ENTENDENDO A ELETRICIDADE DE UMA FORMA BÁSICA

Eletricidade não é uma coisa, é um acontecimento.

A eletricidade é o fluxo da energia elétrica através de uma trajetória
contínua – circuitos.

Todos os corpos são compostos de moléculas que são aglomerados de um
ou mais átomos. Os átomos possuem um núcleo central com prótons (com
carga positiva) e nêutrons (sem carga) e elétrons (carga negativa) que gravitam
em torno do núcleo.

Em um corpo não eletrizado a quantidade de prótons é igual a quantidade
de elétrons. Ao atritar dois corpos, há uma transferência de elétrons entre um
corpo e outro. Aquele que perde elétrons apresenta-se com excesso de prótons
e fica eletrizado positivamente. Aquele que recebe os elétrons fica eletrizado
negativamente. Perderá elétrons o átomo que exercer menor força entre eles,
dependendo dos materiais que estão envolvidos no processo.

Deve-se lembrar que prótons e nêutrons são localizados no centro do
átomo e não podem se deslocar, por isso apenas os elétrons podem ser trocados
entre dois corpos.

Condutores – Todos os materiais são constituídos de átomos. Alguns
materiais possuem elétrons que ficam na periferia de seus átomos e que não
permanecem ligados aos mesmos. Esses elétrons são chamados de elétrons
livres e podem circular livremente entre vários átomos, essas substâncias
podem transportar a carga elétrica e são chamadas de condutores.
Em geral todos os metais são condutores.

Isolantes ou dielétricos – ao contrário do que acontece com os
condutores, existem materiais nos quais os elétrons ficam firmemente ligados
aos respectivos átomos, não possuindo elétrons livres. Isso impossibilita a
transmissão de carga elétrica. Esses materiais são chamados de isolantes
elétricos ou dielétricos.

Ex: A borracha, o vidro, a porcelana, o plástico, o papel, a madeira.
Percebe-se que o valor da carga elétrica de um corpo (Q) pode ser
medido pela quantidade de elétrons que o corpo perdeu ou ganhou no processo
de eletrização. No entanto, o número de elétrons transmitido a cada processo de
eletrização é enorme o que tornaria impraticável realizar os cálculos
necessários.

Foi criada a unidade de carga elétrica denominada 1 Coulomb = 1 C. Quando
diz-se que um corpo possui uma carga de 1 C , isso significa que este corpo
ganhou (tornando-se negativo) ou perdeu (tornando-se positivo) 6,25 x 1018
elétrons.
Para que ocorra o processo de eletrização e os elétrons passem a se
transferir de forma ordenada pelo fio condutor, faz-se necessário uma força que
os empurre. A essa força é dado o nome de Tensão Elétrica (U ou V) e a sua
unidade de medida é o V (Volt).

Portanto, corrente elétrica só é transmitida quando há uma diferença de
potencial num circuito fechado, que tenderá a restabelecer o equilíbrio perdido.
Se o circuito estiver aberto, apesar de a diferença de potencial existir não
haverá corrente.

Tem-se que a Corrente Elétrica (I) é o fluxo de cargas (movimento
ordenado de elétrons) que se desloca na seção reta de um material condutor na
unidade de tempo – A unidade utilizada para corrente elétrica é o A (Ampère.)
Se o fluxo de cargas for constante define-se 1 ampère = 1 coulomb segundo.

A diferença de potencial entre dois pontos de um campo eletrostático é de
1 Volt quando o trabalho realizado ao se deslocar uma carga entre esses dois
pontos for de 1 joule / coulomb 1 Volt = 1 Joule Coulomb.

Essa é portanto, uma relação entre trabalho e carga. Por exemplo: um aparelho
elétrico ligado a uma tomada de 110V significa que cada carga de 1C que se
movimentar receberá 110 J de energia do campo elétrico existente.

Resistências Elétricas - Os elétrons estão seguindo por um condutor aí
a trajetória se estreita e eles começam a se atritar uns com os outros – isso
forma a Resistência – o que provoca o aquecimento e/ou acendimento (é assim
que a lâmpada acende). Há uma oposição interna do material à que as cargas
circulem, deduz-se então que materiais maus condutores tem resistência mais elevada.

Denomina-se Resistência Elétrica (R) à capacidade de oposição que um condutor
oferece à passagem de corrente elétrica R= V onde V é a diferença de
potencial i entre dois pontos (voltagem) e i a corrente elétrica transmitida. A unidade da
Resistência será:

1 = 1 Ohm = 1 VA

As três unidades mais básicas em eletricidade são voltagem (tensão
elétrica) (V), corrente (I) e resistência (r). Como visto acima, a voltagem é
medida em volts, e a corrente é medida em ampères. A resistência é medida em ohms.

Podemos utilizar uma analogia da água para entender sobre resistência.

A voltagem é equivalente à pressão da água, a corrente é equivalente à taxa de
fluxo e a resistência é como o tamanho do cano.

Como foi verificado, a equação expressa como os três termos são
relacionados diz que a corrente é igual a voltagem dividida pela resistência. I =V/r.

A tensão elétrica da origem à corrente elétrica que por sua vez provoca
um efeito luminoso ou térmico que é a potência elétrica. Potência é a grandeza
que mede o trabalho realizado na unidade de tempo. Trata-se da energia
elétrica que se transforma em luz ou em trabalho. O consumo de energia é
medido em watt.Portanto para haver potência elétrica faz-se necessário a
tensão elétrica e a corrente elétrica - P=VI cuja unidade será VA (Volt-Ampère)
essa potência é chamada de potência aparente.

Potência elétrica ativa é a parte da potência elétrica aparente que é
transformada em Potência mecânica, térmica ou luminosa e é medida em
watts. Num sistema elétrico a potência (P) é igual à tensão (Voltagem)
multiplicada pela corrente. P = VI, portanto Watts = Volts * ampères
Exemplo: ao ligar um aquecedor a uma tomada de 120 volts, se ao medir-se
 a corrente o valor encontrado for de 10 Ampères, isso significa que o
aquecedor utilizado é de 1.200 Watts.
Claro, que o inverso também é verdadeiro – Ao dividir a potencia (watt)
pela Tensão (Volts) obtem-se a corrente (ampère).
Exemplo: um chuveiro de 5500W ligado em 220V será percorrido por uma
 corrente de 5500/220= 25 A.

Quando um corpo eletrizado negativamente, mesmo que esteja apoiado
sobre uma superfície isolante, esteja ligado à terra por um condutor, os elétrons
em excesso escoarão naturalmente para a Terra através do condutor, fazendo
com que aquele corpo volte ao estado neutro.

Quando um corpo estiver eletrizado positivamente, e esteja ligado à terra por
um condutor, os elétrons livres da Terra passariam através do condutor até que
a carga positiva fosse neutralizado. Essa é a Função do FIO TERRA.
A rede elétrica também possui uma ligação de Fio terra.

Corrente contínua, Baterias, células de combustível e células solares produzem
corrente contínua (CC), isto é, os terminais de uma bateria são, respectivamente,
positivo e negativo e a corrente contínua sempre flui no mesmo sentido entre eles.

Corrente alternada
Já a força produzida por uma usina de energia é Corrente Alternada, isto é, o
sentido da corrente alterna-se 50 a 60 vezes por segundo, em forma de onda.
Isso facilita muito a transmissão elétrica pois com a Corrente Alternada, podemos
utilizar um aparelho chamado Transformador para mudar a Voltagem
quando necessário.


Assim pode-se utilizar enormes voltagens para transmitir energia para longas
distância gerando economia financeira. Por exemplo: se uma usina de energia
produz 1 milhão de watts de potência, pode-se transmitir essa potência de 1
milhão de ampères a 1 volt, exigindo um grande cabeamento, ou enviar 1
ampère a 1 milhão de volts o que pode ser feito com um fio fino.

O uso de CA apresenta vantagens sobre o uso CC em uma rede de distribuição
de energia:
1. Grandes geradores elétricos geram CA naturalmente; assim, a conversão
para CC envolveria uma etapa extra;
2. A rede de distribuição de energia depende do uso de transformadores,
que só operam em correntes alternadas;
3. É simples converter CA em CC, e dispendioso converter CC em CA;
Energia Trifásica

A energia elétrica é gerada na usina elétrica que, na maior parte das vezes, é
constituida de um gerador elétrico rotativo acionado por alguma fonte:
turbina hidráulica, motor movido combustíveis fósseis ou lenha ou bagaço de
cana, ou por um motor a vapor, alimentado por óleo ou mesmo por um
dispositivo nuclear.

A energia gerada é trifásica em Corrente Alternada.
Para entender o conceito da energia trifásica, faz-se necessário entender a
energia monofásica.

Ao analisar a energia de uma tomada residencial com um osciloscópio, vemos
que a mesma toma a forma de uma onda senoidal oscilando entre 120 e 170
volts e com uma freqüência de 60 ciclos por segundo (Hertz).

Como já foi citado, essa é a característica de uma Corrente alternada CA que
normalmente é monofásica, isto é, contém uma única fase e um neutro.
A usina elétrica produz energia CA Trifásica, isto é, em três fases simultaneamente,
 sendo que as três possuem um ângulo de 120º de defasagem uma em relação à outra.
Portanto, há 4 cabos saindo de cada usina elétrica: as três fases mais o neutro ou terra,
comum para todas as fases.

Abaixo um gráfico demonstrando a forma das três fases em relação ao terra:


Essa não foi uma escolha aleatória. Observem o gráfico acima, num sistema
com uma ou duas fases, existem 120 instantes por segundo em que uma
onda senoidal cruza o 0 volt. Já em um sistema trifásico, em qualquer instante
uma das fases está próxima do pico. Dessa forma, à um aumento considerável
da Potência para uso em motores e equipamentos trifásicos industriais.

O Terra, no sistema de distribuição de energia, possui também a função de
retorno. Por ser um ótimo condutor, representa um bom caminho de retorno
para os elétrons.

Resumo:

Tensão Elétrica - “voltagem” Símbolo = U (ou V); Unidade = Volt, V
Definição: Diferença de potencial entre dois condutores elétricos (fase e neutro).
Encontra-se por exemplo em um condutor fase certa tensão 127V e condutor neutro está a 0V. (força que impulsiona os elétrons livres nos fios).

Corrente Elétrica - “amperagem”; Símbolo = I; Unidade = Ampère,
Definição: A passagem de energia elétrica por um condutor elétrico submetido a
uma diferença de potencial.(é o movimento ordenado dos elétrons livres nos fios).

Resistência Elétrica ; Símbolo = R; Unidade = Ohm,
Definição: Resistência à passagem de corrente elétrica em um condutor.

Potência Ativa - Símbolo = P; Unidade = Watt, W
Definição: Energia instantânea, o consumo em cada instante, de um aparelho
elétrico

Energia; Símbolo = E; Unidade = Watt-hora, Wh
Definição: Capacidade de realizar trabalho; potência num intervalo de tempo.




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