Capítulo 4

Bio-engenharia
Aplicada aos DCH
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Capítulo
4
Conceitos sobre eletricidade e eletrônica
1. – Carga Elétrica
Para entendermos o conceito de carga eleétrica vamos fazer a seguinte experiência:
vamos friccionar um bastão de vidro em um pedaço de seda e pendurá-lo por um fio. Se
aproximarmos do bastão um outro bastão de vidro, também atritado com seda, vamos notar que
ambos se repelem (Fig. 1).
Força
+
+ +
+
+ +
+ +
Força
Figura 1 – Dois bastões de vidro se repelindo
Se aproximarmos do bastão de vidro um bastão de ebonite atritado com camurça, vamos
notar que eles se repelem. Porém, dois bastões de ebonite, atritados com camurça se repelirão.
Explica-se estes fenômenos dizendo-se que, durante o atrito, os bastões receberam cargas
elétricas. O bastão de vidro cedeu elétrons à seda, ficando com carga elétrica positiva e a seda
negativa. A ebonite recebeu elétrons da camurça, ficando negativa, enquanto a camurça teve
carga elétrica positiva. Ao se aproximar os dois bastões de vidro de mesma carga, eles se
repeliram. A se aproximar a ebonite (-) do vidro (+), eles se atraíram.
Portanto os materiais podem adquirir dos tipos de carga elétrica: positiva ou negativa.
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2. - Condutores e Isolantes
A propriedade que os materiais têm de permitirem o movimento das cargas elétricas é
chamado de condutividade. Os materiais que permitem esse movimento são chamados de
condutores de eletricidade (metais, corpo humano, terra, etc), e os que apresentam resistência a
esse movimento são chamados de dielétricos ou isolantes (vidro, ebonite, borracha, plásticos,
etc.).
Devemos sempre lembrar que apenas os elétrons (cargas negativas) se movem. As cargas
positivas permanecem fixas. Nos metais (grandes condutores) o movimento de carga elétrica é
feito pelos elétrons livres. (Nos eletrólitos as cargas positivas também se movem).
3. - Campo Elétrico
O espaço vizinho a uma barra eletrizada é afetado pela presença das cargas elétricas,
podendo-se falar da existência de um campo elétrico nessa região. Esse campo elétrico é
representado por linhas de força que saem da carga positiva e chegam na carga negativa.
Quando uma carga elétrica positiva entra num campo elétrico, aparece uma força
impulsionando-a no mesmo sentido do campo (em direção à carga negativa). Caso uma carga
elétrica negativa ingresse no campo elétrico, a força a levará no sentido oposto ao campo.
4. - Potencial Elétrico
O potencial elétrico [V] é a grandeza escalar que define o campo elétrico. A grandeza
mais utilizada na prática é a diferença de potencial elétrico entre dois pontos de um campo
elétrico, que é medida em volts.
5. - Capacitores
Capacitores são dispositivos elétricos capazes de armazenar grandes quantidades de
cargas elétricas. Basicamente são constituídos de duas superfícies muito próximas, separadas por
um material isolante. A capacidade de um capacitor em armazenar cargas elétrica é chamada de
capacidade, e expressa em faraday [f].
6. - Corrente e Resistência Elétrica
Os elétrons livres de um condutor elétrico estão em movimento aleatório. Se as
extremidades deste fio são ligadas a uma bateria, cria-se um campo elétrico nos pontos internos
ao fio. Este campo atuará sobre os elétrons, dando-lhes movimento na direção contrária ao
campo. Este movimento de elétrons chamamos de corrente elétrica [i]. A unidade de corrente
elétrica é ampère [A].
A corrente elétrica pode ser contínua ou alternada. Quando o campo elétrico é constante,
criará um fluxo constante de elétrons (como nas baterias e pilhas), chamado de corrente elétrica
contínua; quando o campo elétrico é alternado (como nas tomadas residenciais), os elétrons vão
oscilar seu movimento, ora num sentido, ora em outro, chamado de corrente elétrica alternada.
No Brasil, a freqüência de oscilação do campo elétrico é de 60 ciclos por segundo (60 Hz), ou
seja, a mudança no sentido do movimento dos elétrons muda 60 vezes em cada segundo.
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Se for aplicada a mesma diferença de potencial entre as extremidades de duas hastes, uma
de cobre e outra de madeira, resultarão em correntes elétricas diferentes. A característica do
condutor que intervém neste fenômeno é a sua resistência [R]. Definimos a resistência de um
condutor entre dois pontos, aos quais se aplica uma diferença de potencial V, medindo a corrente
i, pela equação:
R
V
[ohms]
i
7. - Magnetismo e Campo Magnético
O magnetismo é uma propriedade natural de algumas pedras (magnetita) em atrair
pedaços de ferro. Esta propriedade é a mesma que encontramos nos imãs. Em 1820 Oersted
descobriu que uma corrente elétrica num fio pode também produzir efeitos magnéticos.
No espaço próximo a um imã ou a um condutor percorrido por uma corrente elétrica
podemos definir um campo magnético [B]. Este campo magnético é representado por linhas de
indução que saem do polo norte (N) do imã e chagam no polo sul (S). Num condutor as linhas
de indução são circulares, formando cilindros ao redor do condutor, girando no sentido horário
para uma corrente que se distancia do referencial.
i
Um fio, enrolado na forma de uma bobina, ao passar uma corrente elétrica, o interior da
bobina se transforma num poderoso imã. São os eletroimãs. Portanto, os campos magnéticos
poder obtidos por imãs permanentes ou por bobinas.
Quando uma carga elétrica penetra num campo magnético ela sofre uma força que desvia
sua trajetória. Da mesma forma, quando um fio conduzindo uma corrente elétrica é mergulhado
num campo magnético ele recebe uma força. Estas forças são responsáveis pelo funcionamento
de motores elétricos, microfones, alto-falantes, cinescópios (tubos de imagem), etc.
8. - Indutância e capacitância
Quando aplicamos uma corrente elétrica alternada em capacitores ou bobinas estes
oferecem uma certa resistência a passagem desta corrente. Esta resistência é chamada de
indutância (RL) para a bobina e capacitância (RC) para o capacitor. Seus valores são:
RL  2  f L
RC 
1
2 f C
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onde f é a freqüência da corrente, L é a capacidade do indutor e C a capacidade do capacitor.
9. - Potência elétrica
Pode ser definida como a quantidade de energia é transportada pela corrente elétrica em
um determinado tempo. É medida em Watts (W), podendo ser calculada pelo produto da
diferença de potencial (V) pela corrente elétrica (i):
P  V. i


