SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM COMERCIAL
TÉCNICO EM
REDE DE COMPUTADORES
Fundamentos de Eletricidade e Telecomunicações
Prof. Airton Ribeiro de Sousa
E-mail: [email protected]
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Fundamentos de Eletricidade e Telecomunicações
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).
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Fundamentos de Eletricidade e Telecomunicações
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.
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Eletricidade – Tipos de Materiais Quanto a Passagem de Eletricidade
• Materiais Condutores
• Materiais Isolantes
• Materiais Semicondutores
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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.
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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.
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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
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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.
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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
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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  254
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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 (1775-1836).
1 Coulomb = 6,25 . 10 (elevado à 18ª potência) = 6 250 000 000 000 000 000 de
elétrons
Mais
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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 = 6,25 . 10 (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
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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
•
•
Corrente CONTÍNUA
Proveniente das pilhas e baterias
Animação
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Eletricidade – Tensões Elétricas
Uma analogia com um circuito hidráulico
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Temos uma
diferença de nível
d’água
Se abrirmos
o registro
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...não há mais
desnível.
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•
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).
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•
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)
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•
Para valores elevados, utilizamos os múltiplos e para
valores muito baixos, os submúltiplos.
GV
MV
Múltiplos e Submúltiplos
kV
V
mV
V
nV
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•
13,8 kV
= 13.800 V
•
34,5 kV
= 34.500 V
•
220 V
= 0,22 kV
•
127 V
= 0,127 kV
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V
O voltímetro deve ser ligado em paralelo com a carga.
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Cuidados na utilização do voltímetro
Voltímetro Analógico
Voltímetro Digital
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10
0
V
•
A graduação máxima da escala maior
que a tensão medida
•
A leitura deve ser a mais próxima
possível do meio da escala
•
Ajustar o zero (sempre na ausência de
tensão)
•
Não mudar a posição de utilização do
aparelho
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• Evitar choques mecânicos
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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
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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.
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Fundamentos de Eletricidade e Telecomunicações
Thomas Alva Edison (11 de Fevereiro de 1847 - 18 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.
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Patenteamento da
Lâmpada de Thomas
Edison
Thomas Alva Edison
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Eletricidade – Funcionamento da Lâmpada
Algumas invenções de Thomas Edison
Cinescópio ou
Cinetoscópio
Lâmpada
Telefone de
Parede
Gramofone
Microfone
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