Circuitos Elétricos. É um movimento orientado de partículas com carga elétrica.

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1 Governo da República Portuguesa O que é uma corrente elétrica? Circuitos Elétricos É um movimento orientado de partículas com carga elétrica. Condutores Elétricos Bons Condutores Elétricos são materiais através dos quais a corrente elétrica passa. (ex.: alumínio, água com sal, grafite, etc.) Maus Condutores Elétricos ou Isoladores elétricos são materiais através dos quais a corrente elétrica não passa. (ex.: plástico, madeira, cortiça, etc.) Circuito Elétrico Para haver corrente elétrica é preciso um circuito elétrico, ou seja, um caminho por onde circulam as partículas com carga elétrica (eletrões ou iões). Página 1 de 10

2 Componentes de um circuito elétrico Fontes de energia ou geradores transferem energia para os restantes componentes do circuito. (ex.: baterias, pilhas, tomadas de eletricidade, etc.) Recetores recebem a energia do gerador. (ex.: lâmpada, resistência, motor, etc.) Fios de ligação são os fios de material bom condutor, como cobre, revestidos a plástico, que estabelecem a ligação entre os restantes componentes. Interruptores tem a dupla função de estabelecer e interromper a passagem de corrente elétrica num circuito. Curso Profissional Página 2 de 10

3 Diferença de Potencial ou Tensão (U) Energia que o gerador fornece ao circuito por unidade de carga que o atravessa. A sua unidade no SI é o volt (V). As tomadas das nossas casas fornecem uma tensão de 230 V. Assim, os equipamentos elétricos que compramos vêm preparados para funcionar com a tensão de 230 V com uma tensão inferior não funcionam e com uma tensão superior queimam-se. Intensidade de Corrente (I) Indica se a corrente é muito ou pouco intensa. Relaciona-se com o número de eletrões que atravessam uma secção reta de um condutor metálico num segundo: quanto maior for esse número, mais intensa será a corrente. A sua unidade SI é o ampere (A). I = q t I intensidade ( A, ampare ) q carga elétrica ( C, coulomb ) t intervalo de tempo (s, segundos ) Página 3 de 10

4 Associação de lâmpadas em serie Associação de lâmpadas em paralelo Percursos para a corrente elétrica O que o interruptor comanda O que acontece quando uma lâmpada avaria Luminosidade Diferença de potencial U Um só percurso para as cargas elétricas. Um interruptor comanda sempre todas as lâmpadas. A avaria de uma lâmpada desliga todas as outras: todas se apagam. A luminosidade de cada lâmpada diminui à medida que o número de lâmpadas aumenta. Uassociação = UL1 + UL2 + Dois ou mais percursos para as cargas elétricas. Um interruptor instalado: -no ramo principal comanda todas as lâmpadas; - numa ramificação comanda apenas a lâmpada da ramificação. Quando uma lâmpada avaria: -se é do ramo principal, todas se apagam; -se é de uma ramificação, as restantes permanecem acesas. A luminosidade de cada lâmpada não se altera quando o número de lâmpadas aumenta. Uassociação = UL1 = UL2 = Corrente elétrica I IL1 = IL2 = Iramo principal = IL1 + IL2 + IL1 pode ser igual ou diferente de IL2 Página 4 de 10

5 Elétricos Resistência elétrica (R) Módulo F4 Circuitos A resistência elétrica relaciona-se com a oposição que um condutor oferece à passagem da corrente elétrica. A sua unidade no SI é o ohm (símbolo Ω). A resistência de um condutor depende: do material do seu comprimento da sua espessura da sua temperatura Como determinar a resistência de um condutor elétrico Processo direto Para medir a resistência de um condutor é utilizado um aparelho chamado ohmímetro, que faz parte de um multímetro. Processo indireto A medição da resistência elétrica de condutores em funcionamento nos circuitos faz-se por um processo indireto, sendo necessário: medir a corrente elétrica no circuito do condutor, com um amperímetro; medir a tensão entre os terminais do condutor, com um voltímetro. Página 5 de 10

6 Lei de Ohm A diferença de potencial entre os terminais de um condutor metálico filiforme e homogéneo, a temperatura constante, é diretamente proporcional à corrente elétrica que o percorre. Resistências associadas em série R eq = R 1 + R 2 + R R n Resistências associadas em paralelo 1 R e q = 1 R R R R n Página 6 de 10

7 Elétricos Módulo F4 Circuitos Efeitos da corrente elétrica O efeito térmico da corrente elétrica, também conhecido por efeito Joule, é evidenciado nas resistências de aquecedores, cilindros de agua, grelhadores, ferros de engomar, secadores de cabelo. O efeito químico da corrente elétrica corresponde a ocorrência de reações químicas provocadas pela corrente elétrica quando passa nas soluções aquosas condutoras. O efeito magnético corresponde a alteração das propriedades magnéticas do espaço a volta dos condutores, sendo capaz de provocar movimentos. O efeito luminoso corresponde à passagem da corrente elétrica num sólido ou num gás pode originar emissão de luz, pelo que falamos em efeito luminoso da corrente elétrica. Este efeito está bem patente nas lâmpadas. Potência elétrica de recetores elétricos A potência de um recetor mede a energia elétrica que o recetor recebe por unidade de tempo, a qual é transformada em energia com outras designações e transferida para o exterior. P = U I Qual o significado do valor 2000 W? Significa que este motor recebe a energia de 2000 J durante 1 s. Página 7 de 10

8 Energia elétrica e consumos energéticos O consumo de energia determina-se utilizando a seguinte expressão: Quando nos referimos a energia elétrica, utiliza-se muitas vezes a unidade pratica kilowatt hora, símbolo kw h, para exprimir consumos energéticos. 1 kw h é a energia recebida ou transferida por um recetor de potência 1 kw durante 1 h de funcionamento. Valores nominais dos recetores Os aparelhos elétricos trazem inscritos, de fábrica, os seus chamados valores nominais, que se referem às condições normais de funcionamento do aparelho. Estes valores são, em geral, a potência elétrica máxima do aparelho e a respetiva diferença de potencial. Ex: Torradeira: 800 W, 230 V Se a torradeira for ligada a uma tomada de 230 V, terá uma potência máxima de 800 W: disponibiliza 800 J de energia num segundo. A potência dos aparelhos e o valor da corrente elétrica nos circuitos Os valores da diferença de potencial a que um recetor está ligado e da sua potência permitem calcular a corrente elétrica no circuito do recetor. Página 8 de 10

9 Elétricos Módulo F4 Circuitos Força elétrica e Potencial elétrico Em qualquer átomo, que faz parte da constituição de um dado corpo, o nº de eletrões, que são as partículas com carga negativa, é igual ao nº de protões, que são as partículas com carga positiva, o que torna o átomo eletricamente neutro. Se numa região do espaço se faz sentir a ação de uma ou mais cargas elétricas verifica - se a existência de um campo elétrico. Um campo elétrico consiste na interação entre cargas elétricas. Cargas do mesmo sinal repelem-se; Cargas de sinais contrários, atraem-se. A expressão de matemática que define o campo elétrico: Página 9 de 10

10 Características do campo elétrico Ponto de aplicação no ponto P; Direção a mesma da força; Sentido o mesmo da força se q > 0 contrário da força se q < 0; Intensidade: valor de E (campo elétrico) positiva (+q). Linhas de campo elétrico Aponta para a partícula se a carga desta for negativa (-q) e no sentido contrário se for As linhas de campo elétrico: são tangentes, em cada ponto, ao vetor campo elétrico, E; têm, em cada ponto, o sentido de E; nunca se cruzam; saem da carga positiva e entram na carga negativa; são mais densas onde o campo é mais intenso. Força elétrica Consideremos duas cargas pontuais, q1 e q2, de sinais contrários, localizadas nos pontos A e B. Cada uma das cargas exerce uma força elétrica de atração sobre a outra. A expressão de matemática que define a força elétrica: F el = k q 1 q 2 d 2 Fel força elétrica (N, newton) k constante de Coulomb (8,987 x 10 9 N m 2 C -2 ) q1, q2 cargas elétricas (C, coulomb) d distância entre as cargas elétricas (m, metro) Página 10 de 10