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Circuitos elétricos
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Circuitos elétricos

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  • 1. CIRCUITOS ELÉTRICOS
  • 2. CHOQUE ELÉTRICO www.fisicaatual.com.br d.d.p corrente elétrica A condição básica para se levar um choque de origem elétrica é estar submetido a uma diferença de potencial (d.d.p) suficiente para fazer circular uma corrente que provoque efeitos no organismo.
  • 3. www.fisicaatual.com.br O corpo humano, não só pela natureza de seus tecidos como pela grande quantidade de água que contém, tem comportamento semelhante a um condutor elétrico, ou seja, conduz corrente elétrica.
  • 4. www.fisicaatual.com.br Assim como todo elemento condutor, o corpo humano também apresenta valores de resistência elétrica – R (resistência ôhmica). O valor da resistência ôhmica do corpo humano varia de pessoa para pessoa, e depende de alguns fatores: R
    • área de contato;
    • pressão de contado;
    • resistência da pele;
    • umidade da pele.
  • 5. A resistência elétrica depende também da trajetória da corrente elétrica pelo corpo humano: Ponto Escoando Energia Elétrica para terra V 4 V 3 V 2 V 1 V n www.fisicaatual.com.br mão/pé mão/mão tórax/pé pé/pé
  • 6. www.fisicaatual.com.br No momento do choque, a resistência total ( R ), ou seja, aquela determinada pelas características da pessoa, pelas condições do contato e pelo trajeto da corrente pelo corpo, varia continuamente, dificultando o cálculo mais preciso do seu valor. R
  • 7. www.fisicaatual.com.br Pela 1ª Lei de Ohm: I = V R onde: I = intensidade da corrente elétrica; V = tensão elétrica (d.d.p.); R = resistência elétrica. V I R
  • 8. www.fisicaatual.com.br
    • Quando maior a tensão ( V ), maior será a intensidade da corrente ( I ) que circula pelo corpo;
    • Quanto menor a resistência ( R ) do corpo e dos pontos de contato, maior será a intensidade da corrente ( I ) que circula pelo corpo.
    Quanto mais intensa for a corrente elétrica ( I ) mais graves serão os efeitos fisiológicos.
  • 9. Resistência do Corpo Também a resistência ôhmica do corpo varia de indivíduo para indivíduo. A epiderme seca tem uma resistividade que depende do seu estado de endurecimento (calosidade). Esta é maior nas pontas dos dedos do que na palma da mão, e maior nesta do que no braço. A pele molhada diminui a resistência de contato, permitindo assim a passagem de maior intensidade de corrente elétrica. www.fisicaatual.com.br R Pele seca: R = 100 000 Pele molhada: R = 1 000
  • 10. www.fisicaatual.com.br Nota: A intensidade da corrente e o tempo de exposição, são fatores determinantes. PERTURBAÇÕES POSSÍVEIS DURANTE O CHOQUE NENHUMA. SENSAÇÃO CADA VEZ MAIS DESAGRADÁVEL, À MEDIDA QUE A INTENSIDADE AUMENTA. CONTRAÇÃO MUSCULARES. . SENSAÇÃO DOLOROSA. CONTRAÇÕES VIOLENTAS. ASFIXIA. ANOXIA. ANOXEMIA. PERTURBAÇÕES CIRCULATÓRIA. SENSAÇÃO INSUPORTÁVEL. CONTRAÇÕES VIOLENTAS. ASFIXIA. ANOXIA. ANOXEMIA. FIBRILAÇÃO VENTRICULAR. ASFIXIA IMEDIATA. FIBRILAÇÃO VENTRICULAR. ALTERAÇÕES MUSCULARES. QUEIMADURAS. ASFIXIA IMEDIATA. QUEIMADURAS GRAVES. 1 miliampère 1 a 9 miliampère 9 a 20 miliampères 20 a 100 miliampères A cima de 100 miliampères Vários Ampères ESTADO POSSÍVEL NORMAL . NORMAL . MORTE APARENTE. MORTE POSTERIOR OU IMEDIATA. SALVAMENTO ____ DESNECESSÁRIO. RESPIRAÇÃO ARTIFICIAL. MUITO DIFÍCIL. PRATICAMENTE IMPOSSÍVEL. RESULTADO FINAL NORMAL. RESTABELECIMENTO. MUITAS VEZES NÃO HÁ TEMPO DE SALVAR E A MORTE OCORRE EM POUCOS MINUTOS. MORTE. INTENSIDADE DA CORRENTE ALTERNADA (50 / 60 HZ) QUE PERCORRE O CORPO MORTE APARENTE. MORTE POSTERIOR OU IMEDIATA. RESPIRAÇÃO ARTIFICIAL. NORMAL. MORTE.
  • 11. Tempo em minutos para iniciar a reanimação cardio-pulmonar www.fisicaatual.com.br Probabilidade de recuperação da vítima de choque elétrico após a parada respiratória 0 Chance de recuperação da vítima (%) 20 40 60 80 100 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0% 5% 10% 15% 25% 60% 75% 90% 95% 100%
  • 12. www.fisicaatual.com.br Os efeitos do choque elétrico no corpo humano variam e dependem principalmente dos seguintes fatores: Intensidade da Corrente Quanto maior for a intensidade da corrente que percorrer o corpo, pior será o efeito sobre o mesmo. As correntes elétricas de baixa intensidade provocam a contração muscular, situação em que a vítima muitas vezes não consegue se desprender do objeto energizado.
  • 13. www.fisicaatual.com.br Tempo de Duração Quanto maior for o tempo de exposição à corrente elétrica, maior será seu efeito danoso no organismo. Freqüência As correntes elétricas de alta freqüência são menos perigosas ao organismo humano do que as de baixa freqüência.
  • 14. www.fisicaatual.com.br Natureza da Corrente O corpo humano é mais sensível à corrente alternada de freqüência industrial (50/60 Hz) do que à corrente contínua. O limiar de sensação da corrente contínua é da ordem de 5 miliampères, enquanto que na corrente alternada é de 1 miliampère. A corrente elétrica passa a ser perigosa para o homem a partir de 9 miliampères, em se tratando de corrente alternada, e, 45 miliampères para corrente contínua. CA CC
  • 15. www.fisicaatual.com.br Condições Orgânicas do Indivíduo Os efeitos do choque elétrico variam de pessoa para pessoa, e dependem principalmente das condições orgânicas da vítima. Pessoas com problemas cardíacos, respiratórios, mentais, deficiência alimentar, etc., estão mais propensas a sofrer com maior intensidade os efeitos do choque elétrico. Os idosos submetidos a uma intensidade de choque elétrico relativamente fraca, podem sofrer sérias conseqüências.
  • 16. www.fisicaatual.com.br Percurso da Corrente Os efeitos fisiológicos da corrente elétrica dependerão, em parte, do percurso por onde ela passa no corpo humano, isso porque na sua passagem poderá atingir centros e órgãos de importância vital, como o coração e os pulmões. Esses percursos podem ser esquematicamente demonstrados conforme figuras a seguir.
  • 17. www.fisicaatual.com.br Ligação de dois pontos com diferença de potencial elétrico por intermédio de dois dedos de uma mesma mão. Neste tipo de percurso, denominado pequeno percurso, não há risco de vida; poderá no entanto, sofrer queimaduras ou perda dos dedos. Fase Neutro Isolado Percurso 1
  • 18. www.fisicaatual.com.br A corrente entra por uma das mãos e sai pela outra, percorre o tórax, e atinge a região dos centros nervosos que controlam a respiração, os músculos do tórax e o coração. É um dos percursos mais perigosos. Dependendo do valor da corrente produzirá asfixia e fibrilação ventricular, ocasionando uma parada cardíaca. Percurso 2 Neutro Fase Material Isolante Terra
  • 19. www.fisicaatual.com.br O pássaro toca apenas um fio nos pontos A e B. Como a distância entre A e B é muito pequena, resistência do fio AB é muito pequena. Logo, a corrente não atravessará o corpo do pássaro que tem resistência maior do que do trecho AB Se o pássaro tocar simultaneamente os dois fios de alta tensão ( ou fizer o contato de um deles com a terra) ficará submetido a uma ddp de 13 600 V e receberá um choque violento.
  • 20. www.fisicaatual.com.br Circuito em Série Todos elementos são percorridos pela mesma corrente. chave gerador Se uma lâmpada for desconectada, as outras não funcionam.
  • 21. c corrente de elétrons www.fisicaatual.com.br Circuito em Paralelo Todos elementos são submetidos à mesma diferença de potencial. A corrente total se divide entre eles. gerador chaves Se uma lâmpada for desconectada, as outras continuarão brilhando da mesma maneira.
  • 22. www.fisicaatual.com.br Lâmpada está submetida a uma ddp de 110V.
  • 23. www.fisicaatual.com.br As lâmpadas, o ferro de passar e o aquecedor estão ligados em paralelo. Podemos ligar ou desligar um deles sem alterar os restantes.
  • 24. Associação de Resistores www.fisicaatual.com.br A) Em série: A R 1 R 2 R 3 i - i 1 i 2 i 3 B C D i 1 = i 2 = i 3 = i = V AB + V BC + V CD R eq = R 1 + R 2 + R 3
  • 25. www.fisicaatual.com.br b) Em paralelo: 1 R - R 2 R 3 + i i 1 i 2 i 3 i A B i 1 + i 2 + i 3 = i = constante
  • 26. www.fisicaatual.com.br ANALOGIA COM A LIGAÇÃO EM SÉRIE E EM PARALELO
  • 27. Curto-Circuito Observe a lâmpada da figura abaixo: Vamos unir os pontos A e B diretamente: As cargas que constituem a corrente passam de A para B sofrendo uma resistência desprezível por parte do fio que liga A e B. A corrente que passa de um ponto para outro em um meio de resistência desprezível é potencialmente poderosa a ponto de danificar qualquer meio em que trafegue. Este fenômeno é denominado curto-circuito. www.fisicaatual.com.br Seu filamento funciona como a resistência da relação i = i A B i i i A B Se R = 0: i ∞
  • 28. Instrumentos Elétricos de Medida mede intensidade de corrente(i): www.fisicaatual.com.br A Amperímetro A A i i
    • para medir uma corrente igual a que passa na lâmpada, ele deve ser ligado em série com a lâmpada.
    • para não alterar a corrente que passa na lâmpada, o amperímetro ideal deve ter resistência desprezível.
  • 29. mede diferença de potencial: A B A B i = 0 www.fisicaatual.com.br V Voltímetro V i V i
    • O voltímetro é sempre ligado em paralelo.
    • Para não alterar a corrente na lâmpada, a corrente desviada para o voltímetro deve tender para zero. Para isso, a resistência do voltímetro ideal tende a ser infinita.
  • 30. Potência Elétrica www.fisicaatual.com.br i i Δ V P: potência elétrica (W) V: tensão elétrica (d.d.p) (V) i: intensidade da (A) P = Δ V . i
  • 31. 100 W 60 W 220 V Como as duas lâmpadas estão submetidas à mesma ddp, a lâmpada de maior potência (100 W) é percorrida por maior corrente. P = Δ V . i
  • 32.
    • P=100 x 2 = 200W
    i = 2,0 A ΔV = 100 V A V
  • 33. Transforma-se em P: potência elétrica (W) R: resistência elétrica ( Ω ) i: intensidade de corrente (A) R i i Efeito Joule ENERGIA ELÉTRICA ENERGIA TÉRMICA P = Ri 2 P = Δ V . i Δ V = i.R
  • 34. P: potência elétrica (W) Δ V: ddp (V) R: resistência elétrica ( Ω ) Δ V i i P = Δ V . i
  • 35. P: potência elétrica do aparelho (kW) t: tempo de funcionamento (h) U: energia elétrica (kWh) Energia Elétrica (U) U = P.t
  • 36. Efeito Joule Potência Tensão Corrente Resistência
  • 37. Um fusível é constituído por um fio ou lâmina condutora, dentro de um invólucro. O fio ou lâmina condutora (prata, cobre, chumbo…) é calibrado de forma a poder suportar sem fundir, a intensidade para a qual está calibrado. Se a intensidade ultrapassar razoavelmente esse valor, ele deve fundir (interrompendo o circuito) tanto mais depressa quanto maior for o valor da intensidade da corrente. Fusíveis Fio condutor c c c corrente Fita que funde circuito