circuitos eletricos - analise conceitual

1. Circuitos elétricos
conceitos base

2. Arranjo atômico numa placa
metálica – poeira de elétrons
Os elétrons livres são elétrons da última camada de energia,
distantes e fracamente ligados ao núcleo, e que se movimentam
desordenadamente, “pulando” de um átomo para outro, sem se
fixar em nenhum.
Núcleo do átomo
Elétron livre

3. Um modelo de corrente elétrica
ao longo de um fio
Bateria
Elétron
livre
Obs. analogia com os alunos saindo da sala para o
intervalo (fluxo em uma mesma direção)...

4. U ( i ) = C/s = Ampère = A
Intensidade de corrente elétrica
A intensidade de corrente elétrica ( i )
é a grandeza que mede a quantidade de
cargas que flui através da secção do
condutor por unidade de tempo.
Assim, 𝑖 =
𝑞
Δt
Pólo
negativo
Pólo
positivo
O que significa dizer que a bateria tem capacidade de 2000Ah?

5. Curiosidades a respeito da
corrente elétrica
• Efeitos da corrente elétrica:
1) Térmico 2) Químico 3) Luminoso

6. Efeitos da corrente elétrica (continuação)
4) Efeito magnético 5 ) Efeito fotoelétrico
6) Efeito termelétrico

7. 1) Sólidos: eletrônica 2) Líquidos e soluções aquosas:
iônica
Como se dá a corrente elétrica nos sólidos,
líquidos e gases?

8. Como se dá a corrente elétrica nos sólidos,
líquidos e gases?
3) Gases ionizados: Eletrônica e iônica
Átomo gasoso neutro Átomo gasoso ionizado
positivamente
elétron
Lâmpada
fluorescente

9. Corrente real e convencional
Corrente real: corrente de cargas positivas
( íons positivos ) e/ou de cargas negativas
( íons negativos ou elétrons ).
Corrente convencional: corrente de cargas
somente positivas,reais ou fictícias.
Equivale a

10. Corrente real e convencional
nos sólidos
Corrente
eletrônica
( real )
Corrente
convencional

11. Corrente real e convencional
nas soluções aquosas
Corrente real Corrente convencional

12. Corrente real e convencional
nos gases ionizados
Corrente real
i
Corrente convencional
elétron
Átomo carregado
positivamente
Pólo
positivo
Pólo
negativo
Carga positiva
fictícia
Átomo carregado
positivamente
Pólo
positivo
Pólo
negativo

13. Corrente contínua e alternada
Corrente
contínua
Corrente
alternada

14.  Corrente é consumida nos
aparelhos eletro-
eletrônicos...
 Velocidade dos elétrons é
alta
FALSAS CONCEPÇÕES DA CORRENTE ELÉTRICA
Roda d´água: se
chegam 50 litros/s,
quanto saem? O que
muda?
Retirado de Guimarães e Fonte Boa

15. Como gerar um fluxo contínuo de
corrente?
A energia contida nas moléculas e nas ligações entre elas (química) é a mais antiga fonte de
f.e.m. conhecida, e deve-se ao físico italiano Alessandro Volta (1745-1827) a construção do
primeiro gerador de corrente contínua, no final do século XVIII.
Na mesma época o médico Aloisio Galvani já realizava experiências com rãs, percebendo que
a mesma, mesmo morta, apresentava contrações durante as dissecações...
Retirado de Guimarães e Fonte Boa

16. Circuito simples
Retirado de física conceitual – Paul Hewitt
Circuito é um sistema a partir do qual ocorre transferência de energia
elétrica de um elemento (gerador) para outro (receptor) através de
uma malha (caminho) fechado. Esse processo é realizado pelas cargas
elétricas.

17. Diferença de potencial elétrico
A diferença de potencial ( d.d.p. ), ou tensão elétrica ou voltagem
é uma grandeza que mede a quantidade de energia recebida ou
perdida por Coulomb.
Vab = E / q U ( V ) = Joule / Coulomb = Volt ( V )
Geradores de tensão: pilhas, baterias, bateria solar, tomada, etc...
Ex.: bateria de automóvel: 12 V = 12 J / C
Simbologia:

18. Princípios de conservação nos
circuitos elétricos
Princípio de conservação da carga:
A quantidade de corrente elétrica que sai da bateria é sempre
igual à quantidade de corrente que nela chega.
Obs.: 1) as cargas não diminuem ao longo do circuito; a energia
dessas cargas é que diminui ao longo dos resistores.
2) A soma das correntes que chegam num nó é igual à soma
das correntes que dele saem. ( 2ª Lei de Kirchhof )

19. Princípios de conservação nos
circuitos elétricos ( continuação )
Princípio de conservação da energia:
Num circuito fechado, a quantidade de energia recebida pelas
cargas tem que ser igual à energia perdida por elas.
Obs.: a energia das cargas é medida pela grandeza voltagem:
num circuito fechado, a soma das elevações tem que ser igual
à soma dos abaixamentos de potencial das cargas elétricas.
12V
12V

20. A potencia elétrica como uma
analogia
Se o fluxo médio é de 100 carros por hora e o pedágio é
de R$ 5,00/ carro, quanto é arrecadado a cada hora?
Retirado de: física -
Guimarães e Fonte Boa

21. Potência Elétrica
120 V
i = 0,8A
No circuito da figura ao lado
qual o valor da potência
dissipada na lâmpada?
Em outras palavras, quantos
Joules de energia essa
lâmpada dissipa por segundo?
120 V = 120 J/C;
i = 0,8 A = 0,8 C/s
P = 120J/C . 0,8C/s = 100 J/s= 100 W
Logo, P = V.i
P = V2/R
P = i2.R
OBS. como a corrente não é consumida em um
circuito, o que as empresas de energia nos
vendem?
Quando uma criança encosta um garfo de metal em uma
tomada, de onde veem os elétrons que lhe dão um choque?

22. Potência Elétrica
O que estamos pagando na conta de luz? Essa grandeza é
expressa em qual unidade?
Retirado de: https://www.anf.org.br/aneel-garante-tregua-na-conta-da-luz-por-
tres-meses/
1kWh = 1.103 (J/s).1h
1kWh = 1.103 (J/s).3600s
1kWh = 3600.103 J
1kWh = 3,6.106 J

23. Potência Elétrica/ Efeito Joule
A transformação de energia elétrica em energia térmica nos
elementos resistivos é chamada de Efeito Joule.

24. Resistência elétrica (1)
É a medida da dificuldade da passagem
de cargas através de um condutor.
Como medir esta dificuldade ou resistência do condutor?

25. Modelo para a medição da
resistência elétrica
Para se formar
uma corrente de
valor 1,0 A, a
bateria teve que
fornecer 2,0 v ao
resistor.
Para se formar
uma corrente de
valor 1,0 A, a
bateria teve que
fornecer 4,0 v ao
resistor.
fio 1
2,0 Volts
fio 2
4,0 Volts
Qual dos resistores acima apresenta maior resistência elétrica?

26. Resistência elétrica (2)
Resistor
usado na
prática
Definição
operacional:
𝑅 =
𝑉
𝑖
U ( R ) = V / A = OHM = 
Ex.: R = 2,0 V / 5,0 A
R = 0,4 

27. Resistor
Área de secção A
Fatores que influenciam na
resistência elétrica
Pilha
Comprimento l
Como o comprimento l
e a área A do resistor de
fio influenciam no valor
de sua resistência?
1) Comprimento (l):R  l
2) Area (A) R  1/A
3) Tipo de material () R    é a resistividade
do material

28. Resistividade elétrica do material
A resistividade (  )é uma grandeza que
depende do material de que é feito o
resistor, e também da temperatura.
 = 0 + 0. .t ;  é o coeficiente de
temperatura
Para os metais:  é positivo ( P.T.C.) 
 e R crescem com o aumento de
temperatura.
Outras substâncias:  é negativo ( N.T.C. )
  e R diminuem com o aumento de
temperatura.
Quanto menor a
resistividade
do material, melhor
condutor ele será.

29. Questão...
Suponha que um resistor tenha comprimento L, área de seção transversal A
e resistência R. Se dividirmos esse resistor em 4 partes e coloca-las uma ao
lado da outra, qual o novo valor da resistência, em função de R?

30. Reostato, potenciômetro ou
resistor variável (2)
Símbolo de Resistor fixo:
Símbolo de
resistor
variável:

31. Associação de resistores em série

32. Associação de resistores em
paralelo

33. Circuito simples
Qual lâmpada acende primeiro?

34. Curto-circuito
Quando uma corrente circula por um
elemento cuja resistência é muito
baixa e não há outro elemento para
dissipar a energia das cargas, ocorrerá
nos fios um super aquecimento.

35. Curiosidades...
Por que o
pássaro não é
eletrocutado?
Curto-circuito sempre é risco de
incendio?
Não importa se a tensão é grande, e sim a ddp

36. Existe risco de incêndio em alguma
dessas ligações elétricas?
Um curto-
circuito sem
danos...
SIMULADOR -
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37. Fusível – o dispositivo Kamikaze
Um aparelho suporta uma corrente de até 18ª. Qual dos fusíveis
abaixo devo utilizar para protege-lo?
a) 5 A d) 20 A
b) 10 A e) 25 A
c) 15 A
Retirado de: https://www.distribuidorantv.com.br/kits/fusivel-lamina-automotivo-10-15-20-25-30-amperes-
50-fusiveis

38. Circuitos com Fusíveis
Quando o fusível é percorrido por uma
corrente que ultrapassa o seu limite
máximo, o fio se rompe (a chave desliga)
e abre o circuito, evitando danos maiores
aos equipamentos.

39. Medidores Elétricos
Veja o circuito a seguir:
Como medir a corrente que
passa pelo resistor R?
A
Através do amperímetro cujas
características são:
deve ser ligado em série
com o elemento
deve possuir resitência
interna muito pequena

40. Medidores Elétricos
Veja o circuito a seguir:
Como medir a d.d.p. nos
extremos do resistor R?
Através do voltímetro
cujas características são:
deve ser ligado em
paralelo com o elemento
deve possuir
resitência interna muito
grande
V

41. fim