2 Introdução à Eletricidade

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Introdução à Eletricidade
Corpos Condutores e Isolantes de Eletricidade
Os condutores são corpos que permitem a condução de cargas elétricas. Os corpos, bons condutores
de eletricidade, são constituídos de materiais cujos átomos têm facilidade de doar elétrons, isto é, os
elétrons da última camada eletrônica deste átomo são fracamente ligados ao seu núcleo, o que
propicia a perda de elétrons para os átomos vizinhos, ocasionando uma condução de energia. Os
metais são exemplos de bons condutores de eletricidade e os mais adotados são: alumínio, cobre,
ouro e platina.
Os isolantes são corpos que dificultam a condução de cargas elétricas. Ao contrário dos bons
condutores de eletricidade, os corpos isolantes não têm tendência a doar elétrons, isto porque seus
elétrons da última camada eletrônica estão fortemente ligados ao núcleo do átomo, portanto quase não
há condução de energia elétrica. Como exemplo de isolantes temos os plásticos, borracha, madeira,
vidro, porcelana, etc.
Mas os corpos isolantes têm suas limitações se forem submetidos a uma força elétrica elevada, que
seja maior que a energia que existe na atração do núcleo do átomo aos elétrons da última camada
eletrônica. Então estes elétrons tenderão a sair deste átomo, fazendo com que ele se comporte como
um condutor. Este fenômeno é chamado de ruptura dielétrica. Por exemplo, um pedaço de borracha é
isolante para uma força elétrica de 300 Volts, mas provavelmente deixará de ser isolante a uma força
de 25.000 Volts.
Corrente Elétrica
É a propagação ordenada de elétrons em um meio físico condutor.
Durante o funcionamento do computador, os elétrons percorrem seus condutores, tais como cabos e
trilhas de circuito impresso. Essas trilhas ficam localizadas nas placas de circuito impresso, sendo
constituídas de uma deposição de cobre existente nas placas em que os componentes do circuito são
interligados.
Placa de circuito impresso
Trilhas de circuito impresso
Dependendo da fonte geradora de energia, a corrente elétrica poderá ser continua ou alternada.
Na corrente elétrica contínua, os elétrons se deslocam no circuito em um único sentido. A mesma é
obtida em pilhas e baterias.
Bateria
Sentido da corrente
Lâmpada
Sentido da corrente
Na corrente elétrica alternada, os elétrons se deslocam “em um sentido e em seguida se deslocam no
sentido oposto”, como se estivessem saindo da fonte geradora e depois voltando, pelo mesmo
“caminho”. Esta corrente pode ser obtida através da distribuição elétrica realizada pelas concessio­
nárias de energia elétrica (como Light, Cerj e outras) que fornecem energia elétrica para as cidades
(vias públicas, edificações públicas e privadas).
Gerador de
corrente elétrica
Sentido da corrente
Sentido da corrente
No computador há a presença de corrente continua e alternada. Quando o computador está ligado na
tomada, o mesmo recebe alimentação em corrente alternada, que é transformada em corrente
contínua, a qual alimentará os circuitos. Esta transformação de corrente alternada em contínua é
realizada por um circuito independente do computador, denominado de fonte de alimentação.
Entrada de alimentação
Corrente alternada
Saída da alimentação
Fonte de Alimentação
Corrente contínua
Resistência Elétrica
E a oposição realizada pelos corpos, ao serem atravessados por um corrente elétrica. Os corpos bons
condutores de eletricidade exercem uma pequena oposição (resistência) à passagem da corrente
elétrica, já os maus condutores exercem uma elevada oposição (resistência) à passagem da corrente
elétrica.
A unidade de medida empregada é o Ohm (Q)
Intensidade da Corrente Elétrica
E a quantidade de elétrons que passam por uma seção reta de um condutor em uma unidade de
tempo. E a unidade que expressa essa grandeza é o ampère (A).
A = Coulomb / Segundo
1 Coulomb = 6,25 x 10 18 elétrons = 1 carga elétrica
A intensidade de corrente elétrica máxima que percorre a maioria dos microcomputadores é da ordem
2,36 A, isso quando o computador estiver consumindo o máximo da potência de sua fonte interna de
alimentação que atualmente é de 300 Watts, o que nem sempre ocorre.
Diferença de Potencial Elétrico
Da mesma forma que a força gravitacional, a força elétrica é conservativa. Havendo então uma função
energia potencial associada à força elétrica.
Se uma carga elétrica for deslocada de um ponto inicial A, até um ponto final B, haverá uma variação
na energia potencial da carga elétrica. Esta variação por unidade de carga é a diferença de potencial.
Se colocarmos uma carga de prova positiva em um campo elétrico, e libertarmos esta carga, ela
sofrerá um deslocamento na direção do campo, sendo acelerada.
Durante a aceleração, a sua energia cinética aumenta e a energia potencial diminui. Portanto, a carga
elétrica desloca-se da região de maior energia potencial para a de menor energia potencial.
Maior energia potencial
Menor energia potencial
Unidade de medida de diferença de potencial é o Volt (V).
1 V = 1J / C
Exemplificando a diferença de potencial de forma simplista temos:
Em uma instalação elétrica residencial correta, os interruptores das luzes impedem a passagem da
energia elétrica, quando o interruptor está interrompendo o circuito. A energia elétrica está chegando
até ele, mas não chega até a lâmpada, então o interruptor está retendo um potencial elétrico, que por
exemplo, pode ser de 127 volts. Na lâmpada, o potencial elétrico é de 0(zero) volt, isto é, está
desenergizada. Portanto, entre o interruptor e a lâmpada existe uma diferença de potencial elétrico de
127V (127v do interruptor — 0v da lâmpada).
A diferença de potencial elétrico também é chamada de tensão elétrica ou voltagem.
Na entrada da fonte de alimentação do computador podem entrar 127 ou 220 volts em corrente
alternada, já na saída da fonte de alimentação é possível identificar diversas tensões diferentes, tais
como: + 5v, — 5v, + 12v, — 12v em corrente contínua.
Principio de Joule
Quando um elétron se desloca em um condutor, o mesmo colide inúmeras vezes com os átomos que
compõem o condutor. Neste choque mecânico (colisão), o átomo perde energia cinética. Esta energia
cinética é absorvida pelos átomos do condutor, que passarão a vibrar com maior intensidade, gerando
a elevação da temperatura do corpo condutor.
Este fenômeno explica o consumo de energia elétrica de um circuito, que é transformado em calor. É o
que ocorre no computador, principalmente com a CPU, que em poucos minutos de uso pode chegar a
70º Célsius.
Potência Elétrica
É a representação da energia consumida por um equipamento.
A unidade de medida de potência é o Watt (W)
A maioria das fontes de alimentação dos computadores tem uma potência máxima de 300 Watts, isso
quer dizer que, ela pode apresentar um consumo cujo valor máximo é 300 Watts. E a fonte apresenta
este consumo, porque fornece energia aos circuitos do computador. Então, na verdade quem gera
esse consumo são os referidos circuitos, os quais não podem ter um consumo total que ultrapasse o
limite de potência da fonte, que neste caso é de 300 Watts. Caso ultrapassasse, a mesma queimaria.