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1 SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM COMERCIAL TÉCNICO EM REDE DE COMPUTADORES Fundamentos de Eletricidade e Telecomunicações Prof. Airton Ribeiro de Sousa 1

2 Eletricidade - Do grego elektron, que significa âmbar É um fenômeno físico originado por cargas elétricas estáticas, ou em movimento, e por sua interação. Quando uma carga se encontra em repouso, produz forças sobre outras situadas à sua volta. Se a carga se desloca, produz também campos magnéticos. Há três tipos de partículas elétricas que formam a eletricidade propriamente dita. Essa partículas formam o que chamamos de ESTRUTURA ATÔMICA (Estrutura do Átomo). 2

3 Eletricidade A Estrutura do Átomo O átomo é formado basicamente por 3 tipos de partículas elementares: Elétrons, prótons e nêutrons. A carga do elétron é igual à do próton, porém de sinal contrário. Os elétrons giram em torno do núcleo distribuindo-se em diversas camadas, num total de até sete camadas. Em cada átomo, a camada mais externa é chamada de valência, e geralmente é ela que participa das reações químicas. Todos os materiais encontrados na natureza são formados por diferentes tipos de átomos, diferenciados entre si pelo seus números de prótons, elétrons e nêutrons. Cada material tem uma infinidade de características, mas uma especial em eletrônica é o comportamento à passagem de corrente, que dividem-se em três tipos principais. 3

4 Eletricidade Tipos de Materiais Quanto a Passagem de Eletricidade Materiais Condutores Materiais Isolantes Materiais Semicondutores 4

5 Eletricidade - Materiais Condutores São materiais que não oferecem resistência à passagem de corrente elétrica. Quanto menor for a oposição a passagem de corrente, melhor condutor é o material. O que caracteriza o material bom condutor é o fato de os elétrons de valência estarem fracamente ligados ao átomo, encontrando grande facilidade para abandonar seus átomos e se movimentarem livremente no interior dos materiais. O cobre, por exemplo, com somente um elétron na camada de valência tem facilidade de cedê-lo para ganhar estabilidade. O elétron cedido pode tornar-se um elétron livre. São Condutores: O cobre, o ferro, o alumínio, a água, madeira verde dentre outros. 5

6 Eletricidade - Materiais Isolantes São materiais que possuem uma resistividade muito alta, bloqueando a passagem da corrente elétrica. Os elétrons de valência estão rigidamente ligados aos seu átomos, sendo que poucos elétrons conseguem desprender-se de seus átomos para se transformarem em elétrons livres. Consegue-se isolamento maior (resistividade) com substâncias compostas, pelos seguinte materiais isolantes: Borracha, mica, baquelita, algodão, seda, linha, papel, vidro, madeira seca, celofane, nayon, cerâmicos: porcelana, vidro, plástico, resina dentre outros. 6

7 Eletricidade Tipos Estática Sem movimento. Ocorre nos maus condutores de eletricidade Dinâmica Com movimento. Ocorre nos bons condutores de eletricidade O movimento das cargas elétricas através dos condutores recebe o nome de CORRENTE ELÉTRICA 7

8 Eletricidade Elementos da Corrente Elétrica Numa corrente elétrica deve-se considerar três aspectos. 1 Voltagem = V É a diferença entre a quantidade de elétrons nos dois pólos do gerador. A voltagem é medida em VOLTS (Em homenagem ao físico italiano VOLTA). O aparelho que registra a voltagem denomina-se VOLTÍMETRO; 2 Resistência = R É a dificuldade que o condutor oferece à passagem da corrente elétrica. A resistência é medida em OHMS ( Em homenagem ao físico alemão G.S. Ohms). Representa-se a resistência através da letra grega W. A lei de Ohm pode ser assim anunciada: A INTENSIDADE de uma corrente elétrica é diretamente proporcional à VOLTAGEM e inversamente proporcional à RESISTÊNCIA 3 Intensidade = I É a relação entre a voltagem e a resistência da corre elétrica. A intensidade é medida num aparelho chamado AMPERÍMETRO, através uma unidade física denominada AMPÉRE. 8

9 Eletricidade Resistência É a dificuldade que um corpo oferece à passagem da corrente elétrica e é medida em OHMS. Os materiais condutores como ouro, prata, cobre e alumínio, têm uma resistência elétrica muito baixa (desprezível) visto que a corrente praticamente não encontra dificuldade ou oposição para passar nestes materiais. Nos condutores tem-se um número muito grande de elétrons livres. Os materiais isolantes como borra, vidro, plástico têm uma resistência elétrica muito alta devido a que a corrente encontra dificuldade muito alta para passar nestes materiais. Nos isolantes praticamente não se tem elétrons livres. LEI DE Ohm. George Simon Ohm concluiu que a corrente elétrica depende diretamente da tensão aplica e inversamente da resistência elétrica 9

10 Eletricidade Resistência Equação da lei de Ohm I = V / R Onde: I Corrente elétrica em Ampéres (A) V Tensão elétrica em Volts (V) R Resistência elétrica em Ohms ( ) Se aumentar a tensão a corrente também é aumentada Se aumentar a resistência a corrente diminui Exemplos. 1) Calcular a corrente que passa na resistência de um chuveiro elétrico, sendo R = 4 e V = 120V I = V / R I = 120V / 4 30A 2) Determinar a resistência do filamento de uma lâmpada. Sendo I = 0,5ª e V = 127. R = V / I R = 127V / 0,5ª

11 Eletricidade Corrente Elétrica A corrente elétrica é o movimento ordenado de partículas eletricamente carregadas. Dentro de um condutor metálico (um fio elétrico por exemplo), há muitos elétrons livres descrevendo num movimento caótico, sem direção determinada. Ao aplicar-se uma diferença de potencial entre dois pontos do metal (ligando as pontas do fio a uma bateria, por exemplo), estabelece-se um campo elétrico interno e os elétrons passam a se movimentar numa certa ordem, constituindo assim a corrente elétrica. A corrente elétrica é definida como a razão entre a quantidade de carga que atravessa certa seção transversal (corte feito ao longo da menor dimensão de um corpo) do condutor num intervalo de tempo. A unidade de medida é o Coulomb por segundo (C/s), chamado de Ampère (A) em homenagem ao físico e matemático francês André-Marie Ampère ( ). 1 Coulomb = 6, (elevado à 18ª potência) = de elétrons Mais 11

12 Eletricidade Corrente Elétrica A Corrente é medida em Ampéres (A). 1 Ampére corresponde à carga elétrica de 1 Coulomb por segundo (1A = 1C/s) 1 Coulomb = 6, (Elevado à 18ª potência) elétrons. Fórmula: I = Q / t Onde I Corrente em Ampéres (A) Q Carga elétrica em coulombs (C) T Tempo em segundos (s) Mais 12

13 Eletricidade Tensões Elétricas Corrente Alternada - AC Corrente Contínua - CC A diferença entre uma e outra esta no sentido do caminhar dos elétrons. Na corrente contínua os elétrons estão sempre no mesmo sentido. Na corrente alternada os elétrons mudam de direção, ora num sentido, ora no outro. A este movimento da-se o nome de CICLAGEM. Corrente ALTERNADA Utilizada nas residências e empresas Animação Corrente CONTÍNUA Proveniente das pilhas e baterias 13

14 Eletricidade Tensões Elétricas Uma analogia com um circuito hidráulico 14

15 Temos uma diferença de nível d água Se abrirmos o registro

16

17

18 ...não há mais desnível.

19 Para ter-se um movimento de água, é necessário um desnível de água (pressão). O mesmo acontece com os elétrons. Para que eles se movimentem, é necessário termos uma pressão elétrica. À pressão exercida sobre os elétrons, chamamos de tensão elétrica ou ddp (diferença de potencial).

20 Unidade de medida da tensão elétrica VOLT (V) Tensão elétrica É a pressão exercida sobre os elétrons livres para que estes se movimentem no interior de um condutor. Símbolo - V Unidade - VOLTS (V)

21 Para valores elevados, utilizamos os múltiplos e para valores muito baixos, os submúltiplos. GV Múltiplos e Submúltiplos kv MV V mv V nv

22 13,8 kv = V 34,5 kv = V 220 V = 0,22 kv 127 V = 0,127 kv

23 V O voltímetro deve ser ligado em paralelo com a carga.

24 Cuidados na utilização do voltímetro Voltímetro Analógico Voltímetro Digital

25 A graduação máxima da escala maior que a tensão medida 0 10 A leitura deve ser a mais próxima possível do meio da escala Ajustar o zero (sempre na ausência de tensão) V Não mudar a posição de utilização do aparelho

26 Evitar choques mecânicos

27 Eletricidade Efeitos Produzidos São variados os efeitos produzidos pela e eletricidade (Energia Elétrica) Luminosos Produz luminosidade Caloríficos Produz calor aquecendo a água ou mesmo ambientes Químico Produz a quebra de ligações químicas ou a sua fusão para compor outro elemento juntando dois gáses. Ex: Hidrogênio e Oxigênio = Água Fisiológico Pode ser útil ou maléfico à saúde Magnético Efeito mais comum é o eletroímã 27

28 Eletricidade Funcionamento da Lâmpada Antes da invenção da lâmpada elétrica, a iluminação era uma tarefa complicada. Para iluminar bem os ambientes eram necessárias muitas velas ou tochas. Lampiões a óleo também iluminavam o suficiente mas soltavam um resíduo que cobria de fuligem tudo que estava por perto Quando as descobertas sobre eletricidade começaram a surgir, o no século XIX, inventores de todas as partes lutavam para criar um tipo de luz elétrica que fosse prática e de preço acessível. O inglês Sir Joseph Swan, em 1878 e o americano Thomas Edison, em 1879, seguiram a mesma linha. Em 25 anos, milhões de pessoas no mundo tiveram luz elétrica instalada em suas casas. O mais incrível nessa história é que a tecnologia da lâmpada elétrica não poderia ser mais simples. A lâmpada moderna não mudou muito desde o modelo de Edison. 28

29 Thomas Alva Edison (11 de Fevereiro de de Outubro de 1931) foi um inventor e empresário dos Estados Unidos que desenvolveu muitos dispositivos importantes de grande interesse industrial e mundial. O Feiticeiro de Menlo Park, como era conhecido, foi um dos primeiros inventores a aplicar os princípios da produção maciça ao processo da invenção. Em sua vida, Thomas Edison registrou mais de 1000 patentes, sendo amplamente considerado o maior inventor de todos os tempos. Não apenas mudou o mundo em que vivia, suas invenções ajudaram a criar outro muito diferente. O fonógrafo foi só uma de suas invenções. Outra foi o cinetógrafo, a primeira câmera cinematográfica bem-sucedida com o equipamento para mostrar os filmes que fazia. Edison também transformou o telefone inventado por Alexander Graham Bell, em um aparelho que funcionava muito melhor. Fez o mesmo com a máquina de escrever. Trabalhou em projetos variados como alimentos empacotados a vácuo, um aparelho de raios X e um sistema de construções mais baratas feitas de concreto. Acima de tudo foi ele quem ajudou a trazer a civilização da Era do Vapor para a Era da Eletricidade. Entre as contribuições mais universais para o desenvolvimento tecnológico e científico encontra-se a lâmpada elétrica incandescente, o gramofone, o cinescópio ou cinetoscópio, o ditafone e o microfone de grânulos de carvão para o telefone. Edison é um dos precursores da revolução tecnológica do século XX. Teve também um papel determinante na indústria do cinema. 29

30 Patenteamento da Lâmpada de Thomas Edison Thomas Alva Edison 30

31 Eletricidade Funcionamento da Lâmpada Algumas invenções de Thomas Edison Lâmpada Cinescópio ou Cinetoscópio Telefone de Parede Gramofone Microfone 31

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