ELETRICIDADE - INTRODUÇÃO
Tales de Mileto (≈624aC-≈556aC), na época da Grécia Antiga utilizou a palavra elektron para
descrever a força de atração entre de um pedaço de âmbar, uma resina fóssil, quando esfregada com
um pedaço de seda e pedaços de palha. Elektron é elétron em português que acabou gerando o
vocábulo eletricidade. Curiosamente, elektron é o nome grego da palavra âmbar.
Eletricidade é um fenômeno físico originado pelo acúmulo de cargas elétricas.
No ano de 1800 o físico italiano Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta (1745-1827),
desenvolveu meios práticos de gerar um fluxo constante de eletricidade, ou seja, de elétrons. Ele
descobriu que dois metais diferentes, cobre e zinco, quando colocados dentro de determinadas
soluções químicas, produziam um fluxo constante de energia elétrica. Estava descoberta a Pilha de
Volta. Em sua homenagem, volt passou a ser o nome da unidade de medida de diferença de
potencial, que veremos mais à frente.
A partir daí iniciou-se uma nova ciência, que em pouco tempo iria trazer grandes
transformações na vida do homem: A eletricidade.
De fato, quando acendemos uma lâmpada, observamos um raio, sintonizamos uma emissora de
rádio ou televisão nada mais estamos fazendo do que colocar a energia elétrica ao nosso serviço.
Mas o que seria eletricidade?
De uma forma geral, diz-se que a eletricidade é uma forma de energia, potencial para executar
trabalho ou realizar uma ação, podendo ser elétrica, hidráulica, mecânica, térmica etc. Tal afirmativa
não é muito esclarecedora, mas não existe um modo simples de explicar a verdadeira extensão do
significado da palavra eletricidade.
O que podemos afirmar é que a eletricidade é desprovida de características físicas tais como
cor, forma, cheiro e quase não ter peso, mas podendo ser observada por seus efeitos tais como motores
girando, lâmpadas acendendo, produção de calor e podendo, em determinadas situações, até matar!
ELETRICIDADE ESTÁTICA
Experimente fazer a seguinte experiência:
Pegue uns cinco pedacinhos de folha de caderno. Atrite uma caneta em seu cabelo. Em seguida,
aproxime-a dos pedaços de papel. Você irá observar que eles serão atraídos pelo tubo da caneta.
Porém, logo em seguida, esta atração cessa e os pedacinhos de papel podem soltar-se dela.
Concluída a experiência temos duas perguntas:
1. Por que, após o atrito, o tubo é capaz de atrair os pedacinhos de papel?
2. Por que, uma vez atraídos os pedacinhos de papel, cessa a força de atração do tubo?
Para respondermos a estas perguntas devemos lembrar do fenômeno de eletrização por atrito.
O ÁTOMO
Tudo que tem peso e ocupa lugar no espaço é denominado matéria.
Pela física moderna, a menor parte em que podemos dividir a matéria,
sem alterar suas características é o átomo. Uma barra de ferro parece um
corpo compacto. No entanto ela é formada por átomos, um agrupamento
de um número imenso dessas partículas invisíveis ao ser humano. Os
átomos de um mesmo elemento são idênticos. Por exemplo, os da barra de
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ferro são todos iguais, são átomos do elemento ferro. Um fio de cobre é constituído por átomos do
elemento cobre. Entretanto, alguns materiais podem ser formados por dois ou mais tipos de átomos,
como no caso da água, que é formada por átomos de hidrogênio e de oxigênio.
Existem na natureza mais de cem tipos diferentes de átomos. Toda matéria existente é formada
por um tipo desses átomos, no caso das substâncias simples ou por uma combinação de dois ou mais
deles, no caso das substâncias compostas.
Os elementos do átomo
O átomo é constituído de uma região central, o núcleo, e por partículas que ocupam o restante
de seu volume. Estas partículas são conhecidas por elétrons e ficam girando ao redor do núcleo. A
região ocupada pelos elétrons e conhecida por eletrosfera.
O núcleo é formado por prótons e nêutrons e nele está concentrada quase toda massa do
átomo, pois os prótons e os nêutrons possuem mais massa que o elétron.
Dos estudos realizados com os elementos do átomo, verificou-se que duas partículas, o próton e
o elétron, possuem cargas elétricas de sinais contrários. Convencionou-se chamar de positiva a carga
do próton e de negativa a carga do elétron. Os nêutrons não possuem carga elétrica tendo a função
básica de equilibrar o núcleo.
Na natureza o átomo é na maioria das vezes, neutro, isto é, o número de cargas positivas prótons - é igual ao número de cargas negativas - elétrons.
Isto quer dizer, por exemplo, que se um átomo possuir cinco prótons, ele deverá ter também
cinco elétrons.
ELÉTRONS LIVRES
Os elétrons, no átomo, são distribuídos em camadas. Cada uma suporta um determinado
número de elétrons. Diferentes tipos de átomos possuem diferentes números de elétrons.
A camada externa é a mais importante. É ela que determina se um material, constituído por um
determinado tipo de átomo, conduz energia elétrica ou não. Veremos essa condução na página 12.
Os metais em geral são constituídos de poucos elétrons nessa última camada. As forças que os
prendem ao núcleo são pequenas e eles podem se libertar facilmente, transformando-se em elétrons
livres. Diversos fatores podem também libertá-los como, por exemplo, variações de temperatura e
impactos mecânicos.
Nos metais, o número desses elétrons livres é grande e são chamados de nuvem eletrônica.
Percebe-se que se fosse possível controlar o movimento desta nuvem em uma só direção, teríamos um
movimento ordenado de cargas elétricas.
Existindo uma força que faça com que esses elétrons livres se deslocassem numa só direção,
teríamos uma corrente elétrica, ou seja, um encaminhamento dos elétrons livres de um lugar para
outro. E seria esta movimentação dos elétrons que acenderia uma lâmpada, faria funcionar uma
televisão, aqueceria um ferro de passar roupas etc.
MATÉRIA ELETRIZADA
Voltando ao caso da caneta esfregada no cabelo e à resposta à primeira pergunta, vimos que a
caneta perdeu elétrons, ficando positiva. Para tentar voltar à condição de equilíbrio, ela atraiu os
elétrons livres do papel.
Dizemos que o corpo ficou desequilibrado, ou melhor, ficou eletrizado. Nessa condição ele
pode possuir elétrons a mais ou a menos e fará uma força, conforme vimos anteriormente,
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proporcional a esse desequilíbrio, procurando se livrar dos elétrons a mais ou receber os que faltam de
modo a tentar voltar novamente à condição de equilíbrio.
Pode-se dizer que estes corpos se encontram carregados ou com potencial, positivo ou
negativo, dependendo do tipo de carga que os desequilibram.
corpo carregado
positivamente
corpo carregado
negativamente
Vemos acima dois corpos. À esquerda carregado positivamente, pois perdeu elétrons. À direita
carregado negativamente, pois ganhou elétrons.
Entre eles existe uma força de atração proporcional ao número de cargas que os desequilibram.
Quanto maior for esta diferença, maior será a força desenvolvida para o re-equilíbrio.
Dizemos então que existe uma diferença de potencial, conhecida por ddp.
Essa ddp deixa os corpos alterados, tensos, ou melhor, em um estado de tensão, expressão
utilizada para definir que um corpo está eletrizado.
O mesmo efeito poderia ser conseguido retirando-se ou incluindo-se prótons nesse átomo.
Embora possível, teríamos problemas. O núcleo de um átomo é algo que vem “montado de fábrica”.
Para alterarmos o número de prótons precisaríamos, inicialmente, de muita energia, pois o núcleo é
fortemente unido. Veremos também que ao alterarmos o núcleo alteraremos também a estrutura dele,
podendo causar até mesmo sua destruição. Seriam gerados vários tipos de energia nessa destruição tais
como térmica e radioativa, que poderiam causar condições inesperadas, certamente fugindo ao nosso
objetivo. Partindo desse entendimento, vamos combinar que o acréscimo ou retirada será sempre de
elétrons.
Agora que temos a condição, que tal denominarmos uma unidade de medida para ela? Como
Alessandro Volta foi o desenvolvedor de ideias e teorias sobre a ddp, seu nome foi utilizado. Assim, a
unidade volt, abreviada pela letra V, define o quanto de carga um corpo possui em relação à outro.
ddp maior = tensão maior = atração maior
ddp menor = tensão menor = atração menor
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CORRENTE ELÉTRICA
Temos então corpos eletrizados, com carga, prontos para realizar trabalho. Esse trabalho será
executado no momento em que fizermos uma interligação entre eles. Nesse momento a carga em
excesso de um se deslocará em direção ao outro através desta interligação, produzindo nela um efeito
que dependerá do objetivo desejado. Ela pode ser uma lâmpada, um motor ou um aparelho qualquer.
Nesse momento encontramos uma outra grandeza, estudada pelo físico francês André-Marie
Ampère (1775-1836), que definiu equações, entre outras, sobre a velocidade da movimentação dessa
carga entre os corpos em desequilíbrio.
Ele estudou os fenômenos que ocorrem enquanto a energia trafega de um corpo ao outro. Seu
nome foi utilizado como unidade de medida para essa movimentação.
Quando interligamos os dois corpos, circula entre eles uma quantidade de energia que
dependerá de diversos fatores.
Inicialmente ela depende do tipo de aparelho que será alimentado. Se for um pequeno e
simples, certamente a corrente elétrica exigida por ele também será pequena. Devemos ter em mente
então que sob uma mesma tensão poderemos ter diferentes valores de corrente. Esses valores
dependerão exclusivamente das características funcionais de cada aparelho. Por exemplo, numa
tomada elétrica residencial, que possui 127 volts, podemos ligar um forno de microondas que consome
muita energia, uma geladeira que consome uma quantidade média ou um carregador de telefone
celular que possui um consumo irrisório. Embora todos possam estar ligados ao mesmo tempo nessa
mesma tomada, com o uso de um T, cada um vai exigir uma quantidade diferente de energia, seguindo
suas características de funcionamento.
Atenção para o fato de que o uso do T é altamente condenável, uma vez que seu uso é
perigoso por causar sobrecarga na tomada. Imagine: a tomada foi feita para alimentar
apenas um aparelho. Com esse T serão três!
Ampère então é uma unidade que está diretamente ligada ao consumo dos
dispositivos. Escrevemos a unidade com o nome ampèr e abreviamos com a letra A.
Consumo? Como assim?
A tentativa de equilíbrio entre corpos eletrizados, está diretamente ligada ao consumo de
energia que cada dispositivo que os interliga necessita para funcionar. Essa tentativa pode ser expressa
por fórmulas elaboradas pelo matemático e engenheiro escocês James Watt (1736-1819), elas são
muito utilizadas e calculam a potência, ou seja, a quantidade de energia que um corpo precisa para
funcionar. Com seu resultado, encontramos qual condutor utilizar, se a fonte de energia fornecerá
energia suficiente, quanto calor será gerado e outras informações importantes.
P = V · I ou P = R · I2
Onde:
P é a potência em watts - w V é a tensão em volts
I é a corrente em ampères
R é a resistência em ohms (veremos essa unidade no capítulo Resistores)
Um exemplo possivelmente explica melhor.
Em sua sala existe uma lâmpada de 40watts, mas como você precisa de mais luminosidade
então você a troca por outra de 100watts. Qual será a consequência disso?
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Lâmpada de 40w → P = V · I → 40 = 127 · I → 40/127 = I → I ≈ 0,315A.
Lâmpada de 100w → P = V · I → 100 = 127 · I → 100/127 = I → I ≈ 0,787A.
Como era de se imaginar, o consumo aumentou mais que o dobro.
Ainda não entendeu porque a corrente elétrica existe? Vamos tentar entendê-la de outro modo.
Imagine um fio de cobre ligado aos dois lados de uma pilha. É óbvio, mas vou escrever assim
mesmo: no lado positivo há um excesso de cargas positivas e no negativo um excesso de cargas
negativas. Feita essa ligação, teremos um movimento de elétrons, ou seja, teremos corrente elétrica,
que ocorre pois o polo positivo atrai os elétrons livres do fio, que era eletricamente neutro. Quando ele
perde elétrons, que foram puxados pelo positivo da pilha, ele passa a ficar carregado positivamente.
Entretanto, o fio está ligado também ao polo negativo da pilha. No instante em que o fio perde elétrons
para o positivo da pilha, ele fica positivo. O negativo da pilha fornece então novos elétrons ao fio, que
torna a ficar neutro. No entanto, o positivo atrai esses novos elétrons do fio e o processo se repete até
que a carga da pilha se esgote.
Esse processo é contínuo, ou seja, há um movimento permanente de elétrons, saindo do
negativo da pilha, atravessando o condutor e chegando ao positivo. Observe que o fio de cobre não
perde elétrons. O mesmo número de elétrons que é atraído pelo positivo é fornecido pelo negativo. Ao
final da carga da pilha, o fio continuará neutro.
Mas atenção! Nunca ligue diretamente um condutor em uma fonte de energia. Por condições
que veremos mais à frente, entenderemos que o movimento explicado acima será ordenado e em um só
sentido porém exageradamente rápido, gerando muito calor, podendo produzir faíscas, fogo ou
explosões. Considere a experiência acima apenas em modelo hipotético e nunca prático.
Sentido real x sentido convencional
Aqui aparece uma dúvida:
-A energia vai do polo positivo em direção ao negativo ou é ao contrário?
A resposta vem com um pouco de história. No início da eletricidade, quando pouco se conhecia
sobre a estrutura dos átomos, definiu-se que o sentido da corrente elétrica seguiria o fluxo de cargas
positivas, ou seja, as cargas se movimentariam do polo positivo para o polo negativo. Não se sabia
que nos condutores as cargas positivas, os prótons, estariam fortemente ligadas aos núcleos dos átomos
e, portanto, não poderia haver fluxo delas. Quando surgiu a física subatômica descobriu-se que o
movimento era dos os elétrons, entretanto, a ideia anterior já estava em uso há tanto tempo que as duas
teorias passaram a ser aceitas sendo amplamente utilizadas em cálculos e representações para análise
de circuitos.
A primeira versão continua a ser utilizada até os dias de hoje e é chamada sentido
convencional da corrente. O sentido real é a movimentação da energia que sai do polo negativo e vai
em direção ao polo positivo, afinal hoje sabemos que o movimento é dos elétrons livres. Na prática
qualquer um dos sentidos pode ser utilizado sem que isso apresente erros de cálculos ou quaisquer
problemas práticos. A única consideração a ser feita é que devemos utilizar sempre o mesmo sentido
de movimentação dentro do circuito avaliado.
Existem algumas particularidades determinantes se considerarmos o meio pelo qual a energia
vai circular, simplesmente por questões de física dos materiais, onde o sentido real da corrente
elétrica vai depender da natureza do condutor. Nos sólidos o fluxo real da corrente é através dos
elétrons livres; nos líquidos os portadores da corrente são íons positivos e íons negativos; nos gases
são os íons positivos, íons negativos e elétrons livres. Mas essa informação é técnica e específica
demais por enquanto e certamente voltará quando for necessário um estudo mais profundo da
eletricidade.
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ATRAÇÃO E REPULSÃO DE CARGAS ELÉTRICAS
“Cargas elétricas de sinais diferentes se atraem. Cargas elétricas de sinais iguais se repelem”.
Esta lei, fundamental da eletricidade, define que dois prótons, ou dois elétrons, repelem-se e um
próton e um elétron se atraem.
Com base nesta lei podemos entender a experiência da caneta na primeira página. O fenômeno,
que recebe o nome de eletrização por atrito, ocorreu pois o cabelo “roubou” elétrons da caneta,
deixando-a assim carregada negativamente.
Aproximando-a dos pedaços do caderno, a carga elétrica negativa dela repelirá as cargas
negativas da superfície do papel, de modo que na superfície dele encontremos apenas cargas positivas.
Temos então carga positiva no papel e carga negativa na caneta. Portanto, ocorre a atração entre ela e
os pedacinhos de papel. Porém ao ser atraído, o papel recebe elétrons em grande quantidade, pois a
massa da caneta é muito maior que a do papel, ficando carregado negativamente também.
Temos agora carga negativa na caneta e carga negativa nos pedacinhos de papel. Ocorre, então,
a repulsão entre ela e os pedaços de papel.
EFEITO JOULE
Entendemos então que a corrente elétrica é um movimento ordenado de cargas elétricas e para
se movimentar elas de um “meio” para isso. Acima vimos que o meio utilizado foi um fio de cobre,
um condutor elétrico.
Ao percorrer um condutor, a energia elétrica o aquece. Esse é o Efeito Joule, estudado pelo
físico britânico James Prescott Joule (1818-1889), que ocorre pois, ao se movimentarem, as cargas
chocam-se umas com as outras e com os átomos do condutor, produzindo calor. O efeito joule está
sempre presente nos circuitos, sendo que em algumas vezes seja exatamente o que queremos, como
nos aquecedores elétricos, ferros de passar roupas, chuveiros e outros onde vamos utilizar o calor
gerado. Em outras ocasiões ele é um problema. Um ventilador, por exemplo, depois de ficar uma hora
ligado, se encostarmos a mão “atrás” dele, certamente perceberemos que ele está quente. Este calor é
uma energia que foi convertida em calor, não em “vento”. Ou seja, em algumas vezes, muitas na
verdade, o efeito joule é perda de energia.
Joule mostrou que o aquecimento depende de três coisas: o quadrado da corrente, a resistência
do condutor e o tempo durante o qual a corrente passa. Ele deduziu que uma corrente de 1 ampèr
passando através de uma resistência de 1 ohm, durante 1 segundo, produz 0,24 calorias de calor.
Q = I2 · R · t
onde:
Q = calor gerado em calorias;
I = corrente elétrica;
R = resistência do condutor;
t = tempo em segundos.
EFEITOS MAGNÉTICOS DA CORRENTE ELÉTRICA
Ao atravessar um condutor, a corrente elétrica gera outro efeito estranho: o magnético.
Por magnetismo entendemos a propriedade de atração que determinados corpos exercem sobre
outros. Um ímã, por exemplo, é o mais clássico de todos. Mas a coisa vai além disso pois não apenas
atraímos outros corpos como também podemos induzir neles características interessantes.
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No século XIX muitos estudaram esse efeito, mas foi o físico e matemático britânico James
Clerk Maxwell (1831-1879) quem unificou todas as teorias da época.
Resumindo bastante, de modo a encontrarmos mais utilizações práticas e menos teorias
complexas, podemos entender duas condições distintas:
1º - “Todo condutor ao ser percorrido por corrente elétrica, produz em torno dele campo
eletromagnético”.
Ou seja, ao ligarmos um dispositivo qualquer em uma fonte de tensão, será iniciada uma
corrente elétrica que parte de um polo ao outro dessa fonte. O caminho a ser seguido será pelo
condutor. Em torno deste condutor, que servirá de caminho para a energia elétrica, será gerado o efeito
eletromagnético, conforme figura abaixo:
A seta indica o sentido da corrente elétrica que percorre o condutor.
O condutor aparece no centro, dentro dos círculos.
Os círculos são os campos eletromagnéticos que se formam em torno dele
pela passagem da corrente elétrica.
É muito importante saber que:
A intensidade, a “força”, do campo eletromagnético gerado vai depender de:
Intensidade da corrente elétrica - quanto maior a corrente, maior o campo eletromagnético gerado;
Comprimento do condutor - quanto maior o condutor, maior o campo eletromagnético gerado.
2º - “Todo condutor quando inserido em um campo magnético em movimento, gera em
suas extremidades energia elétrica”.
Imagine uma região onde sabemos que exista um campo magnético qualquer, figura 1. O condutor,
figura 2, deve ser inserido dentro daquele campo da figura 1, ficando como na figura 3. Nesse
momento temos a produção de energia elétrica, a seta azul. Esse campo deve estar em movimento, ou
seja, ser for um magnetismo vindo de um ímã, este deverá estar se movimentando, “balançando”. Se
for um campo eletromagnético, produzido por outra fonte de energia elétrica, ela deverá ser contínua
pulsante ou alternada. Veremos essas duas fontes a seguir.
A intensidade da energia elétrica produzida será diretamente proporcional à intensidade do
campo magnético e ao comprimento do condutor.
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CORRENTE CONTÍNUA (cc) e CORRENTE ALTERNADA (ca)
Partindo do princípio do entendimento do que é eletricidade, como ela se forma e como é seu
fluxo, vamos ver agora os dois tipos básicos que temos à disposição.
Inicialmente devemos ter em mente que todo dispositivo que gera, ou fornece energia elétrica, é
chamado gerador. Seu símbolo internacional é visto abaixo. No caso da cc, a linha vertical de maior
comprimento indica o positivo, podendo, ou não, vir acompanhado do sinal +. No caso da ca o símbolo
sempre será acompanhado da senóide.
símbolo do gerador cc
símbolo do gerador ca
Corrente Contínua - cc
A cc é, segundo definições técnicas, “um tipo de energia elétrica em que seu valor pode ser, ou
não, constante com a passagem do tempo mas, obrigatoriamente, manter sempre o mesmo sinal e
possuir apenas um só sentido de movimentação”.
Por si só esta definição não ficou muito clara. Mas vejamos.
Analisando uma pilha comum percebemos que ela é constituída de uma “paçoca” de
substâncias químicas embaladas em um recipiente, que fornece ddp de 1,5 volts, trazendo indicada sua
polaridade.
Início de uma observação muito importante:
Lembre-se que corpos eletrizados possuem uma “carga limitada”. Quando este limite é
atingido, eles se tornam neutros, fazendo a ddp quase ou igual a zero, ficando assim descarregados.
Em termos de comparação, podemos imaginar que se existirem 1000 elétrons livres no polo negativo,
uma pilha vai se descarregar quando todos eles passarem para o lado positivo através do aparelho que
estiver ligado nela. Nunca se esqueça de que estes “1000 elétrons” podem passar rápida ou lentamente
de um polo ao outro. No caso de um aparelho que “gaste muito”, os elétrons vão passar depressa do
negativo ao positivo e assim nossa pilha “estará indo embora rapidinho”. Ao contrário, se nosso
aparelho for econômico, os “1000 elétrons” vão demorar a trocar de polo fazendo a pilha “durar mais”.
Memorize: as pilhas vão durar sempre por um tempo inversamente proporcional ao consumo.
Outra coisa importante é que as pilhas comuns, ou as alcalinas, funcionam por um princípio de
reações químicas e, uma vez que essas reações acabam, de nada adianta colocá-las na geladeira,
cozinhá-las ou qualquer outra coisa. O certo é descartá-las adequadamente e utilizar outras novas.
As pilhas recarregáveis, NiCd (Níquel Cádmio), LiIon (Lítio Íon) ou NiMH (Níquel Metal
Hidreto), funcionam com outro princípio e precisam de aparelhos eletrônicos especiais para a recarga.
Fim da observação muito importante.
Voltando ao assunto. Nossa pilha possui um lado negativo, repleto de elétrons, e um positivo,
onde eles faltam. Assim, uma ligação feita entre esses polos nos dará um fluxo constante que parte do
negativo e vai ao positivo, sentido real, em uma movimentação constante. Podemos dizer então que ela
oferecerá uma corrente contínua que sempre vai do negativo ao positivo e com um valor fixo.
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Como exemplos de geradores de cc temos as pilhas, baterias automotivas, acumuladores e
outros similares, essencialmente todos eles funcionando através de reações químicas.
A maioria dos circuitos eletrônicos funciona com energia que circula em um único sentido, a
cc, destacando dentre eles os rádios, celulares, mp3, relógios e um bilhão de outras coisas.
O gráfico da corrente contínua pode ser visto na figura abaixo. Observe que o eixo horizontal é
do tempo e o vertical da tensão. Cada divisão do eixo Volts equivale a 0,5volt e as divisões do eixo
Tempo valem um segundo. Nota-se então que nosso gráfico é de uma fonte que fornece 1,5 volt e
que, passados dez segundos, o valor da tensão não se alterou.
No exemplo acima vemos que não se apresentam variações com o passar do tempo e situandose acima da linha do zero. Ela é conhecida por corrente contínua pura positiva.
Entretanto, a corrente contínua pode se apresentar em outras formas.
No gráfico abaixo vemos outro tipo onde percebemos que ela se mantém constante com o
passar do tempo exatamente como a anterior. A diferença é que ela se mantém todo o tempo com o
valor negativo. É chamada corrente contínua pura negativa.
O termo pura vem da não variação da tensão com o passar do tempo. Mas essa variação pode
acontecer. Veja abaixo.
Percebemos que a tensão varia com o passar do tempo, mas seu sinal não se inverte, ou seja, ela
se mantém sempre do lado positivo do gráfico. Pode até mesmo chegar a zero, como aconteceu entre o
4º e 5º segundos, mas nunca abaixo dele. Ela é chamada de corrente contínua oscilante positiva. O
nome oscilante pode variar entre autores, podendo ser pulsante, pulsátil, oscilativa, pulsativa.
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Nem precisava dizer mas o mesmo pode acontecer no caso de ela se manter abaixo de zero todo
o tempo. É a corrente contínua oscilante negativa.
Corrente Alternada - ca
Um pouco mais complexa, a ca é produzida em processos mecânicos, condição que a faz
variar seu valor e seu sinal com o passar do tempo.
Vamos analisá-la da seguinte forma: cada divisão do eixo Volts vale um volt e o eixo Tempo
um segundo cada divisão.
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No ponto 0, onde os eixos V e T se cruzam, tanto o valor da tensão quanto o tempo são zero, ou
seja, é aí que tudo começa. Passados 2 segundos, veja ponto A, temos 5 volts. Quando chegarmos aos
4,5 segundos, veja ponto B, a tensão chegou ao máximo, 6 volts. A partir daí a tensão tende a cair até
que, aos 9 segundos, a tensão voltou a zero, veja no ponto C.
Agora é que vem a característica principal da ca: observe o ponto D, ele representa o passar de
11 segundos e a tensão agora está negativa, tendo como valor -4,5 volts. Aos 13,5 segundos chegamos
ao limite inferior de tensão, -6 volts. Finalizando temos o ponto F, quando a tensão volta a zero. Após
este ponto o que ocorre é uma repetição de todo o ciclo não parando até que seja a energia desligada.
A ca é caracterizada exatamente por este “sai do zero vai ao máximo positivo, volta ao zero, vai
ao máximo negativo e volta ao zero”, infinitamente. Observe que a variação do valor da tensão é
sempre proporcional ao tempo decorrido.
Normalmente, a não ser em projetos bem específicos, o gráfico será sempre simétrico, ou seja,
o valor que ele alcançar no lado positivo será o mesmo no negativo. Devido a isso, podemos encontrar
especificações em componentes desse modo: ligar em ca de 127 -127 ou ligar em 127- 0 -127.
Equipamentos alimentados por ca não possuem polaridade. Apenas os cc possuem lado certo
para serem ligados. Isto quer dizer que a ca não tem positivo ou negativo definidos já que ela fica
alternando o tempo todo. Se não fosse assim teríamos grandes problemas: imagine você em pé, perto
da geladeira, mudando o plugue da tomada de posição, virando-o e desvirando-o, para que a geladeira
só recebesse o positivo de um lado e o negativo do outro... Engraçado mas realmente problemático
devido a característica da frequência, que veremos mais abaixo.
Denominações importantes
O tipo de gráfico da ca é chamado onda senoidal ou senóide, esta cobrinha que fica subindo e
descendo no gráfico;
O ponto B é conhecido como pico ou crista que representa exatamente qual é o maior valor
atingido pela senóide. O ponto B e o ponto E são picos. A diferença é que B é o pico positivo e E é o
pico negativo;
Quando nos referimos a onda inteira, que começa no tempo 0 e vai até 18, falamos ciclo
completo ou onda completa;
O intervalo entre o tempo 0 e 9 é chamado de semi-ciclo positivo. Do tempo 9 ao 18, semiciclo negativo.
FREQUÊNCIA
É o termo que define quantas vezes um evento ocorre em um determinado espaço de tempo.
Condições que envolvem tal definição foram analisadas pelo físico alemão Heinrich Rudolf Hertz
(1857-1894). Em homenagem à ele, Hertz, abreviado por Hz, é o nome da unidade de medida de
frequência, que utiliza um segundo como o tempo.
No caso da senóide vista acima, encontrada nas tomadas elétricas residenciais de nosso País,
ela se repete 60 vezes por segundo, ou seja, 60 hertz. Na Europa é encontrada a frequência de 50
hertz, o que em termos práticos não interfere na maioria dos equipamentos modernos. Nos mais
antigos, ou nos que utilizam motores, eles funcionarão mais rápido, o que pode inutilizá-los ou
funcionarem inadequadamente. Assim sendo, a parte “engraçada” vista dois parágrafos acima, se deve
ao fato de ser impossível para uma pessoa trocar manualmente a posição da tomada 60 vezes por
segundo. Claro que se isso for necessário, pode ser construído um dispositivo eletrônico que faça
automaticamente esse “troca-troca” de polaridade.
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CONDUTORES E ISOLANTES
Pois bem, sob formas bem específicas, todos os materiais podem conduzir energia elétrica.
Alguns de modo simples e rápido, outros com maior dificuldade ou até impossibilidade. O que
define se um material vai conduzir ou não energia elétrica são as ligações em sua estrutura atômica ou
molecular.
Condutores
Falando de modo técnico podemos dizer que os metais são bons exemplos de condutores. Em
seus átomos, os elétrons da região externa da eletrosfera mantêm uma ligação muito fraca com o
núcleo. Assim sendo, em uma barra de metal, os elétrons das camadas mais afastadas dos núcleos de
seus átomos circulam livremente de um átomo para outro, sem direção definida. Esta é a definição de
elétrons livres. Os átomos que perdem elétrons os readiquirem com facilidade dos átomos vizinhos,
para voltar a perdê-los depois e assim sucessivamente. Devido à essa facilidade de fornecer elétrons
livres, os metais são usados para fios, cabos e aparelhos elétricos.
São exemplos os metais em geral tais como ferro, níquel, ouro, platina, cobre, prata entre
outros. Dentre os líquidos podemos destacar as soluções ácidas, as bases e os sais. A água comum, de
torneira, é condutora pois apresenta vários elementos como cloro, flúor, sal mineral. Já a deionizada
ou desmineralizada, são isolantes.
E antes que alguém pergunte, e para deixar claro de vez, o melhor condutor elétrico é a prata.
Isolantes
São materiais que possuem poucos elétrons livres e que resistem ao fluxo dos mesmos.
Apresentam altos valores de resistência elétrica e por isso não permitem a livre circulação de cargas
elétricas ou deixam passar apenas uma parcela muito pequena dela. Seus átomos têm grande
dificuldade em ceder ou receber os elétrons livres das últimas camadas eletrônicas.
Dentre os vários exemplos possíveis, destacamos os plásticos, silicone, borracha, vidro,
madeira etc.
Rigidez dielétrica
É um valor limite de tensão, a partir do qual, os átomos que compõem o material isolante se
ionizam e passam a funcionar como condutor.
Um pedaço de madeira, por exemplo, só pode ser considerado isolante até uma determinada
tensão. Se a elevarmos a certos níveis, ele pode se tornar um condutor de eletricidade.
Esse valor varia entre materiais e, como exemplo, pode ser citado o ar, que é isolante. Se a
diferença de potencial entre dois pontos que estejam distantes 1 centímetro ultrapassar 30 mil volts, o
ar que os separa deixa de ser isolante e passa a conduzir, criando um arco voltaico, ou seja, uma
faísca.
Eletrônica Básica - 10/3/2010 - Prof. Dário - Informática - IFET-JF - 12 de 12