Apostila ifba eletricidade basica cursos pronatec

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APOSTILA IFBA - ELETRICIDADE BASICA_Cursos PRONATEC

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Apostila ifba eletricidade basica cursos pronatec

  1. 1. Página |2 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1 1. APRESENTAÇÃO Caro Aluno, Neste módulo você vai iniciar seus estudos sobre eletricidade básica. Serão apresentados os conceitos básicos da eletricidade, os quais são indispensáveis para o entendimento do assunto. O principal objetivo do nosso curso é a sua qualificação profissional como REPARADOR DE APARELHOS ELETRODOMÉSTICOS, um profissional que realiza serviços de reparação de eletrodomésticos e confecciona peças de reposição, de acordo com as normas e procedimentos técnicos de qualidade, segurança, higiene e saúde, entre outras atividades. A carga horária da nossa disciplina de ELETRICIDADE BÁSICA é de 60 horas. Os conteúdos que iremos estudar incluem: a) Introdução à eletricidade; b) Conceito de tensão, corrente e potência; c) Semelhanças entre o sistema hidráulico e elétrico; d) Conceitos de geração, transmissão e distribuição elétrica; e) Principais fontes geradoras de eletricidade; f) Conceitos de Corrente alternada e contínua; g) Multímetro; h) Utilização da chave teste; i) Medidas de corrente contínua e alternada; j) Teste de continuidade; e k) Diagrama multifilar e unifilar. Trata-se de um material de referência preparado especialmente para ajuda-lo em sua jornada rumo ao sucesso profissional e como meio de consulta sempre que o cotidiano o exija. Esperamos que esteja disposto para buscar outras fontes, colocar questões aos professores e à turma, aprofundando seus conhecimentos e qualificando-se para uma nova profissão. Desejamos que ele seja não apenas a porta de entrada para o mundo da eletricidade, mas também que ele embase as inúmeras possibilidades de atuação profissional no campo da eletroeletrônica. Para isso, contamos com sua vontade de aprender, com sua curiosidade, com seu engajamento em sala de aula, aproveitando ao máximo os conhecimentos do seu professor. Por fim, acreditamos em sua criatividade e empreendedorismo ao aplicar os conhecimentos adquiridos em ELETRICIDADE BÁSICA na sua atuação profissional. Bons Estudos! Prof. MSc. Marcio Harrison dos Santos Ferreira (marcio.harrison@gmail.com) Prof. Esp. Reinaldo Pita Marinho Prof. Dr. Edson Fraga Grisi
  2. 2. Página |3 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1 SUMÁRIO 1 FUNDAMENTOS DE ELETRICIDADE......................................................................04 1.1 Matéria, Molécula, Átomo e Energia.......................................................................04 1.2 Principais grandezas elétricas.................................................................................07 1.2.1 Carga Elétrica.......................................................................................................07 1.2.2 Tensão Elétrica ou Diferença de Potencial (DDP)................................................10 1.2.3 Corrente Elétrica...................................................................................................11 1.2.4 Resistência Elétrica..............................................................................................14 1.2.5 Potência Elétrica...................................................................................................14 1.3 Circuito Elétrico........................................................................................................15 1.4 Lei de Ohm..............................................................................................................17 1.5 Tipos de Circuitos Elétricos.....................................................................................17 1.5.1 Circuito Série........................................................................................................17 1.5.2 Circuito Paralelo...................................................................................................18 1.5.3 Circuito Misto........................................................................................................18 1.6 Instrumentos de Medição........................................................................................19 1.6.1 Voltímetro.............................................................................................................19 1.6.2 Amperímetro.........................................................................................................19 1.6.3 Alicate Amperímetro.............................................................................................20 1.6.4 Wattímetro............................................................................................................21 1.6.5 Ohmímetro............................................................................................................21 1.6.6 Medidor de Energia Elétrica.................................................................................22 1.7 Produção e Transmissão de Energia Elétrica.........................................................24 1.7.1 Produção..............................................................................................................24 1.7.2 Transmissão.........................................................................................................25 2 SEGURANÇA E PRIMEIROS SOCORROS EM TRABALHOS ELÉTRICOS..........26 2.1 Instalações e Serviços com Eletricidade.................................................................27 2.1.1 Medidas Preventivas de ordem geral...................................................................28 2.1.2 Primeiros Socorros...............................................................................................28 2.1.3 Aterramento Elétrico.............................................................................................32 2.1.4 Problemas de Instalações que geram o choque elétrico......................................33 2.1.5 Equipamentos de Segurança Individual (EPIs)....................................................35 3 COMPLEMENTOS (Revisão de tópicos de Matemática e Física).........................37 3.1 Exercícios Gerais – Eletricidade Básica – Módulo 1...............................................37 3.1.1 Exercício I.............................................................................................................37 3.1.2 Exercício II............................................................................................................37 3.1.3 Exercício III...........................................................................................................38 3.1.4 Exercício IV...........................................................................................................39 3.2 Grandezas Elétricas, Símbolos e Unidades (S.I.)....................................................43 3.2.1 Regras para unidades de medida.........................................................................43 3.2.2 Alfabeto grego e prefixos......................................................................................44 3.2.3 Principais Grandezas Elétricas, Símbolos e Unidades (S.I.)................................44 3.3 Notação científica (Revisão)....................................................................................45 3.4 Formulários importantes..........................................................................................46 3.5 Operações com Potência (Revisão)........................................................................47
  3. 3. Página |4 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1 1. FUNDAMENTOS DE ELETRICIDADE (O QUE É ELETRICIDADE?) O estudo da eletricidade ficará mais fácil se partirmos dos conceitos básicos do estudo da matéria. Portanto, vamos relembrar os principais conceitos! 1.1 MATÉRIA, MOLÉCULA, ÁTOMO E ENERGIA MATÉRIA é tudo o que tem massa e ocupa um lugar no espaço, ou seja, possui volume. Ex.: madeira, ferro, água, areia, ar, ouro e tudo o mais que imaginemos, dentro da definição acima. Obs.: a ausência total de matéria é o vácuo. CORPO é qualquer porção limitada de matéria. Ex.: tábua de madeira, barra de ferro, cubo de gelo, pedra. OBJETO é um corpo fabricado ou elaborado para ter aplicações úteis ao homem. Ex.: mesa, lápis, estátua, cadeira, faca, martelo. Todos os corpos são compostos de MOLÉCULAS, e estas por sua vez, de átomos. ÁTOMO é a menor porção da matéria. Cada átomo tem um núcleo, onde estão localizados os prótons e nêutrons. No espaço em volta do núcleo (eletrosfera) giram os elétrons. Figura1 Átomo em equilíbrio NÊUTRONS: carga elétrica neutra (0) PRÓTONS: carga elétrica positiva (+) ELÉTRONS: carga elétrica negativa (-)
  4. 4. Página |5 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1 Retirado de Yamamoto (Os Alicerces da Física – Vol. 3)
  5. 5. Página |6 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1 ENERGIA pode ser definida como sendo tudo aquilo que seja capaz de realizar ou produzir trabalho. É tudo o que pode modificar a matéria, por exemplo, na sua posição, fase de agregação, natureza química. É também tudo que pode provocar ou anular movimentos e causar deformações. Todas as movimentações que ocorrem no universo podem gerar forças capazes de transformar energia, num encadeamento sucessivo, ou seja, em modalidades diferentes de energia. As pessoas somente sentem os efeitos da energia através dos sentidos. Apresenta-se sob várias formas: Energia Mecânica, Energia Elétrica, Energia Térmica, Energia Química, Energia Atômica, etc. ENERGIA ELÉTRICA A Energia Elétrica é uma forma de energia que apresenta inumeráveis benefícios e tornou-se no decorrer dos tempos, parte integrante e fundamental de nossas atividades diárias. Tão importante que nossa vida seria praticamente impossível sem sua existência, e muitas vezes não nos damos conta da sua importância, somente no momento da sua falta. Sem dúvida, a energia elétrica é a forma mais prática de energia, pois pode ser transportada a grandes distâncias através dos condutores elétricos (fios ou cabos), desde a geração até os centros de consumo, que são os nossos lares, indústrias, comércio, etc. Trata-se de uma forma de energia extraordinária, pois além de poder ser transportada com facilidade, pode transformar-se em outras modalidades de energia, sem muitas dificuldades e com custos relativamente baixos. Os elétrons que giram em órbitas mais externas do átomo são atraídos pelo núcleo com menor força do que os elétrons das órbitas mais próximas. Estes elétrons mais afastados são denominados ELÉTRONS LIVRES, e podem, com muita facilidade, desprender-se de suas órbitas. Devido a esta característica, podemos dizer que: Os ELÉTRONS LIVRES sob uma TENSÃO ELÉTRICA darão origem à CORRENTE ELÉTRICA A facilidade ou a dificuldade de os elétrons livres se libertarem ou se deslocarem de suas órbitas determina a CONDUTIBILIDADE ELÉTRICA da matéria ou substância. Ou seja: Se os elétrons se libertarem com facilidade de suas órbitas, como é o caso dos metais como o ouro, a prata, o cobre, o alumínio, a platina, etc., são denominados CONDUTORES ELÉTRICOS; Entretanto, se os elétrons têm dificuldade de se libertarem de suas órbitas, isto é, estão “presos” ao núcleo, como é o caso do vidro, cerâmica, plástico, baquelite, etc., são denominados ISOLANTES ELÉTRICOS.
  6. 6. Página |7 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1 1.2 PRINCIPAIS GRANDEZAS ELÉTRICAS GRANDEZAS: ALTURA em metro (m) PESO em grama (g) VOLUME em litro (l) Em eletricidade, também existem grandezas. GRANDEZAS ELÉTRICAS são as grandezas que provocam ou são provocadas por efeitos elétricos; ou ainda, que contribuem ou interferem nos efeitos elétricos. 1.2.1 CARGA ELÉTRICA A carga elétrica foi descoberta por volta do ano 600 A.C., na Grécia, por Tales de Mileto. Nesta época descobriu-se que ao atritar uma resina vegetal (âmbar amarelo) numa substância seca (pele de gato/cachorro) a resina adquiria uma propriedade de atrair corpos leves como pedaços de palha ou folhas secas. O nome elétrica vem da palavra grega ELEKTRON que significa âmbar amarelo, o nome da resina que tinha a propriedade descrita acima. Para explicar essa propriedade, considerou-se que pelo atrito os corpos passavam a possuir algo que lhes atribuía tal condição. A esse algo que era adquirido deu-se o nome de CARGA ELÉTRICA. Esse conceito é tão abstrato como o tempo, a temperatura e outros conceitos naturais, isto é, não se pode definir carga elétrica. O que podemos é garantir a sua existência pelo seu efeito. TIPOS DE CARGA Ao atritarmos dois corpos estaremos gerando dois tipos de cargas. As cargas positivas (prótons) e as cargas negativas (elétrons). Daí tira-se o conceito que cargas de sinais iguais se repelem e cargas de sinais diferentes se atraem. O Exemplo a seguir você pode fazer em casa. EXPERIMENTO 1: Atrite um pente em um pedaço de papel ou passe-o no seu cabelo várias vezes e aproxime de pequenos pedaços de papel. Rapidamente os pedaços de papel irão agarrar no pente e podemos concluir que a carga que o pente adquiriu com o atrito é oposta a carga do papel. Tais conclusões levam a confirmação de que quando atritarmos um corpo em outro há uma passagem de partículas de um para outro de forma que aquele que recebe torna-se mais carregado que anteriormente.
  7. 7. Página |8 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1 O COULOMB A quantidade de carga elétrica que um corpo possui é dada pela diferença entre número de prótons e o número de elétrons que o corpo tem. A quantidade de carga elétrica é representada pela letra Q, e é expresso na 18 unidade COULOMB (C). A carga de 1 C = 6,25 x 10 elétrons. Dizer que um corpo possui carga elétrica de um Coulomb negativo (-Q), significa que um corpo possui 6,25 x 1018 mais elétrons que prótons. CARGA ELÉTRICA ELEMENTAR A menor carga elétrica encontrada na natureza é a carga de um elétron ou próton. Estas cargas são iguais em valor absoluto e valem: e = 1,6 x 10-19 C Para calcular a quantidade de carga elétrica de um corpo, basta multiplicar o número de elétrons pela carga elementar. Q n e Exercício: Um corpo apresenta-se eletrizado com carga Q = 32 µC. Qual o número de elétrons retirados do corpo? ANOTAÇÕES e/ou LEMBRETES: _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________
  8. 8. Página |9 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1 ATRAÇÃO E REPULSÃO ENTRE CARGAS Figura 2 Portanto, ELETRICIDADE é o efeito do movimento de elétrons de um átomo para outro em um condutor elétrico. ANOTAÇÕES e/ou LEMBRETES: _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________
  9. 9. P á g i n a | 10 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1 1.2.2 TENSÃO ELÉTRICA OU DIFERENÇA DE POTENCIAL Tensão elétrica, ou Diferença de Potencial Elétrico (DDP) é a força que impulsiona os elétrons. Figura 3 Observação: Símbolo – U e E Unidade de medida – Volt – V Instrumento de medida – Voltímetro Múltiplo do volt – 1 Kilovolt – 1 Kv = 1000 Volts VOLTAGEM ou DDP é a diferença de potencial elétrico entre dois pontos, sejam eles os terminais de uma bateria ou pilha ou simplesmente dois pontos quaisquer sob a ação de um campo elétrico constante e uniforme. Essa diferença de potencial mede a quantidade de energia (em Joules) que é transformada em trabalho de acordo com a carga elétrica (em Coulombs) na qual a DDP atua. No sistema internacional a unidade da Força Eletromotriz (F.E.M.) é J/C (Joules por Coulombs), mais conhecida como V (Volt). LINHAS DE FORÇA O potencial elétrico SEMPRE diminui no sentido das linhas de um campo elétrico. Se um par de placas metálicas planas paralelas entre si são conectadas aos terminais de um gerador elétrico, uma das placas ficará eletrizada positivamente e a outra, negativamente, devido à diferença de potencial entre os terminais da bateria. O de maior potencial eletrizará positivamente a placa; o de menor potencial deixará a placa negativa.
  10. 10. P á g i n a | 11 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1 Em eletrostática existe uma CONVENÇÃO segundo a qual AS LINHAS DE FORÇA divergem das cargas-fonte positivas e convergem para as cargasfonte negativas. Sendo assim, a convenção garante que as linhas de força se originam no maior potencial (pólo positivo) e apontam para o menor potencial (pólo negativo). Logo, O POTENCIAL ELÉTRICO SEMPRE DIMINUI NO SENTIDO DAS LINHAS DE UM CAMPO ELÉTRICO. Linhas de força de uma barra magnética. 1.2.3 CORRENTE ELÉTRICA CORRENTE ELÉTRICA é o movimento ordenado dos elétrons em um condutor elétrico. Figura 4 Observação: Símbolo: I Unidade de medida: Ampère – A Instrumento de medida: Amperímetro Múltiplo do ampère: 1 kiloampère – 1 Ka = 1000 ampères
  11. 11. P á g i n a | 12 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1 Há DOIS TIPOS BÁSICOS DE CORRENTE ELÉTRICA de aplicação generalizada: CORRENTE CONTÍNUA (CC) é a que não varia ao longo do tempo. CORRENTE ALTERNADA (CA) é a que varia ao longo do tempo. Vantagens da corrente alternada: ela pode ser transmitida a grandes distâncias mais economicamente que a corrente contínua, sem grandes perdas. Para isso, pode-se elevar e diminuir a tensão por meio de TRANSFORMADORES. A definição matemática da INTENSIDADE DE CORRENTE ELÉTRICA é dada por: Q=IxT → 1C = 1A.s onde: I = Corrente elétrica em Ampère; Q = Carga em Coulomb; T = Tempo em segundos. Q I t ANOTAÇÕES e/ou LEMBRETES: ________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________
  12. 12. P á g i n a | 13 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1 Quando falamos no SENTIDO DA CORRENTE ELÉTRICA, estamos querendo definir em que direção as cargas elétricas estão se movimentando. Sentido Convencional É o sentido usado para estudos na maioria dos livros técnicos. Neste sentido a corrente se desloca do positivo (+) para o negativo (-). Retirado de Cavalcanti (2007)
  13. 13. P á g i n a | 14 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1 1.2.4 RESISTÊNCIA ELÉTRICA Resistência elétrica é a dificuldade que os materiais oferecem ao deslocamento dos elétrons. Observação: Símbolo: R Unidade de medida: OhmInstrumento de medida: Ohmímetro – Megômetro Múltiplo do OHM: 1 Kiloohm – 1 k = 1000 Ohms A seguir apresentamos um exemplo de resistência elétrica. Figura 5 1.2.5 POTÊNCIA ELÉTRICA Potência elétrica é a energia necessária para produzir trabalho (calor, luz, radiação, movimento, etc.). A Potência elétrica (P) é a quantidade de energia consumida em um intervalo de tempo. A potência elétrica é medida em Watts (W) e possui os mesmos múltiplos e submúltiplos que as outras grandezas elétricas. Além das unidades convencionais existem ainda o CAVALO VAPOR (CV) e o HORSE POWER (HP) que serão de grande utilidade no nosso curso, observe as relações entre eles e o Watt: 1 CV = 736 W e 1 HP = 746 W Observações: Símbolo: W Unidade de medida: Watt (W) Múltiplo da unidade: 1 Kilowatt – 1 Kw = 1000W A potência elétrica de um consumidor é o produto da tensão aplicada pela corrente que circula: P=V.I
  14. 14. P á g i n a | 15 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1 I=P/V - quando se deseja encontrar o valor da corrente elétrica U=P/I - quando se deseja encontrar o valor da tensão elétrica. Uma forma prática de chegar às três fórmulas da potência elétrica seria utilizando o triângulo a seguir: Grandezas Grandezas Símbolos Unidades de Medida Potência elétrica P Watts (W) Tensão elétrica U, E, V Volts (V) Corrente elétrica I Ampères (A) Material condutor. Material condutor é o que possui baixíssima resistência, isto é, deixa a corrente passar facilmente. Ex: prata, cobre, alumínio, etc. Material isolante. O material isolante possui altíssima resistência, isto é, oferece muita dificuldade à passagem da corrente. Ex: porcelana, vidro, plástico, borracha, papel. Material resistivo. Resistivos são os materiais que oferecem resistência intermediária. São empregados em resistores, tais como: - resistor de aquecimento: níquel – cromo - resistor de lâmpadas: tungstênio - resistor para quedas de tensão: carvão 1.3 CIRCUITO ELÉTRICO Circuito elétrico é o caminho fechado por onde percorre a corrente elétrica. Um circuito elétrico é constituído de: Fonte geradora ►bateria Condutores ► fios Consumidor ► lâmpada
  15. 15. P á g i n a | 16 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1 A seguir apresentamos um exemplo de circuito elétrico. Figura 6 Representação simbólica de um circuito elétrico Figura 7 U = tensão elétrica Legenda: I =corrente elétrica R= resistência elétrica
  16. 16. P á g i n a | 17 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1 1.4 LEI DE OHM A corrente elétrica de um circuito é diretamente proporcional à tensão elétrica U, aplicada e inversamente proporcional à resistência elétrica R deste circuito. Observe-se a representação gráfica deste conceito: I=V/R Da fórmula acima pode-se obter: V=R.I - quando se deseja encontrar o valor da tensão elétrica R=V/I - quando se deseja encontrar o valor da resistência elétrica Uma fórmula prática de chegar às três fórmulas da lei de Ohm seria utilizando o triângulo abaixo: Grandezas Símbolos Unidades Tensão elétrica U, E, V Volts (V) Corrente elétrica I Ampères (A) Resistência elétrica R Ohms ( ) 1.5 TIPOS DE CIRCUITOS ELÉTRICOS: 1.5.1 CIRCUITO SÉRIE Circuito série é aquele que tem dois ou mais pontos de consumo ligados um após o outro. É dependente, isto é, qualquer um dos elementos que falhar, interrompe todo o circuito. Figura 8 No circuito série, a soma das tensões parciais é igual à tensão total aplicada. A corrente elétrica é igual em todo circuito.
  17. 17. P á g i n a | 18 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1 1.5.2 CIRCUITO PARALELO Circuito paralelo é aquele que tem dois ou mais pontos de consumo ligados à rede. É independente, isto é, se um dos elementos falhar, não interrompe todo o circuito. Figura 9 No circuito paralelo, a tensão em cada ponto é a mesma e igual à da fonte. A corrente elétrica é igual à soma das correntes parciais. 1.5.3 CIRCUITO MISTO O circuito misto possui alguns pontos de consumo ligados em série e outros em paralelo. A seguir apresentamos um circuito misto. Figura 10
  18. 18. P á g i n a | 19 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1 1.6 INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO: Os instrumentos de medida nos dão, sobre uma escala graduada, o valor da grandeza elétrica. Os mais usados nas instalações elétricas são descritos a seguir. 1.6.1 VOLTÍMETRO Quando se quer MEDIR A TENSÃO de um circuito elétrico ou de uma carga, deve-se ligar o voltímetro em paralelo no circuito ou em paralelo com a carga. O voltímetro possui uma resistência interna de alto valor para dificultar a passagem da corrente através do mesmo. Figura 11 Ligação do voltímetro Desta maneira, sabe-se qual a tensão existente no circuito. 1.6.2 AMPERÍMETRO Quando se quer MEDIR A CORRENTE de um circuito elétrico ou de uma carga, deve-se ligar o amperímetro em série no circuito ou com a carga. O amperímetro possui uma resistência interna de baixo valor para facilitar a passagem da corrente através do mesmo.
  19. 19. P á g i n a | 20 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1 Figura 12 Ligação do amperímetro Desta maneira, sabe-se qual a corrente existente no circuito. 1.6.3 ALICATE AMPERÍMETRO Outra maneira de MEDIR A CORRENTE ELÉTRICA é com o alicate amperímetro, onde não é necessário abrir o circuito. O alicate amperímetro mede também tensão e resistência elétrica. Porém o mesmo só mede corrente alternada. Figura 13 Ligação do alicate amperímetro Desta maneira, sabe-se qual a corrente existente no circuito.
  20. 20. P á g i n a | 21 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1 1.6.4 WATTÍMETRO Quando se quer MEDIR A POTÊNCIA de um circuito elétrico, deve-se ligar o wattímetro em série-paralelo no circuito, pois, o mesmo deverá medir a corrente e a tensão ao mesmo tempo do circuito. O wattímetro possui uma bobina interna de baixo valor para facilitar a passagem da corrente através do mesmo e outra de alto valor para dificultar a passagem da corrente. A de baixo valor funciona como se fosse um amperímetro e a de alto valor como se fosse um voltímetro. Figura 14 Ligação do wattímetro Desta maneira, sabe-se qual a potência que está sendo consumida no circuito. 1.6.5 OHMÍMETRO Quando se quer MEDIR A RESISTÊNCIA de um circuito elétrico ou de uma carga, deve-se ligar o Ohmímetro em paralelo no circuito ou em paralelo com a carga. Porém o circuito ou a carga não deve está energizada.
  21. 21. P á g i n a | 22 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1 Figura 14 Figura 15 Ligação do Ohmímetro no circuito Ligação do Ohmímetro fora do circuito 1.6.6 MEDIDOR DE ENERGIA ELÉTRICA O medidor de energia elétrica vai nos fornecer a quantidade de quilowatts (kW) consumida por hora (h). Quilowatts - hora = kW / h 1000 Watts = 1 kW Símbolo de medida: e Unidade de medida: kW / h Fórmula: e = P x t Onde: e = energia elétrica em kW /h P = potência em kW t = tempo em horas (h)
  22. 22. P á g i n a | 23 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1 Figura 16 Figura 17
  23. 23. P á g i n a | 24 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1 1.7 PRODUÇÃO E TRANSMISSÃO DE ENERGIA ELÉTRICA 1.7.1 PRODUÇÃO
  24. 24. P á g i n a | 25 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1 1.7 TRANSMISSÃO LINHA DE TRANSMISSÃO DISTRIBUIÇÃO TRANSFORMADOR SUBESTAÇÃO (69KV/13.8KV) CONSUMIDOR RESIDENCIAL
  25. 25. P á g i n a | 26 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1 2. SEGURANÇA E PRIMEIROS SOCORROS EM TRABALHOS ELÉTRICOS O QUE É CHOQUE ELÉTRICO? É uma perturbação de natureza e efeitos diversos que se manifesta no corpo humano, quando por ele circula uma CORRENTE ELÉTRICA. POR QUE ISSO ACONTECE? O corpo humano é ou se comporta como um CONDUTOR ELÉTRICO, que possui, inclusive, uma RESISTÊNCIA. QUAIS SÃO OS EFEITOS DA CORRENTE ELÉTRICA NO CORPO HUMANO? Contrações musculares: músculo cardíaco (miocárdio) que contrai-se por impulsos elétricos provenientes do nódulo sinoatrial; Queimaduras; Fibrilação no coração: contração desordenada das fibras devido à interferência de corrente externa. Este fenômeno geralmente é fatal; Morte: a permanência da corrente leva o indivíduo a perda de consciência e morte por sufocamento. EFEITOS E CONSEQÜÊNCIAS DO CHOQUE ELÉTRICO Intensidade da Corrente que percorre o corpo 1mA (limiar de sensação) 1 a 9 mA 9 a 20 mA 20 a 100 mA Acima de 100 mA Vários miliampéres Perturbações possíveis durante o choque elétrico Resultado final provável após os primeiros socorros Formigamento Normal Contração muscular Lesão muscular Parada respiratória Parada cardiorrespiratória Morte aparente ou imediata Normal Restabelecimento Restabelecimento ou morte Morte Morte O ACIDENTE DE ORIGEM ELÉTRICA Que fazer diante disso? • Desligar o sistema • Realizar respiração artificial • Realizar massagem cardíaca • Remover o acidentado para o hospital
  26. 26. P á g i n a | 27 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1 Que tensão máxima um ser humano suporta? Durante um choque, o que importa não é a tensão – diferença de potencial elétrico entre um ponto e outro – e sim a amperagem, que é a intensidade da corrente elétrica. Se a corrente entrar pela mão e sair pelo pé da pessoa, o caminho que percorrerá é grande é também grande os danos causados. Mas, se percorrer apenas os dedos, por exemplo, provocará queimaduras, mas raramente morte. As queimaduras acontecem porque o corpo funciona como a resistência do chuveiro, que transforma energia elétrica em calor. Pessoas com as mãos calejadas e secas são muito menos afetadas por um choque que uma com mãos finas e úmidas. RESULTADOS ESPERADOS APÓS SOCORRO TEMPO DE EXPOSIÇÃO À PASSAGEM DA CORRENTE ELÉTRICA PROBABILIDADE DE RESULTADOS POSITIVOS ATÉ 4 MINUTOS 50 % ATÉ 5 MINUTOS 25 % ATÉ 6 MINUTOS 1% ACIMA DESSE TEMPO ? 2.1 INSTALAÇÕES E SERVIÇOS COM ELETRICIDADE O TRABALHO COM ELETRICIDADE A regulamentação correspondente (NR-10) o Norma Regulamentadora de “segurança em instalações e serviços em Eletricidade”, Portaria MTE nº 598 de 7/12/2004: http://www.sfiec.org.br/palestras/construcao_civil/NR.10Eletricidade/NR-10.pdf O trabalho profissional em instalações e serviços com eletricidade Os equipamentos de proteção individual (EPI’s)
  27. 27. P á g i n a | 28 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1 2.1.1 MEDIDAS PREVENTIVAS DE ORDEM GERAL: Somente profissionais habilitados devem executar serviços em instalações elétricas; Planeje seu trabalho antes de realizá-lo; Siga sempre os procedimentos estabelecidos na empresa e utilize os equipamentos e ferramentas adequados para realização de trabalhos em instalações elétricas; Certifique-se de que as instalações não estejam energizadas, antes de tocá-las. Use aparelho de teste; Nunca toque em instalações elétricas, com as mãos, pés ou roupas molhadas; Ao se deparar com fio elétrico solto na rua, mantenha-se afastado do local, pois o mesmo poderá estar energizado. Chame a concessionária imediatamente; Oriente as crianças para soltar pipas longe dos fios da rede elétrica. Escolha lugares abertos e espaços livres; Na construção ou manutenção predial próxima a rede elétrica, mantenha distância segura ao manobrar materiais e equipamentos; Somente com tempo bom, instale, desligue ou remova antenas. Calcule uma distância segura. O QUE FAZER NO CASO DE ACIDENTES COM ENERGIA ELÉTRICA 1º) Desligue imediatamente a eletricidade. Se não for possível, interrompa o contato da vítima com a corrente elétrica, utilizando material não condutor seco (pedaço de pau, corda, borracha ou pano grosso). Nunca use objeto metálico ou úmido; 2º) Se as roupas da vítima estiverem em chamas, deite-a no chão e cubra-a com um tecido bem grosso, para apagar o fogo. Outra opção é fazer a vítima rolar no chão. Não a deixe correr. 2.1.2 PRIMEIROS SOCORROS 1. Localize as partes do corpo comprometidas. Lembre-se que toda queimadura elétrica tem uma "porta de entrada" (por onde entrou a corrente no corpo) e uma "porta de saída" (parte do corpo que fez contato com a terra). 2. Resfrie os locais afetados SOMENTE com água fria abundante ou panos molhados, por vários minutos. Não aplique manteiga, gelo, pomada ou pasta de dente nos ferimentos. 3. Em queimaduras de 2º e 3º graus, não perfure as bolhas, não descole as roupas grudadas, nem dê líquidos ou comidas à vítima. Procure um médico imediatamente. 4. Queimaduras na face, mãos, pés e órgãos genitais merecem todo o cuidado, independentemente da extensão da área afetada.
  28. 28. P á g i n a | 29 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1 Para saber se a pessoa está respirando, aproxime o ouvido à boca dela e observe o movimento do tórax (a parada respiratória leva à morte no período de três a cinco minutos). Verifique também se ela teve parada cardíaca, sentindo a pulsação nos punhos, pescoço ou virilha. Nesses casos, deite a pessoa de barriga para cima, abra a boca dela, puxe a língua e retire dentaduras ou pontes, para facilitar a entrada do ar. Se a vítima apresentar parada respiratória, faça a respiração boca-a-boca. Respiração boca-a-boca Incline a cabeça do paciente para trás e estique seu pescoço, forçando-o para cima. Com a boca colada na dele e mantendo suas narinas comprimidas, sopre com força, até o peito encher de ar. Retire a boca, deixando o paciente expirar espontaneamente. Repita a operação cerca de 20 vezes por minuto, até que ele volte a respirar. Massagem Cardíaca ou Cardiorrespiratória Essa ação pode não só salvar a vida de uma pessoa com parada cardiorrespiratória como resultar em menor número de sequelas neurológicas. As massagens são cruciais para o retorno da circulação espontânea do sangue, o que resulta em sobrevivência com qualidade de vida. Estudos internacionais mostram que a sobrevida das vítimas de Parada Cardiorrespiratória pode chegar a 75% se a massagem cardíaca for realizada de maneira adequada e precoce, seguida de choque com desfibrilador, no prazo de três minutos desde a parada cardiorrespiratória.
  29. 29. P á g i n a | 30 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1
  30. 30. P á g i n a | 31 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1 A calma e a execução de alguns procedimentos simples podem salvar uma vida!
  31. 31. P á g i n a | 32 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1 2.1.3 ATERRAMENTO ELÉTRICO Ligação à terra - Uma propriedade importante é a neutralidade da Terra. Todo corpo eletrizado quando colocado em contato com a terra torna-se “descarregado”, isto é, neutro. Outra propriedade é que toda carga tende a ir para a terra e com base nisto é que poderemos utilizá-la na nossa vida diária como veremos mais adiante em nosso curso. O aterramento elétrico cumpre as finalidades principais de: • Sensibilizar a proteção para que sua atuação seja eficiente e segura; • Os potenciais de toque e passo sejam menores que o limites da fibrilação do coração; • Escoar as cargas estáticas. Antes de começarmos a tocar no assunto aterramento, é necessário termos o conhecimento da polarização da tomada, pois é nela que iremos fazer o cálculo de aterramento. A tomada que usamos para o computador é chamada de tomada tripolar ou também chamada de tomada 2P+T (2 pólos mais terra). Vamos agora polarizála, ou seja, colocar os fios fase, terra e neutro no local correto. Usaremos aqui a convenção da ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas):
  32. 32. P á g i n a | 33 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1 2.1.4 PROBLEMAS DE INSTALAÇÕES QUE GERAM O CHOQUE ELÉTRICO Em uma casa, há vários itens que podem gerar o choque elétrico: Lâmpadas, Tomadas com Problemas, Computadores, Chuveiro Elétrico, Choque no Registro do Chuveiro, Campainhas, Cercas Metálicas, Ferro Elétrico, Fios Caídos e Poda de Árvores LÂMPADAS A lâmpada incandescente é o elemento mais simples dos dispositivos elétricos utilizada maciçamente pela população. Na instalação indiscriminada das lâmpadas podem ocorrer: Instalação errada Instalação aparentemente correta Instalação segura Instalação errada. Esta instalação é executada contrariamente a recomendação, isto é, há troca do fio ‘fase" com o fio "neutro". Neste caso quando o interruptor está desativado o fio "fase", a lâmpada o fio "retorno" e a parte do interruptor estão sob tensão, isto é, no mesmo potencial da rede elétrica, advindo daí maiores possibilidades de riscos à segurança e falha no circuito ou na lâmpada. Instalação aparentemente correta. De acordo com o projeto, o instalador executa a fiação corretamente, só que não há detalhe de como a lâmpada deverá ser conectada no circuito. Deste modo, o eletricista sem conhecimento de segurança, executa a instalação da lâmpada, com a probabilidade de 50% de ser o correto. Esta execução apresenta um alto potencial de risco à instalação e ao ser humano. Note-se que o interruptor fechado, a rosca do receptáculo está com a mesma tensão da rede elétrica. Quando a lâmpada queima, isto é, o filamento incandescente se rompe, cessa a luminosidade da mesma. Nesta condição, com a lâmpada energizada, mas apagada, a situação de risco, ocorre um curto circuito. Ou também em dia de chuva, água escorrendo pela rosca e luminária, produz curto-circuitos intermitentes. Instalação Segura. A instalação segura é a que neutraliza os riscos apresentados. A rosca deve ser conectada ao fio neutro e a fase no ponto da extremidade da rosca. Portanto, com a lâmpada queimada, e estando o interruptor fechado, pode-se trocar a lâmpada com toda segurança, sem riscos de choques. Se o suporte ou soquete trincar, a pessoa não receberá choque na hora da troca da lâmpada, porque o defeito foi na região conectada ao fio neutro.
  33. 33. P á g i n a | 34 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1 TOMADA TRIPOLAR As tomadas tripolares que alimentam equipamentos monofásicos, tem a vantagem de ter posição única e bem definida. Em termos de segurança, a desvantagem é que não se tem certeza do contato elétrico do pino terra do plug com o ponto de recepção terra da tomada tripolar. Este detalhe pode se dar devido há uma tomada de péssima qualidade, ou mesmo não haver internamente a parede o fio terra chegando na tomada, muito comum em instalações residenciais, com objetivo de evitar o corte do pino terra de equipamentos como estabilizadores de voltagem ou diretamente computadores e outros. A perda do terra deixa o equipamento em condição insegura. Esta situação é a grande causadora de mortes e principalmente nos exames invasivos dos equipamentos elétricos hospitalares. (cf. item 2.1.3, pg. 32). ATERRAMENTO PARA COMPUTADORES Como normalmente as residências (95%) não possuem o fio terra o indicado para a instalação de um computador a solução é utilizar estabilizador de carcaça plástica, pois para ser um isolante evita 100% dos choques elétricos sendo essencial para o funcionamento dos computadores. Normalmente são colocados no chão onde o perigo torna-se de alto risco, pois os adultos e principalmente as crianças poderão tomar um choque, porque a caixa dos estabilizadores normalmente são metálicas e na instalação não se usa o terra, correndo um constante perigo. Os usuários que estão nesta situação devem trocar urgentemente o estabilizador por um de gabinete plástico ou regularizar a sua instalação. CHUVEIRO ELÉTRICO Na residência, o chuveiro elétrico é o equipamento de maior risco porque o choque elétrico ocorre no corpo humano com a pele molhada. De acordo com as Normas, na área do chuveiro, isto é, no box, não podem existir tomadas nem dispositivos de controle e manobras. A mudança de temperatura de chuveiros comumente utilizados é feita utilizando-se uma chave seccionadora do tipo faca, instalada na parte superior do chuveiro. E por desconhecimento, efetuam a mudança de temperatura do banho com o chuveiro ligado, correndo sérios riscos de vida, pois inevitavelmente nestas condições a pele está molhada. Além de todos estes problemas, há ainda o problema das instalações inadequadas de chuveiros elétricos. CHOQUE NO REGISTRO DO CHUVEIRO ELÉTRICO Quando o aterramento é precário ou mesmo não existe e principalmente em regiões com água salobra ou nas praias, percebe-se choques elétricos na manopla ou registro. Isto porque, com o decorrer do tempo, forma-se dentro e no fundo do cano de PVC um depósito em forma de trilho, por onde se dá a fuga de corrente, energizando o registro.
  34. 34. P á g i n a | 35 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1 BOTÃO DE CAMPAINHA O botão de campainha, colocado no portão ou muro, quando molhado, produz, em geral, choque elétrico. O botão por ser muito manobrado danifica-se e, exposto à chuva, produz fuga de corrente e conseqüente perigo de choque elétrico. A maneira de contornar o problema é utilizar uma das alternativas: Botão abrigado da chuva; Botão blindado; Botão comum, energizado por circuito isolado da terra. CERCAS METÁLICAS Cercas metálicas de grande extensão devem ser aterradas. Esta precaução deve-se a possibilidade de energização acidental devido a: Queda de raios; Queda de fios ou cabos da rede de energia elétrica; Outros contatos de qualquer natureza. Cercas de arame farpado longas devem ser aterradas em vários pontos. As que transpassam redes de energia elétrica devem ser seccionadas e aterradas. FERRO ELÉTRICO O ferro elétrico é, também, um aparelho de alto risco. O risco deve-se principalmente as suas características próprias e defeitos de operação: Aparelho móvel, isto é, sua operação exige movimentos em várias direções e posições; Aparelho com grande área metálica; Alta temperatura; Fio flexível sem fio terra. FIOS CAÍDOS E PODA OU CORTE DE ÁRVORES Os fios podem cair sobre estrutura metálica, energizando uma grande área, ampliando o risco do choque e no caso do crescimento das árvores, esta alcançam os cabos da rede de energia elétrica, e podem provocar curto-circuito e colocar em risco a segurança humana. 2.1.5 EQUIPAMENTOS DE SEGURANÇA INDIVIDUAL (EPI) · Capacete de segurança com isolamento para eletricidade . Meia bota isolada · Óculos de segurança incolor e com proteção contra raios ultravioletas . Roupas de algodão · Luvas de borracha isolantes BT e AT · Luvas de pelica para proteção das luvas de borracha · Luvas de raspa para trabalhos rústicos · Cinturão de segurança com talabarte para trabalhos em grandes alturas.
  35. 35. P á g i n a | 36 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1
  36. 36. P á g i n a | 37 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1 3. COMPLEMENTOS 3.1 EXERCÍCIOS GERAIS – Eletricidade Básica – Módulo 1 3.1.1 EXERCÍCIO I 1) O que é Energia? 2) Explique: Matéria, Átomo, Prótons, Nêutrons e Elétrons. 3) Cite algumas formas de se produzir energia elétrica. 4) Classifique as principais grandezas elétricas, seus símbolos e suas unidades de medida no Sistema Internacional de unidades (S.I.). 5) O que são elétrons livres e qual a importância destes? 6) Qual é o ponto fundamental que define se um material é condutor ou isolante? 3.1.2 EXERCÍCIO II Realize as conversões requeridas abaixo:
  37. 37. P á g i n a | 38 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1 3.1.3 EXERCÍCIO III No esquema abaixo, anote para cada seta (A - H) o valor da Tensão Elétrica em Volts (V) registrada em média ao longo do trajeto desde a produção de energia elétrica (usina hidrelétrica) até chegar em sua residência (consumidor). Anote os valores inteiros e em forma de notação científica, em Volts(V) e quilovolts(kV). Por exemplo: 1000 Volts = 1000 V = 1 kV = 1 . 103 V 0,05 Volts = 0,05 V = 5 . 10-2 V = 5 . 10 -5 kV = 0,00005 V 2500 kV = 2500 . 103 V = 2500000 V = 2,5 . 106 V No Brasil, a maior parte da energia elétrica vem das hidrelétricas. Observe o caminho que ela percorre até a sua casa. Agora, pense: em casa, desde a hora de acordar até a hora de dormir você usa energia elétrica. AGORA REFLITA! Para o desenvolvimento de uma nação, a ELETRICIDADE é _________________________________________ _________________________________________ _________________________________________ ____________________________________pois permite o funcionamento de _________________________________________ _________________________________________ _________________________________________ _________________________________________ e, além disso, (complete com suas ideias) _________________________________________ _________________________________________ _________________________________________ _________________________________________ _________________________________________ _________________________________________ _________________________________________ ______________________________________.
  38. 38. P á g i n a | 39 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1 3.1.4 EXERCÍCIO IV 1) Qual a potência de um liquidificador que usa 220v de tensão e corrente de 1,2A? 2) Qual a voltagem que um rádio tem quando usa uma resistência de 220 amperagem de 1,4A? 3) Qual a potência de um chuveiro elétrico que tem 220 4A? e de resistência e corrente de 4) Qual a resistência elétrica de um brinquedo que usa corrente de 220v e corrente de 2A ? 5) Qual a corrente que uma batedeira usa para funcionar quando a sua resistência é de 4 e sua potência elétrica é de 100W? 6) Qual a tensão elétrica de uma geladeira que tem 200W de potência e usa uma corrente de 1,12A? 7) Qual a potência em W de uma impressora que tem tensão de 220v e corrente de 0,9A? 8) O que é um circuito elétrico? 9) Classifique os circuitos elétricos, citando exemplos de cada um deles e faça um desenho explicativo de cada um deles. 10) Em um circuito em série, qual é o estado da tensão e da corrente ao longo do percurso? 11) Em um circuito paralelo, qual é o estado da tensão e da corrente ao longo do percurso? 12) Sobre os instrumentos de medidas elétricas, cite a sua função e a forma como deve ser ligado ao circuito, para cada um deles: Voltímetro__________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ Ohmímetro_________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________
  39. 39. P á g i n a | 40 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1 Amperímetro________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ Wattímetro_________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ Multímetro_________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ MULTÍMETROS são instrumentos de teste muito úteis. Ao rodar um comutador multi-posições no medidor, o multímetro pode rápida e facilmente ser configurado para voltímetro, amperímetro ou ohmímetro. Tem várias configurações (escalas) para cada tipo de medidor e escolha de CA (corrente alternada) ou CC (corrente contínua). Alguns multímetros têm recursos adicionais, teste para transístor, teste para condensadores (capacitores) e frequencímetro.
  40. 40. P á g i n a | 41 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1 13) Complete as devidas relações entre: Potência X Resistência X Amperagem e Voltagem: 14) Quando um corpo carregado entra em contato com a terra o que acontece? Por quê? 15) Classifique o fornecimento de tensão e explique a quantidade de fios de cada um deles: Monofásico Bifásico Trifásico 16) Quando é necessário a instalação de uma subestação? 17) Determinar o número de elétrons que percorrem o filamento de uma lâmpada, em 10 segundos, sabendo que um amperímetro acusou uma corrente de 2 ampères. 18) Qual o tempo necessário para que o filamento de uma válvula seja percorrido por uma carga de 0,003C, se a corrente que ele solicita é de 0,03ª? 19) Um resistor de 30 ohms foi ligado a uma fonte de 150V. Qual a quantidade de eletricidade que o percorreu em 3 horas? 20) Uma lâmpada ligada a uma fonte de 110V solicita uma corrente de 500 mA (miliampères). Qual a resistência do seu filamento? 21) Uma lâmpada ligada a um gerador solicita uma corrente de 0,5ª. Sabendo que esteve ligada durante 10 horas e que seu filamento tem uma resistência de 250 ohms, calcule: a) a tensão elétrica que lhe foi aplicada. b) a quantidade de eletricidade que passou pelo seu filamento. 22) Uma cafeteira elétrica é projetada para solicitar 6A, quando lhe é aplicada uma tensão de 110V aos seus terminais. Qual é o valor da corrente elétrica na torradeira quando lhe são aplicados 120V? Determine também a quantidade de eletricidade que o percorreu (com os 120 V) em dois minutos. 23) Em uma seção transversal de um fio condutor circula uma carga de 10 C a cada 2 s. Qual a intensidade de corrente? 24) Um fio percorrido por uma corrente de 1 A deve conduzir através da sua seção transversal uma carga de 3,6 C. Qual o tempo necessário para isto? 3) Qual a carga acumulada quando uma corrente de 5 A carrega um isolante durante 5 s?
  41. 41. P á g i n a | 42 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1
  42. 42. P á g i n a | 43 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1 3.2 GRANDEZAS ELÉTRICAS, SÍMBOLOS E UNIDADES (S.I.) 3.2.1 REGRAS PARA UNIDADES DE MEDIDA
  43. 43. P á g i n a | 44 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1 3.2.2 ALFABETO GREGO E PREFIXOS 3.2.3 PRINCIPAIS GRANDEZAS ELÉTRICAS, SÍMBOLOS E UNIDADES (S.I.)
  44. 44. P á g i n a | 45 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1 3.3 NOTAÇÃO CIENTÍFICA (REVISÃO) Notação científica, é também denominada por PADRÃO OU NOTAÇÃO EM FORMA EXPONENCIAL, é uma forma de escrever números que acomoda valores demasiadamente grandes (100000000000) ou pequenos (0,00000000001) para serem convenientemente escritos em forma convencional. O uso desta notação está baseado nas potências de 10. Os casos exemplificados acima, em notação científica, ficariam: 1 × 1011 e 1 × 10−11, respectivamente. Um número escrito em notação científica segue o seguinte modelo: e m x 10 O número m é denominado mantissa e e a ordem de grandeza. A mantissa, em módulo, deve ser maior ou igual a 1 e menor que 10, e a ordem de grandeza, dada sob a forma de expoente, é o número que mais varia conforme o valor absoluto. Observe os exemplos de números grandes e pequenos: 500 000 000 000 000 = 5 x 1014 7 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 = 7 x 1033 0,00000001 = 1 x 10-8 0,0000000000000006 = 6 x 10-16 0,0000000000000000000000000000000000000000000000008 = 8 x 10-49 A representação desses números, como apresentada, traz pouco significado prático. Pode-se até pensar que esses valores são pouco relevantes e de uso quase inexistente na vida cotidiana. Porém, em áreas como a física e a química, esses valores são frequentes. Por exemplo, a maior distância observável do universo mede cerca de 740 000 000 000 000 000 000 000 000 m, e a massa de um próton é aproximadamente 0,00000000000000000000000000167 kg. Para valores como esses, a notação científica é mais adequada, pois apresenta a vantagem de poder representar adequadamente a quantidade de algarismos significativos. Como transformar Para transformar um número qualquer para a notação científica padronizada devemos deslocar a vírgula obedecendo ao princípio de equilíbrio. Vejamos o exemplo abaixo: 253756,42 = 253.756,42 A notação científica padronizada exige que A MANTISSA (COEFICIENTE) ESTEJA ENTRE 1 E 10. Nessa situação, o valor adequado seria 2,5375642 (observe que a sequência de algarismos é a mesma, somente foi alterada a posição da vírgula). Para o exponente, vale o PRINCÍPIO DE EQUILÍBRIO: "Cada casa decimal que diminui o valor da mantissa aumenta o expoente em uma unidade, e viceversa". Nesse caso, o EXPOENTE é 5. Observe a transformação passo a passo: 253756,42 → → → → →
  45. 45. P á g i n a | 46 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1 Um outro exemplo, com valor menor que 1: 0,0000000475 LEMBRE-SE!!!! −1 0,000000475 × 10 0,00000475 × 10−2 0,0000475 × 10−3 0,000475 × 10−4 0,00475 × 10−5 0,0475 × 10−6 0,475 × 10−7 4,75 × 10−8 A fim de facilitar a compreensão de grandezas foram criados os múltiplos e submúltiplos de uma unidade padrão. Exemplos: a - Um pacote de feijão tem 1000 gramas. Porém é mais fácil dizer 1 Quilograma (Kg), que é um múltiplo do grama. b - Uma régua tem 0,3 metros. Dizendo que ela tem 30 centímetros (cm), entendemos mais fácil. O cm é um submúltiplo do metro. 3.4 FORMULÁRIOS IMPORTANTES A seguir, são apresentadas as principais fórmulas para o cálculo de diferentes grandezas elétricas que você poderá precisar aplicar em diferentes condições na sua profissão. É importante que você memorize ao menos as mais necessárias em situações práticas em eletroeletrônica. Esteja atento para os símbolos e unidades de medida! Ex: R =V / I → Resistência = Tensão / Corrente → Ohm = Volt / Ampère V = R . I → Tensão = Resistência x Corrente → Volt = Ohm . Ampère I = V / R → Corrente = Tensão / Resistência → Ampère = Volt / Ohm R V I R P V Q 2 V n P Q P I R e I 2 I t
  46. 46. P á g i n a | 47 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1 3.5 OPERAÇÕES COM POTÊNCIA (REVISÃO) Definição: Dado certo número real qualquer, e um número n, inteiro e positivo, é definido in = potência de base (i) e com expoente (n) como sendo o produto de n fatores iguais a (i). Exemplos de fixação da definição: Potência = 23 2 x 2 x 2 = (03 fatores) = 8 Potência = 35 3 x 3 x 3 x 3 x 3 = (05 fatores) = 243 Notação: 23 = 8 2 - BASE 3 - EXPOENTE 8 - POTÊNCIA Notação: 35 = 243 3 - BASE 5 - EXPOENTE 243 - POTÊNCIA Alguns casos particulares: 1) Expoente igual a um (1) (1/2)1 = 1/2 51 = 5 31 = 3 2) Expoente igual à zero (0) 50 = 1 60 = 1 70 = 1 Por convenção, resolveu-se que todo número elevado ao número zero, o resultado será igual a 1. Mais Exemplos de fixação da definição: 1) 53 = 5 x 5 x 5 = 125 2) 40 = 1 3) 100 = 1 4) 201 = 20
  47. 47. P á g i n a | 48 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1 3.3.1 PROPRIEDADES DE POTÊNCIAS DIVISÃO DE POTÊNCIA DE MESMA BASE Na operação de divisão de potências de mesma base, é conservada a base comum e subtraem-se os expoentes conforme a ordem o qual eles aparecem no problema. Exemplos de fixação: 1) 24 ÷ 2 = 24-1 = 23 2) 35 ÷ 32 = 35-2 = 32 3) 46 ÷ 43 = 46-3 = 43 Temos então: Im ÷ In = Im-n , I#0 POTÊNCIA COM MESMA BASE: Na Multiplicação SOMA os expoentes e na Divisão DIMINUI os expoentes PRODUTO DE POTÊNCIA DE MESMA BASE Na operação de multiplicação entre potências de mesma base, é conservada a base comum e somam-se os expoentes em qualquer ordem dada no problema. Exemplos de fixação: 1) 24 x 2 = 24+1 = 25 2) 35 x 32 = 35+2 = 37 3) 46 x 43 = 46+3 = 49 Temos então: Im x In = Im+n POTÊNCIA DE POTÊNCIA Podemos elevar uma potência a outra potência. Para se efetuar este cálculo conserva-se a base comum e multiplicam-se os expoentes respectivos. Exemplos de fixação: 1) (23)4 = 212 , pois = 23 x 23 x 23 x 23 2) (32)3 = 36 , pois = 32 x 32 x 32 3) (42)5 = 410 , pois = 42 x 42 x 42 x 42 x 42 Temos então: (In)m = In x m POTÊNCIA DE UM PRODUTO Para se efetuar esta operação de potência de um produto, podemos elevar cada fator a esta potência. Exemplos de fixação: 1) (b5ya3 )4 = b20y4a12 2) (c2d2e5 )2 = c4d4e10 3) (d3a4 )3 = d9a12 Temos então: (I.T)m = I m x T m POTÊNCIA COM EXPOENTE NEGATIVO Toda e qualquer potência que tenha expoente negativo é equivalente a uma FRAÇÃO o qual o numerador é a unidade positiva e o denominador é a mesma potência, porém apresentando o expoente positivo. Exemplos de fixação: 1) 2-4 = 1/24 = 1/16
  48. 48. P á g i n a | 49 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1 2) 3-3 = 1/33 = 1/27 3) 4-2 = 1/42 = 1/16 Temos então: (I)-m = 1/I m I#0 POTÊNCIA DE FRAÇÃO Para se efetuar o cálculo deste tipo de fração, eleva-se o numerador e denominador, respectivamente, a esta potência. 1) (a / b)4 = a4/b4 = b#0 2) (a2 / b4)3 = a6/b12 = b#0 3) (a3 / b2)3 = a9/b6 = b#0 Temos então: (a/b)m = am/bm b #0 POTÊNCIA DE 10 Todas as potências de 10 têm a função de facilitar o cálculo de várias expressões. Para isto guarde bem estas técnicas : 1) Para se elevar 10n (N>0), basta somente escrever a quantidade de zeros da potência a direito do número 1. Exemplos de fixação: a) 104 = 10000 b) 106 = 1000000 c) 107 = 10000000 2) Para se elevar 10-n (N˂0), basta somente escrever a quantidade de zeros da potência a esquerda do número 1, colocando a vírgula depois do primeiro zero que se escreveu. Exemplos de fixação: a) 10-4 = 0,0001 b) 10-6 = 0,000001 c) 10-7 = 0,0000001 3) Decompondo números em potências de 10 Exemplos de fixação (números maiores que 1): a) 300 = 3.100 = 3.102 b) 7000 = 7.1000 = 7.103 c) 10.000 = 1.10000 = 1.104 Exemplos de fixação (números menores que 1): a) 0,004 = 4.0,001 = 4.10-3 b) 0,0008 = 8.0,0001 = 8.10-4 c) 0,00009 = 9.0,00001 = 9.10-5 POTÊNCIA DE NÚMEROS RELATIVOS a) Caso o expoente seja par o resultado dará sempre positivo. Veja: (+2)2 = 4 (-2)4 = 16
  49. 49. P á g i n a | 50 Eletricidade Básica e Segurança – MÓDULO 1 b) Caso o expoente seja impar, o resultado trará sempre o sinal da base da potência. Veja: (+3)3 = 27 (-3)3 = -27 Observação importante: -22 # (-2) 2 , pois -22 = -4 e (-2) 2 = 4. A diferença está que na primeira potência apenas o número 2 está elevado ao quadrado, enquanto que na segunda o sinal e o número 2 estão elevados ao quadrado, tornando o resultado, então, positivo, conforme colocado. BIBILIOGRAFIA AIUB & FILONI. Eletrônica: eletricidade, corrente contínua. 10ª ed., São Paulo: Érica, 2003. CARLOS, KAZUHITO, FUKE. Os Alicerces da Física. Vol 3. 12ª ed. São Paulo: Saraiva, 2009. CAVALCANTI. Fundamentos de Eletrotécnica. 22ª ed. Rio de Janeiro; Freitas Bastos, 2007. FERNANDES. Aprenda Eletricidade. 1ª Edição. 1998 FERNANDES. Introdução à Eletricidade. Apostila. Recife: IBRATEC, 2008. SAAVEDRA FILHO. Apostila de Física Aplicada – Eletricidade Básica. Curitiba: Petrobrás, 2002. SENAI. CST. Elétrica. Eletrotécnica. Apostila. Tubarão: SENAI, 2005. VAN VALKENBURGH. Eletricidade Básica. 1ª ed. São Paulo: Imperial, 2000. Editada em 20/08/2012 por Marcio H. S. Ferreira (Eletrotécnico, Biólogo, Doutorando em Ciências-Botânica). E-mail: marcio.harrison@gmail.com Apostilas, livros e outros materiais didáticos em: < http://www.ebah.com.br/user/AAAAANu4YAK/marcio-harrison-ferreira> A reprodução é livre e se destina a dar base teórica para alunos que iniciam estudos em cursos de formação tecnológico-científica nos quais a Eletricidade Básica seja um componente curricular.

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