalhamos apenas com ele.
Associações de resistores: devemos calcular a “resistência equivalente” (Req) a
cada associação, ou seja, a resistência total. Assim, reduziremos o circuito e o
estudamos como se houvesse apenas um resistor: o “resistor equivalente”.
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Em série: Req = R1 + R2 +R3 + R4 + ...
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Em paralelo: 1/Req = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + 1/R4 + ...
OBS: Como vimos, as lâmpadas serão tratadas aqui como “resistores”,
portanto, toda a teoria envolvendo resistores servirá também para as
lâmpadas e para as associações de lâmpadas.
Associações de geradores: de forma análoga, geradores associados podem ser
representados por um “gerador equivalente”. Devemos calcular o valor equivalente da
sua f.e.m. (Eeq) e da sua resistência interna (req).
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Em série: Eeq = E1 + E2 + E3 + ... ; req = r1 + r2 + r3 + ...
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Em paralelo: Eeq = E1 = E2 = E3 = ... ; 1/req = 1/r1 + 1/r2 + 1/r3 + ...
Leis de Kirchhoff: Em circuitos mais complexos, a solução deve ser encontrada
através de duas Leis chamadas Leis de Kirchhoff:
Para entendermos essas leis, precisamos definir os conceitos de “nó”, de
“malha” e de “ramo”.
Tomemos novamente o circuito abaixo:
Nó: Ponto em que 3 ou mais condutores são ligados. No circuito acima, “b” e
“c” são nós, ao contrário dos demais pontos. O nó “divide” a corrente elétrica.
Malha: Qualquer caminho condutor fechado. Nesse caso, “abcd” e “befg” são
malhas internas, isto é, são malhas que não contêm outras malhas. Já a malha
“aefd” é uma malha dita externa, pois contem as malhas “abcd” e “befg”.
Ramo: Caminho condutor aberto que liga dois nós. Ex: “badc”, “bc “ e “befc”
são os ramos desse circuito.
1ª Lei de Kirchhoff (Lei dos nós): em um nó qualquer, a soma de todas as
correntes que “entram” é igual à soma de todas as correntes que “saem”. No
circuito apresentado, temos i = i1 + i2.
2ª Lei de Kirchhoff (Lei das malhas): a soma das “tensões geradas” menos a
soma das “tensões consumidas” numa malha é igual a zero.
Potência: qual a diferença entre Volt e Watt?
Volt: como discutimos, unidade de tensão elétrica.
Watt: unidade de potência.
Potência é a rapidez com que um aparelho consome energia. Por exemplo, se
a potência de um ferro de passar é 1000 w, então ele vai consumir energia 10
vezes mais rápido do que uma televisão de cuja potência é 100 w. A potência
(P, em Watt) é calculada através do produto entre a tensão (V, em volt) e a
corrente (i, em ampére):
Potência: P = Vi