1) O documento explica o que é eletricidade, como é gerada e como funciona nos circuitos elétricos e dispositivos. 2) A eletricidade é gerada por meio do movimento de elétrons em geradores e é transmitida por circuitos elétricos através de condutores. 3) A eletricidade pode ser transformada em diferentes formas de energia em diversos dispositivos como luz, calor, movimento e comunicação.

1. Como funciona a eletricidade
por Marshall Brain - traduzido por HowStuffWorks Brasil
Introdução
A eletricidade nos cerca por todos os lados. Para a maioria das
pessoas, a vida moderna seria praticamente impossível sem ela.
Veja aqui alguns exemplos:
• Em todas as partes da casa, você provavelmente encontra
tomadas onde pode ligar todo tipo de eletrodomésticos.
• A maioria dos aparelhos portáteis precisa de baterias, que
produzem uma quantidade variável de eletricidade,
dependendo de seu tamanho.
• Durante uma tempestade, gigantescos "deslocamentos" de
eletricidade, normalmente chamados de relâmpagos, são
disparados do céu.
• Em uma escala muito menor, você pode levar choques de eletricidade estática em dias secos
de inverno.
• É fácil criar eletricidade com a luz do sol usando uma célula solar ou até mesmo criá-la a partir
da energia química do hidrogênio e oxigênio usando uma célula de combustível.
Mas o que é a eletricidade? De onde ela vem e por que pode fazer tantas coisas diferentes?
A eletricidade que obtemos nas tomadas e baterias pode fornecer energia para diferentes tipos de
aparelhos.
• Motores elétricos transformam a eletricidade em movimento.
• Lâmpadas, lâmpadas fluorescentes e LEDs (diodos emissores de luz) transformam a
eletricidade em luz.
• Computadores transformam eletricidade em informação.
• Telefones transformam eletricidade em comunicação.
• TVs transformam eletricidade em imagens.
• Alto-falantes transformam eletricidade em ondas sonoras.
• Armas de choque transformam eletricidade em dor.
• Torradeiras, secadores de cabelos e aquecedores transformam eletricidade em calor.
• Rádios transformam eletricidade em ondas eletromagnéticas que podem viajar milhões de
quilômetros.
• Aparelhos de raio-X transformam eletricidade em raios X.
É difícil imaginar pessoas no mundo moderno vivendo sem eletricidade. Na falta de eletricidade,
voltamos a usar lareiras para obter calor, fogões a lenha para cozinhar, velas para iluminar, réguas de
cálculo para fazer contas mais complicadas e para falar a longa-distância só nos restam cartas e
cartões postais.
A eletricidade começa com elétrons. Se você leu Como funcionam os átomos, sabe que cada átomo
contém um ou mais elétrons. Sabe também que os elétrons têm uma carga negativa.

2. Um átomo em seu modelo mais simples
Em muitos materiais, os elétrons são fortemente ligados aos átomos: madeira, vidro, plástico, cerâmica,
ar, algodão, todos são exemplos disso. Como os elétrons não se movem, esses materiais quase não
conduzem eletricidade. São o que chamamos de isolantes elétricos.
Por outro lado, a maioria dos metais têm elétrons que podem se separar de seus átomos e se mover.
Estes são chamados elétrons livres. Ouro, prata, cobre, alumínio e ferro, entre outros, contêm elétrons
livres. Eles ajudam a eletricidade a fluir por esses materiais, que são conhecidos como condutores
elétricos, por conduzirem eletricidade. Os elétrons em movimento transmitem energia elétrica de um
ponto a outro.
Geradores
A eletricidade precisa de um condutor para se mover. Assim como é
necessário algo para fazê-la fluir através do condutor. Uma maneira de
fazer com que a eletricidade seja conduzida é usar um gerador. Os
geradores usam um ímã para fazer os elétrons se moverem.
Há uma conexão explícita entre eletricidade e magnetismo. Se você
deixar os elétrons se moverem por um fio, eles criam um campo
magnético ao redor dele (veja Como funcionam os motores elétricos e
Como funcionam os eletroímãs para mais detalhes). De maneira similar,
se você mover um ímã perto de um fio, o campo magnético fará com
que seus elétrons se movam.
Um gerador é um aparelho simples que move um ímã perto de um fio para criar um fluxo estável de
elétrons.

3. Uma maneira simples de pensar em um gerador é imaginá-lo atuando como uma bomba d'água. Ao
invés de água, o gerador usa o ímã para produzir elétrons. Isso é uma simplificação exagerada, mas
uma analogia útil.
Há duas coisas que uma bomba d'água pode fazer com a água:
1. Mover um certo número de moléculas de água.
2. Aplicar uma certa pressão sobre as moléculas de água.
Da mesma maneira, o ímã em um gerador pode:
1. Deslocar um certo número de elétrons.
2. Aplicar uma certa "pressão" sobre os elétrons.
Em um circuito elétrico, o número de elétrons em movimento é chamado amperagem ou corrente, que
é medida em ampères. A "pressão" sobre os elétrons é chamada voltagem e é medida em volts. Por
isso, você pode ouvir alguém dizer: "se você girar o gerador a 1.000 rpm, pode produzir 1 ampère em
uma tensão de 6 volts". Um ampere é o número de elétrons em movimento (fisicamente, 1 ampère
significa que 6,24 x 1018 elétrons se movem por um fio a cada segundo). A voltagem, por sua vez, é a
quantidade de pressão sobre esses elétrons.
Circuitos elétricos
Independentemente de estar usando uma bateria, uma célula de combustível ou uma célula solar para
produzir eletricidade, há três coisas que permanecem as mesmas:
• A fonte de eletricidade terá dois terminais: um positivo e um
negativo.
• A fonte de eletricidade (mesmo sendo um gerador, bateria,
etc.) vai tentar deslocar elétrons para fora de seu terminal
negativo com uma certa voltagem. Por exemplo, uma pilha
AA desloca elétrons a 1,5 volts.
• Os elétrons precisam fluir do terminal negativo para o
terminal positivo através de um fio de cobre ou outro
condutor. Quando há um caminho que vai do terminal
negativo para o positivo, há um circuito e elétrons podem
correr pelo fio.
• Você pode conectar um dispositivo de qualquer tipo (uma lâmpada, um motor, uma TV, etc.)
no meio do circuito. A fonte de eletricidade vai fornecer energia para o dispositivo e este, por
sua vez, irá fazer seu trabalho (criar luz, girar um eixo, gerar imagens, etc.).
Circuitos elétricos podem ser bastante complexos. Mas você sempre terá uma fonte de eletricidade
(uma bateria, etc.), um dispositivo (lâmpada, motor, etc.), e dois fios para carregar eletricidade entre a
bateria e o dispositivo. Os elétrons se movem da fonte para o dispositivo, e novamente de volta à fonte.
Os elétrons em movimento possuem energia. E, movendo-se de um ponto a outro, podem fazer muitos
trabalhos. Em uma lâmpada incandescente, por exemplo, a energia dos elétrons é usada para gerar
calor e o calor cria luz. Em um motor elétrico, a energia nos elétrons cria um campo magnético e este
campo pode interagir com outros ímãs (por atração e repulsão magnéticas) para criar movimento. Cada
aparelho elétrico usa a energia dos elétrons de alguma maneira para criar um efeito colateral útil.
E os relâmpagos?
Se o ar é um isolante, então como um
relâmpago pode sair de uma nuvem
para o solo através de um material não
-condutor? No caso dos relâmpagos,
há tanta energia elétrica armazenada
entre a nuvem e o solo que, em algum
momento, a energia consegue
destacar elétrons dos átomos no ar.
Assim que esse processo começa, o ar
se torna um plasma (um estado
separado de matéria onde há muitos
elétrons livres criados por calor ou alta
Imagem cedida pela NASA
voltagem - veja Como funciona o
cortador de plasma para saber mais sobre esse estado). Assim que se
transforma em plasma, o ar pode facilmente conduzir eletricidade com os

4. elétrons livres e o relâmpago acontece através desse condutor de
plasma.
Esse mesmo processo permite que uma faísca passe pelos condutores
de uma vela de ignição ou de um arma de choque e também carregue
eletricidade através de um tubo fluorescente.
Voltagem, corrente e resistência
Leve em consideração uma tomada de 120 volts e imagine que você
liga um aquecedor de ambientes nessa tomada. Meça a quantidade de
corrente fluindo da tomada para o aquecedor, e você verá que são 10
ampères. Isso significa que é um aquecedor de 1.200 watts.
Volts * ampères = watts
Então 120 volts * 10 amps = 1.200 watts.
Isso serve para qualquer aparelho elétrico. Se você conecta uma
torradeira e ela usa 5 ampères, é uma torradeira de 600 watts. Se você
conecta uma lâmpada e ela consome 1/2 ampère, é uma lâmpada de 60 watts.
Vamos supor que você ligue o aquecedor de ambientes, saia e observe o medidor de força. O objetivo
do medidor de força é medir a quantidade de eletricidade utilizada em sua casa para que a companhia
de luz possa cobrá-lo. Vamos supor que mais nada na casa esteja ligado, de maneira que o medidor
esteja medindo apenas a eletricidade usada pelo aquecedor.
Seu aquecedor está usando 1.200 watts. Isto é 1,2 kilowatts, um kilowatt é 1.000 watts. Se você deixar
o aquecedor ligado por uma hora, vai consumir 1,2 quilowatt/hora de força. Se a companhia de luz
cobrar 10 centavos por quilowatt-hora, então sua conta será de 12 centavos por cada hora de uso do
aquecedor.
1.2 quilowatts * 1 hora = 1.2 quilowatt-hora
1.2 quilowatt-hora * 10 centavos por quilowatt-hora = 12 centavos
Da mesma maneira, se você tiver uma lâmpada de 100 watts e deixá-la ligada por 10 reais horas, vai
consumir 1 quilowatt-hora (100 watts * 10 horas = 1 quilowatt-hora).
Se você tem uma bomba de calor de 20.000 watts e a deixa ligada por cinco horas todos os dias, vai
consumir 100 quilowatts-hora por dia (20 quilowatts * 5 horas = 100 quilowatt-hora) ou 10 dólares de luz
por dia se um quilowatt-hora custar 10 centavos. Se fizer isso por um mês, sua bomba de calor custa
(30 * R$ 10,00) R$ 300,00 por mês. É por isso que sua conta de luz fica tão alta quando o clima está
muito frio. A bomba de calor consome muita energia.
As três unidades mais básicas em eletricidade são voltagem (V), corrente (I) e resistência (r). Como
discutido antes, a voltagem é medida em volts, e a corrente é medida em ampères. A resistência é
medida em ohms.
Podemos continuar com a 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.
Há uma equação básica em engenharia elétrica que diz como os três termos são relacionados. Ela
afirma que a corrente é igual a voltagem dividida pela resistência.
I = V/r
Vamos supor que você tenha um tanque de água pressurizada conectado a uma mangueira que está
sendo usada para molhar o jardim. O que acontece se você aumentar a pressão no tanque? Pode-se
supor que isso fará sair mais água da mangueira. O mesmo acontece em um sistema elétrico:
aumentar a voltagem vai fazer mais corrente fluir.
Suponhamos que você aumente o diâmetro da mangueira e de todos os ajustes do tanque. Sabe que
provavelmente isso também fará sair mais água da mangueira. É o mesmo que diminuir a resistência
em um sistema elétrico, pois aumenta o fluxo de corrente.

5. Quando você olha para uma lâmpada incandescente normal, pode ver fisicamente essa analogia da
água em ação. O filamento da lâmpada é um pedaço de fio muito fino. Este fio causa resistência ao
fluxo de elétrons. Você pode calcular a resistência do fio com sua equação específica.
Vamos supor que você tenha uma lâmpada de 120 watts ligada em uma tomada. A voltagem é 120 volts
e a lâmpada de 120 watts tem 1 ampère correndo através dela. Você poderá calcular a resistência do
filamento reorganizando a equação: r = V/I. A resistência será então de 120 ohms. Caso seja uma
lâmpada de 60 watts, a resistência irá para 240 ohms.
Corrente contínua x corrente alternada
Baterias, células de combustível e células solares produzem algo chamado corrente contínua (CC). Os
terminais de uma bateria são, respectivamente, positivo e negativo. A corrente contínua sempre flui no
mesmo sentido entre eles (lembre-se que a corrente se desloca em sentido oposto ao dos elétrons).
A força que vem de uma usina de energia, por outro lado, é chamada corrente alternada (CA). O
sentido da corrente reverte, ou alterna, 60 vezes por segundo (nos EUA) ou 50 vezes por segundo (na
Europa, por exemplo). A energia elétrica que está disponível nas tomadas dos Estados Unidos é de 120
volts, e com 60 ciclos para a CA.
A grande vantagem da corrente alternada para a rede elétrica é o fato de ser relativamente fácil mudar a
voltagem, usando um aparelho chamado transformador. Com o uso de voltagens muito altas para
transmitir energia para longas distâncias, as companhias de luz economizam muito dinheiro. É assim
que isso funciona.
Supondo que você tenha uma usina de energia que produza 1 milhão de watts de potência, uma
maneira de transmitir essa potência seria enviar 1 milhão de ampères a 1 volt. Outra maneira seria
enviar 1 ampère a 1 milhão de volts. Enviar 1 ampère exige apenas um fio fino e pouca energia é
perdida na forma de calor durante a transmissão. O envio de 1 milhão de ampères exigiria um fio
enorme.
Então, para transmissão de energia, as companhias de luz utilizam voltagens muito altas para
transmissão (por exemplo 1 milhão de volts), depois diminuem novamente para voltagens mais baixas
para a distribuição (por exemplo 1.000 volts) e, finalmente, diminuem para 120 volts dentro da casa, por
segurança (veja Como funcionam as redes elétricas para mais detalhes).
Fio terra
Quando o assunto é eletricidade, você sempre ouve falar do uso do fio terra, ou simplesmente terra.
Por exemplo, uma informação no gerador elétrico dirá: "certifique-se de conectar um fio terra antes de
usar" ou "não use sem aterramento apropriado".
Acontece que a companhia elétrica usa um dos fios do sistema de força ligado à terra. Ela é um
excelente condutor, além de ser um ótimo caminho para o retorno dos elétrons. Aterramento na rede de
distribuição elétrica, corresponde ao contato com a terra propriamente dita ou com o que estiver sob o
solo.
O sistema de distribuição de força conecta-se com solo muitas vezes. Por exemplo, nesta foto você
pode ver que um dos fios é destacado como um fio terra.

6. Na foto abaixo, o fio exposto, vindo pela lateral do poste, conecta o fio terra aéreo diretamente ao
chão.
Todos os postes de eletricidade no planeta têm um fio como esse. Se puder acompanhar a companhia
de luz instalando um novo poste, verá que a ponta deste fio é grampeada em uma bobina na base do
poste. Essa bobina fica em contado direto com o solo quando o poste é instalado e é enterrada de 1,8 a
3 m embaixo da terra. Se você examinar um poste cuidadosamente, verá que os fios terra entre os
postes (e normalmente entre os fios de sustentação) estão ligados a essa conexão direta ao chão.
A eletricidade pode ser usada de muitas maneiras diferentes. Confira os links na próxima página para
explorar outras aplicações.