* Módulo 1.4: ELETRODINÂMICA - POTÊNCIA ELÉTRICA

- POTÊNCIA ELÉTRICA: É a medida da rapidez que se transfere a energia.

Quando vamos comprar algum equipamento eletrônico, como um ferro de passar roupas por exemplo, é comum ouvirmos uma pergunta do tipo, de quantos watts você o quer? De onde será que vem esta expressão? O que significa este "watts"?

Watts (W) é uma unidade de medida, de uma grandeza chamada potência elétrica, que está relacionada com o consumo de energia, então se temos por exemplo um ferro de passar roupa com uma potência de 1200W quer dizer que este ferro de passar roupa consome esta quantidade de energia elétrica; se considerarmos que tal equipamento deve ser ligado em uma tensão de 220V, podemos através disso descobrir a corrente elétrica que passará pelo mesmo, pois, a fórmula da potência elétrica é:

P = E . I

Ou seja:

P = 1200W

E = 220V

I = ?

Logo, neste ferro passará uma corrente elétrica de 5,45 amperes. Esta informação seria necessária, no caso, se fossemos determinar a seção transversal do fio de uma tomada específica, por exemplo.

Com a fórmula da potência podemos encontrar além da potência, a tensão ou a corrente, sem necessitar da resistência, apenas isolando a grandeza que se deseja encontrar, ou seja,

É importante ressaltar que há uma relação matemática entre a fórmula da potência elétrica e a fórmula da lei de Ohm. Segundo é mostrado no quadro abaixo:

Para praticar resolva os exercícios abaixo:

  

EXERCÍCIOS

1º) João, eletricista, comprou um chuveiro elétrico de 6.800W para sua residência, porém como ele conhece as normas referentes a instalações elétricas prediais, sabe que deve colocar um circuito exclusivo para o chuveiro, sabendo que a tensão elétrica em sua região é de 110V, encontre a corrente elétrica que passará pelo disjuntor, para que ele possa dimensionar o disjuntor e a seção transversal do fio que deverá usar na instalação de tal chuveiro.

2º) Joana está montando um circuito eletrônico e precisa colocar um resistor no circuito que monta. Sabendo que o resistor que ela deve colocar é de 100Ω, e que a tensão entre os terminais do resistor será de 12V, o valor da potência do resistor que ela deverá colocar, será um número:

a) Menor que 1W 

b) Maior que 1KW e menor que 1,5KW

c) Maior que 2W e menor que 2,5W

d) Maior que 1,2W e menor que 1,5W

e) Menor que 1,44W

3º) Em um resistor de 10Ω a potência dissipada é de 1W, calcule a corrente que passa por este resistor.

4º) Em um chuveiro elétrico de 7200W, circula uma corrente elétrica de 32,72A, sabendo disto calcule a tensão da rede onde está instalado este chuveiro.

5º) Ache a potência da lâmpada:

Obs¹: Após resolver às questões acima deixe sua resposta nos comentários, que apenas corrigirei depois que alguém postar sua resposta, ou pelo menos um comentário dizendo que tentou e não conseguiu.

Obs²: Concluímos com isto o estudo sobre potência elétrica,  Qualquer dúvidas e/ou sugestões, apresente nos comentários.

No próximo tema veremos: LEI DE KIRCHHOFF.

Ass: Joelson Max Barbosa Aragão.

* Módulo 1.3: ELETRODINÂMICA - LEI DE OHM

- LEI DE OHM:  É a relação matemática que há entre a corrente, a tensão e a resistência elétrica.

Já vimos os conceitos básicos de corrente, tensão e resistência elétrica. Será que há alguma relação matemática entre estas três grandezas? Se sim, qual é, e como funciona tal relação?

Até agora estivemos vendo o conceito de corrente, tensão e resistência elétrica de forma meramente intuitiva, não nos aprofundando no assunto mencionando qualquer relação matemática que haja entre estas grandezas, nem tampouco suas unidades de medida, neste tema prosseguiremos nos aprofundando no assunto, informando tais relações matemáticas e unidades de medida, através da lei de ohm.

A Lei de Ohm é uma fórmula muito utilizada em todas áreas da elétrica, é de suma importância na eletrônica; quem deu origem a mesma foi o físico alemão George Simon Ohm.

George Simon Ohm (1789-1854)

George Simon Ohm afirmou que a corrente elétrica é diretamente proporcional à tensão e inversamente proporcional à resistência.

Matematicamente isto se representa da seguinte forma:

Logo! Temos que:

Sendo I: Corrente elétrica, dada em Ampere (A);

          E: Tensão elétrica, dada em Volt (V);

          R: Resistência elétrica, dada em Ohm (Ω);

Embora simples, esta fórmula é a base para muitos cálculos na elétrica, vamos agora aplicá-la em uma situação problema.

Situação Problema:

1) Pedro ligou um resistor de 100Ω  em uma fonte de tensão de 12V; ele ligará posteriormente um LED em série com este resistor, porém ele possui dois LEDs, um de 0,3A e outro de 0,003A, e não sabe qual dos dois deve usar, pois não sabe qual a corrente elétrica que passará pelo mesmo. Calcule qual a corrente elétrica que passará pelo LED no circuito, e informe qual LED pedro deverá utilizar em seu circuito.

Abaixo o circuito que ele estava fazendo:

Para resolver a situação problema 1, antes iremos retirar os dados que a questão nos da:

E = 12V;

R = 100Ω;

I = ?

Agora substituremos na fórmula da lei de Ohm:

Com isto concluímos que o LED de 0,003A queimaria por não suportar a corrente que passaria por ele, já o LED de 0,3A suportaria a corrente de 0,12A, porém teria menos da metade de sua luminosidade total, já que a corrente que passaria por ele seria menos da metade da corrente que o LED trabalha.

Situação Problema:

2) Pedro usa o LED de 0,3A, porém fica insatisfeito com sua luminosidade, pois o mesmo não chegou nem à metade do que devia clarear com um resistor de 100Ω, então ele decide colocar um resistor com uma menor resistência, que permita passar uma corrente maior, se aproximando o máximo possível de 0,3A. Calcule para Pedro qual resistor ele deve usar para obter uma corrente de 0,3A.

Vamos retirar os dados da questão.

Se ele quer uma corrente máxima de 0,3A, então esta será a corrente que usaremos para calcular o resistor, sendo assim, temos que:

I = 0,3A;

E = 12V

R=?

Substituindo na fórmula, temos:

Concluímos então que para Pedro poder aproveitar 100% da luminosidade de seu LED, ele pode optar em usar um resistor de 40Ω, pois, desta forma terá uma corrente de 0,3A que é a corrente nominal do LED.

                                                               

                                     EXERCÍCIO 1

1) Pedro ligou o primeiro LED e conseguiu uma luminosidade satisfatória; agora ele pretende ligar seu segundo LED, o de 0,003A, porém ele só possui um resistor de 500Ω, então pretende colocar uma fonte de tensão que com uma resistência de 500Ω consiga fornecer para o LED uma corrente elétrica de 0,003A. Encontre a tensão necessária para que isto ocorra.

Obs¹: Quando e se vocês resolverem este exercício, postem o resultado junto com os cálculos nos comentários deste post. Só postarei a resposta certa junto com os cálculos se pelo menos uma pessoa enviar sua resposta, mesmo que seja dizendo que não conseguiu.

Obs²: Concluímos aqui o estudo sobre Lei de Ohm, qualquer dúvida sobre o assunto poste nos comentários.





No próximo tema veremos uma nova grandeza: POTÊNCIA ELÉTRICA.

Ass: Joelson Max Barbosa Aragão.

* Módulo 1.2: ELETRODINÂMICA - RESISTÊNCIA ELÉTRICA

- RESISTÊNCIA ELÉTRICA:  É a capacidade que um corpo tem de se opôr à corrente elétrica.

Já vimos que a tensão elétrica ou DDP é a força que impulsiona os elétrons livres a seguirem um mesmo movimento orientado mas porque será que os elétrons de um polo só passam para o outro quando há um condutor elétrico que interligue estes dois polos? Será possível estes elétrons livres "voarem" de um polo para outro?

Na postagem anterior foi deixado uma questão, a qual só seria resolvida nesta postagem sobre resistência elétrica. Então vamos la:

Quando a pessoa curiosa que falamos fez um jumper, ou seja, fez um "salto", uma interligação com um fio entre os polos positivo e negativo da bateria, ocorreu o que já havíamos falado nas postagens anteriores, os elétrons livres usaram o corpo do fio como uma ponte para "viajarem" do polo negativo da bateria ao polo positivo onde seriam descarregados (Existem dois sentidos para a corrente elétrica, o convencional que já vimos, e o sentido real, polo negativo para o polo positivo, futuramente falaremos mais sobre), e por isso saiu a faísca que o assustou porque como ele fez este salto, ligando diretamente o polo positivo no polo negativo, a corrente elétrica passou de uma só vez sem nenhuma dificuldade, ou seja, gerou um curto-circuito que como o próprio nome diz, é um circuito curto, não em questão de tamanho mas em questão da facilidade na qual a corrente tem para passar de um polo a outro.

No segundo caso ele fez o jumper com um elástico de borracha, ora, borracha é um material isolante, ou seja, enquanto o fio permite a passagem da corrente sem nenhuma dificuldade, a borracha impede a passagem da mesma. Por isso damos o nome ao fio de fio condutor porque internamente ele é feito de cobre que é condutor de eletricidade, ou seja ele conduz os elétrons facilmente; já a borracha como isolador impede a passagem isolando um polo de outro.

Enfim respondendo à questão, tal fato ocorreu por que ambos os materiais possuem propriedades diferentes em relação a eletricidade, um como sendo condutor, e o outro como sendo isolador

Com isto concluímos que resistência elétrica é a capacidade que um corpo tem de se opor à passagem da corrente elétrica, e é justamente por isso que os elétrons livres de um polo de uma pilha não conseguem "voar" para o outro polo, porque não conseguem vencer a resistência elétrica do ar, pois, o ar também é um isolante, porque se fosse condutor, todos nós morreríamos ao passar próximos a um poste por exemplo, porque todo campo ao seu redor estaria energizado e em curto-circuito.

Porém não há corpo 100% resistente à corrente elétrica, toda resistência pode ser vencida a uma certa tensão e/ou corrente, assim como toda tensão e/ou corrente pode ser vencida a uma certa resistência; logo, sim é possível vencer à resistência do ar, é por isso que existem os raios que descarregam seus elétrons livres em nosso condutor universal, o planeta terra, sem necessitar de nenhum condutor que o interligue com a mesma.

Também não existe corpo 100% condutor, o que existe é um corpo com a resistência tão desprezível que pode ser desconsiderada, tal como ocorre com os condutores elétricos.

Com isto concluímos alguns dos conceitos básicos de eletrônica. se ainda não viu os conceitos anteriores, antes de seguir para o próximo tema leia as postagens sobre: CORRENTE ELÉTRICA e TENSÃO ELÉTRICA

No próximo tema, veremos a relação matemática que há entre estas três grandezas: corrente, tensão e resistência elétrica, a conhecida: LEI DE OHM

Ass: Joelson Max Barbosa Aragão.

* Módulo 1.1: ELETRODINÂMICA - TENSÃO ELÉTRICA

- TENSÃO ELÉTRICA: É a força que impulsiona os elétrons.

Já vimos que corrente elétrica é o fluxo ordenado de elétrons livres. mas o que exatamente faz com que estes elétrons sigam todos em uma mesma direção e em um mesmo sentido?

A tensão elétrica ou diferença de potencial (DDP) é a responsável por isto, pois os elétrons quando livres, poderiam movimentar-se não apenas para os átomos que estivessem a sua frente, podendo também movimentar-se para os que estivessem em qualquer outra direção, fazendo com que eles não gerassem uma corrente elétrica por estarem se movendo em direções e sentidos diferentes; porém quando é aplicada uma diferença de potencial elétrico entre dois pontos, os elétrons livres que ficam entre estes dois pontos tendem a seguir todos uma mesma direção e um mesmo sentido, se movimentando de forma ordenada e gerando desta forma uma corrente elétrica propriamente dita.

Abaixo temos duas situações, analisaremos as duas:

Circuito Sem DDP

Neste caso, os fios vermelho e preto estão emendados e não possuem diferença de potencial entre si. Como não possuem nenhuma fonte que gere tensão, os elétrons não seguem nenhum fluxo ordenado necessário para ascender a lâmpada, por isso  a lâmpada permanece apagada.

Circuito Com DDP

Neste caso, retiramos a emenda e intercalamos, entre eles, uma pilha, esta pilha gera uma diferença de potencial entre as extremidade do fio preto e o vermelho. Um lado da pilha possui mais elétrons livres que o outro, isto faz com que os elétrons do lado que possue mais carga de elétrons livres passem, pelo fio, para o outro lado da pilha que possui menos cargas de elétrons livres, procurando estabilidade de carga. É importante notar que a parte negativa da pilha não está diretamente ligada a parte positiva, logo, o único caminho que os elétrons tem para seguir é o do fio, ou seja, forçamos os elétrons a seguirem todos em uma mesma direção e mesmo sentido, e como a lâmpada está intercalada entre o fio vermelho e o fio preto, a corrente elétrica (já podemos chamar de corrente elétrica) precisa passar pelo filamento interno da lâmpada para chegar ao outro lado da pilha, e quando a corrente elétrica passa pelo filamento interno da lâmpada, ela acende. A lâmpada permanecerá acesa, até que se acabe esta DDP, quando as cargas de elétrons livres forem iguais nas duas extremidades da pilhas, os elétrons estarão equilibrados em ambos os polos, e poderemos dizer que pilha está descarregada, porque ela descarregou todos elétrons livres que possuía no polo positivo, equilibrando-se com o polo negativo. Se houver abertura em qualquer ponto do circuito, a lâmpada também apagará, uma vez que, como os elétrons não encontrarão mais o caminho para o polo negativo, se acabará a diferença de potencial e por consequência também se acabará o fluxo ordenado de elétrons livres, a corrente elétrica.

Com os conceitos e os exemplos acima podemos entender que: A corrente elétrica é o movimento ordenado de elétrons livres, que é impulsionado por uma força que é chamada de tensão elétrica ou DDP.

Seguindo este raciocínio, digamos que certa pessoa curiosa tendo em mãos um pedaço de fio, fez um jumper em uma bateria, interligando o positivo e o negativo da mesma, então esta pessoa percebeu que ao fazer o jumper, uma pequena faísca surgiu do nada em uma das pontas do fio, ele rapidamente soltou a bateria e o fio por causa do susto que levou, perdendo assim o fio ao qual possuía em suas mãos; porém ele por ser muito curioso pensou em refazer a experiência para ver se aconteceria novamente, como ele havia perdido o fio, pegou um elástico de borracha e torou-o para usá-lo como jumper na bateria, contudo ao refazer o jumper não viu novamente a faísca que tinha visto da outra vez, então ele com muita curiosidade se perguntou porque tal fato ocorrera na primeira vez e na segunda não. Será que a bateria tinha sido descarregada e por isso não funcionou mais? Ou será que o material que ele usou anteriormente tinha alguma propriedade diferente do que usou em seguida?

veremos a explicação deste fenômeno no próximo tema: RESISTÊNCIA ELÉTRICA.

Ass: Joelson Max Barbosa Aragão.

* Módulo 1.0: ELETRODINÂMICA - CORRENTE ELÉTRICA

- CORRENTE ELÉTRICA: É o fluxo ordenado de elétrons livres.

Mas o que é um elétron?

Elétron é uma partícula que se situa na eletrosfera de um átomo. Possui carga negativa e pode ser transportado para outro átomo, para que haja estabilidade no mesmo.

Quando um elétron se situa na camada mais externa de um átomo possui mais facilidade em ser movimentado.

E quando o átomo libera elétrons para adquirir estabilidade, temos daí os elétrons livres que necessitamos para que andem de forma ordenada (todos em uma mesma direção e mesmo sentido) formando assim uma corrente elétrica.

Ou seja, se temos elétrons "viajando" em uma mesma direção e em um mesmo sentido, temos uma corrente elétrica.

Porem, só o fato de os elétrons estarem livres, não significa que estarão em movimento ordenado.

Então o que guia estes elétrons, para que "viajem" sempre em movimento ordenado?

Este será o nosso próximo tema a abordar: TENSÃO ELÉTRICA.

Ass: Joelson Max Barbosa Aragão.