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Eletricidade básica
automotiva
Eletromecânica automotiva - Eletricidade
Eletricidade básica automotiva
Eletromecânica automotiva - Eletricidade
Eletricidade básica automotiva
Rio de Janeiro
2001
Federação das Indústrias do Estado do Rio de Janeiro
Eduardo Eugênio Gouvêa Vieira
Presidente
Diretoria Corporativa Operacional
Augusto César Franco de Alencar
Diretor
SENAI - Rio de Janeiro
Paulo Roberto Gaspar Domingues
Diretor Regional do SENAI - RJ
Diretoria de Educação
Regina Maria de Fátima Torres
Diretora
Gerência de Educação Profissional
Luis Roberto Arruda
Gerente
Eletromecânica automotiva - Eletricidade
Eletricidade básica automotiva
SENAI
©2001
SENAI - Rio de Janeiro
Diretoria de Educação
Gerência de Educação Profissional
Ficha Técnica
Gerência de Educação Profissional Luis Roberto Arruda
Gerência de Produto Automotivo Darci Pereira Garios
Coordenação Vera Regina Costa Abreu
Elaboração Almir Pires dos Santos
Jaime José Gomes Moreira
Fábio Barreto de Abreu
Revisão gramatical e editorial Izabel Maria de Freitas Sodré
Projeto gráfico Emerson Gonçalves Moreira
Hugo Norte
Colaboração (Gerência de Produto Automotivo) Denver Brasil Pessôa Ramos
Sílvio Romero Soares de Souza
SENAI - Rio de Janeiro
GEP - Gerência de Educação Profissional
Rua Mariz e Barros, 678 - Tijuca
20270-002 - Rio de Janeiro - RJ
Tel: (21) 2587-1121
Fax: (21) 2254-2884
http://www.rj.senai.br
VOL I
Eletricidade
Sumário
Apresentação
Uma palavra inicial
01
Eletricidadebásicaautomotiva
Introdução
Fundamentos da eletricidade 19
Definições
Eletricidade 22
Tipos
Tipos de corrente elétrica
Grandezas elétricas 24
Conceituação
Corrente elétrica
Tensão elétrica
Resistência elétrica
Potência elétrica
Unidades e símbolos elétricos
Circuito elétrico 26
Tipos de circuito
VOL I
Eletricidade
Lei de Ohm 27
Fusível
Magnetismo 29
Ímãs
Pólo magnético
Campo magnético
Força magnética
Linhas de força
Eletromagnetismo 30
Motor elétrico/gerador
Bibliografia 31
9
SENAI-RJ
Apresentação
A dinâmica social dos tempos de
globalização exige dos profissionais
atualização constante. Mesmo as áreas
tecnológicas de ponta ficam obsoletas em
ciclos cada vez mais curtos, trazendo
desafios que são renovados a cada dia e
tendo como conseqüência para a educa-
ção a necessidade de encontrar novas e
rápidas respostas.
Nesse cenário impõe-se a educação
continuada,exigindo que os profissionais
busquem atualização constante, durante
toda a sua vida – e os docentes e alunos
do SENAI/RJ incluem-se nessas novas
demandas sociais.
É preciso, pois, promover, tanto para
docentes como para alunos da Educação
Profissional, as condições que propiciem
o desenvolvimento de novas formas de
ensinar e de aprender, favorecendo o
trabalho de equipe, a pesquisa, a inicia-
tiva e a criatividade, entre outros,
ampliando suas possibilidades de atuar
com autonomia, de forma competente.
Assim, não cabe mais a utilização de
materiais didáticos únicos e que não
apresentam flexibilidade. Este material
constitui-se numa base de dados a ser
consultada pelos docentes e alunos,
uma dentre várias fontes que podem
ser usadas.
10
SENAI-RJ
Portanto, aos dados aqui apresen-
tados é preciso somar outros, resul-
tantes de pesquisas realizadas por
docentes e alunos, bem como é impor-
tante propiciar situações de apren-
dizagem estimulantes e desafiadoras.
Reforça essa indicação a constatação
de que também na área de Eletrome-
cânica Automotiva ocorrem rápidas
mudanças, com evolução constante dos
modelos de automóveis, que é necessário
acompanhar, buscando atualização em
fontes diversificadas, principalmente nos
Manuais de Uso e de Reparações que
acompanham os modelos.
11
SENAI-RJ
Uma palavra inicial
Meio ambiente...
Saúde e segurança no trabalho...
O que é que nós temos a ver com isso?
Antes de iniciarmos o estudo deste material, há dois pontos que
merecem destaque: a relação entre o processo produtivo e o meio
ambiente; e a questão da saúde e segurança no trabalho.
As indústrias e os negócios são a base da economia moderna.
Produzemosbenseserviçosnecessários,edãoacessoaempregoerenda;
mas, para atender a essas necessidades, precisam usar recursos e
matérias-primas.Osimpactosnomeioambientemuitofreqüentemente
decorrem do tipo de indústria existente no local, do que ela produz e,
principalmente, de como produz.
É preciso entender que todas as atividades humanas transformam
o ambiente. Estamos sempre retirando materiais da natureza,
transformando-os e depois jogando o que “sobra” de volta ao ambiente
natural. Ao retirar do meio ambiente os materiais necessários para
produzir bens, altera-se o equilíbrio dos ecossistemas e arrisca-se ao
esgotamento de diversos recursos naturais que não são renováveis ou,
quandoosão,têmsuarenovaçãoprejudicadapelavelocidadedaextração,
superior à capacidade da natureza para se recompor. É necessário fazer
planos de curto e longo prazo, para diminuir os impactos que o processo
produtivo causa na natureza. Além disso, as indústrias precisam se
preocupar com a recomposição da paisagem e ter em mente a saúde dos
seus trabalhadores e da população que vive ao redor dessas indústrias.
Com o crescimento da industrialização e a sua concentração em
determinadas áreas, o problema da poluição aumentou e se intensificou.
A questão da poluição do ar e da água é bastante complexa, pois as
emissõespoluentesseespalhamdeumpontofixoparaumagranderegião,
dependendo dos ventos, do curso da água e das demais condições
ambientais,tornandodifícillocalizar,comprecisão,aorigemdoproblema.
No entanto, é importante repetir que, quando as indústrias depositam
no solo os resíduos, quando lançam efluentes sem tratamento em rios,
lagoas e demais corpos hídricos, causam danos ao meio ambiente.
Ousoindiscriminadodosrecursosnaturaiseacontínuaacumulação
de lixo mostram a falha básica de nosso sistema produtivo: ele opera em
linha reta. Extraem-se as matérias-primas através de processos de
produçãodesperdiçadoresequeproduzemsubprodutostóxicos.Fabricam-
se produtos de utilidade limitada que, finalmente, viram lixo, o qual se
acumula nos aterros. Produzir, consumir e dispensar bens desta forma,
obviamente, não é sustentável.
12
SENAI-RJ
Enquantoosresíduosnaturais(quenãopodem,propriamente,ser
chamados de “lixo”) são absorvidos e reaproveitados pela natureza, a
maioriadosresíduosdeixadospelasindústriasnãotemaproveitamento
para qualquer espécie de organismo vivo e, para alguns, pode até ser
fatal. O meio ambiente pode absorver resíduos, redistribuí-los e
transformá-los.Mas,damesmaformaqueaTerrapossuiumacapacidade
limitada de produzir recursos renováveis, sua capacidade de receber
resíduostambémérestrita,eadereceberresíduostóxicospraticamente
não existe.
Ganha força, atualmente, a idéia de que as empresas devem ter
procedimentos éticos que considerem a preservação do ambiente como
uma parte de sua missão. Isto quer dizer que se devem adotar práticas
queincluamtalpreocupação,introduzindoprocessosquereduzamouso
de matérias-primas e energia, diminuam os resíduos e impeçam a
poluição.
Cada indústria tem suas próprias características. Mas já sabemos
que a conservação de recursos é importante. Deve haver crescente
preocupação com a qualidade, durabilidade, possibilidade de conserto e
vida útil dos produtos.
Asempresasprecisamnãosócontinuarreduzindoapoluição,como
também buscar novas formas de economizar energia, melhorar os
efluentes, reduzir a poluição, o lixo, o uso de matérias-primas. Reciclar e
conservar energia são atitudes essenciais no mundo contemporâneo.
É difícil ter uma visão única que seja útil para todas as empresas.
Cadaumaenfrentadesafiosdiferentesepodesebeneficiardesuaprópria
visão de futuro. Ao olhar para o futuro, nós (o público, as empresas, as
cidades e as nações) podemos decidir quais alternativas são mais
desejáveis e trabalhar com elas.
Infelizmente,tantoosindivíduosquantoasinstituiçõessómudarão
as suas práticas quando acreditarem que seu novo comportamento lhes
trará benefícios — sejam estes financeiros, para sua reputação ou para
suasegurança.
A mudança nos hábitos não é uma coisa que possa ser imposta.
Deve ser uma escolha de pessoas bem-informadas a favor de bens e
serviços sustentáveis. A tarefa é criar condições que melhorem a
capacidade de as pessoas escolherem, usarem e disporem de bens e
serviços de forma sustentável.
Alémdosimpactoscausadosnanatureza,diversossãoosmalefícios
à saúde humana provocados pela poluição do ar, dos rios e mares, assim
como são inerentes aos processos produtivos alguns riscos à saúde e
segurança do trabalhador. Atualmente, acidente do trabalho é uma
13
SENAI-RJ
questão que preocupa os empregadores, empregados e governantes, e as
conseqüências acabam afetando a todos.
De um lado, é necessário que os trabalhadores adotem um
comportamentoseguronotrabalho,usandoosequipamentosdeproteção
individual e coletiva, de outro, cabe aos empregadores prover a empresa
com esses equipamentos, orientar quanto ao seu uso, fiscalizar as
condições da cadeia produtiva e a adequação dos equipamentos de
proteção.
A redução do número de acidentes só será possível à medida que
cadaum–trabalhador, patrão e governo – assuma, em todas as situações,
atitudes preventivas, capazes de resguardar a segurança de todos.
Deve-se considerar,também,quecadaindústriapossuiumsistema
produtivo próprio, e, portanto, é necessário analisá-lo em sua
especificidade, para determinar seu impacto sobre o meio ambiente,
sobre a saúde e os riscos que o sistema oferece à segurança dos
trabalhadores, propondo alternativas que possam levar à melhoria de
condições de vida para todos.
Da conscientização, partimos para a ação: cresce, cada vez mais, o
númerodepaíses,empresaseindivíduosque,jáestandoconscientizados
acerca dessas questões, vêm desenvolvendo ações que contribuem para
proteger o meio ambiente e cuidar da nossa saúde. Mas, isso ainda não é
suficiente... faz-se preciso ampliar tais ações, e a educação é um valioso
recurso que pode e deve ser usado em tal direção. Assim, iniciamos este
material conversando com você sobre o meio ambiente, saúde e
segurança no trabalho, lembrando que, no seu exercício profissional
diário, você deve agir de forma harmoniosa com o ambiente, zelando
também pela segurança e saúde de todos no trabalho.
Tente responder à pergunta que inicia este texto: meio ambiente, a
saúde e a segurança no trabalho – o que é que eu tenho a ver com isso?
Depois, é partir para a ação. Cada um de nós é responsável. Vamos fazer
a nossa parte?
Eletricidade
básica
automotiva
01
17
SENAI-RJ
Introdução
Anatureza da força elétrica é muito
difícil de ser visualizada, mas é
facilmente observável quanto aos seus
efeitos. A eletricidade produz resultados
perfeitamente previsíveis.
Ao longo dos anos, vários cientistas
descobriram que a eletricidade parece se
comportar de maneira constante e previ-
sível em dadas situações, ou quando
sujeita a determinadas condições.
Observaram e descreveram as caracte-
rísticas da corrente elétrica, sob a forma
de regras. Estas regras recebem comu-
mente o nome de leis. Pelo aprendizado
das regras ou leis aplicáveis ao com-
portamento da eletricidade, você terá
aprendido eletricidade.
19
SENAI-RJ
elétron
núcleo
(prótons e
nêutrons)
H HO
H2
O – molécula de água
Definições
Para compreender melhor a ele-
tricidade, vejamos as seguintes defi-
nições:
Matéria
Étodasubstânciasólida,líquidaou
gasosa que ocupa lugar no espaço.
Molécula
É a menor partícula, na qual deve-
mos dividir uma matéria, sem que esta
perca suas propriedades básicas.
Átomo
São partículas infinitamente pe-
quenas que constituem a molécula.
Énoátomoquesedáomovimento
eletrônico.
Constituição
O átomo se constitui de
• prótons (cargas elétricas positivas)
• nêutrons (cargas nulas)
• elétrons(cargaselétricasnegativas)
Os elétrons giram ao redor do
núcleo. (prótons e nêutrons). (fig. 1)
Regiões
O átomo é configurado por duas
regiões:
· Região central ou núcleo
· Região periférica ou orbital (ele-
trosfera), onde as órbitas são produzidas
pelo giro dos elétrons em alta velo-
cidade. (fig. 2)
Fundamentosdaeletricidade
Os átomos podem ter uma ou
várias órbitas, dependendo do seu
número de elétrons, sendo que cada
órbita contém um número específico de
elétrons. (fig. 3)
fig. 1
Átomo
órbita
núcleo
elétron
orbital
nêutron
próton
fig. 2
Q
P
O
N
M
L
K 2
8
18
32
18
2
letras de
identificação
das órbitas nº máximo
de elétrons
por órbita
32
fig. 3
20
SENAI-RJ
Íons
Todososelétronspodemserremo-
vidosdeseusátomosbastando,paraisso,
alterar,atravésdaaplicaçãodeumaforça
externa, o equilíbrio entre as forças
centrífuga e centrípeta que os mantém
em suas órbitas.
A remoção dos elétrons de suas
órbitas provoca o desequilíbrio elétrico
do átomo. Como os elétrons possuem
cargas negativas, o átomo se tornará
eletricamente positivo.
Os elétrons livres são elétrons das
órbitas externas dos átomos, prin-
cipalmente os da última órbita. Esses
elétrons são removidos com relativa
facilidade.
A teoria eletrônica estuda o átomo
só no aspecto da sua eletrosfera (região
periférica ou orbital), nunca alterando o
seu núcleo.
A parte da Física que estuda a
alteração do núcleo do átomo é a física
nuclear.
Os átomos no estado natural são
sempre eletricamente neutros, isto é, o
número de cargas positivas é igual ao
número de cargas negativas (nº de
prótons = nº de elétrons). Quando esses
números são diferentes, aparecem os
íons, átomos eletricamente desequi-
librados, pois perderam ou receberam
elétrons através de uma força externa.
Os íons são classificados em posi-
tivos e negativos.
Cátions
Sãoátomosqueperderamelétrons
(íons positivos).
Ânions
São átomos que receberam elé-
trons (íons negativos).
Número atômico
Cada elemento pode ser iden-
tificado por seu número atômico, que é
o número de prótons existentes no
núcleo deste elemento. Por exemplo, o
número atômico do hidrogênio é 1, do
oxigênio é 8, do urânio é 92 e do cobre é
29, o que significa dizer que tais elemen-
tos possuem 1, 8, 92 e 29 prótons,
respectivamente.
Cada elemento possui o seu nú-
mero atômico. No espaço, existem mais
de 100 elementos diferentes com seus
respectivos números atômicos. (fig. 4)
fig. 4
próton
elétron
hidrogênio urânio átomo de cobre
As características elétricas de um
elemento, em grande parte, são deter-
minadaspelonúmerodeelétronsdesua
camada mais externa.
Elementos que contêm menos de
4 elétrons na última camada são geral-
mente classificados como bons condu-
tores de eletricidade, com graus vari-
áveis de condutibilidade entre si. (fig. 5)
Os elementos que contêm mais de 4
elétrons na última camada são maus
condutores de eletricidade, e são cha-
madosdeisolantesoudielétricos.Osque
contém4elétronsnaúltimacamadasão
classificados como semicondutores.
(fig. 5)
fig. 5
átomo de alumíno átomo de prata
21
SENAI-RJ
Semicondutores
São materiais que, dependendo da
utilização, são ou não condutores.
Condutores
São os componentes responsáveis
pelo transporte da corrente elétrica.
Normalmente são fios de metal, cobre
ou alumínio.
Todos os metais, geralmente, são
bons condutores de eletricidade. Isto
decorre da facilidade de os elétrons se
liberarem. No entanto, alguns metais
conduzem a eletricidade melhor que
outros, característica esta da resistência
de cada tipo de material.
Resistência
Os condutores oferecem alguma
dificuldade ou resistência elétrica ao
fluxo da corrente. Esta resistência
resulta de dois fatores:
1. cada átomo resiste à remoção de
elétrons devido à atração exercida nos
elétrons pelos prótons do núcleo;
2. as infinitas colisões que ocorrem
entre os elétrons, à medida que se
movem através do condutor, repre-
sentam resistência elétrica e conse-
qüentemente provocam elevação da
temperatura.
Os fatores que influem na resis-
tência da passagem dos elétrons no
condutor estão ligados à temperatura,
diâmetro ou seção, natureza (material)
e comprimento do condutor.
Obs.: Resistência elétrica como
unidade elétrica será tratada adiante.
22
SENAI-RJ
Os átomos são eletricamente neu-
tros, considerando-se que as cargas de
prótons (+) e elétrons (-) são iguais em
módulos.
Um fio de cobre, por exemplo,
contém uma infinidade de átomos.
Colocando-se uma carga positiva e outra
negativa em cada extremidade do
condutor, o elétron de um átomo pró-
ximodaextremidadepositivadofioserá
atraído pela carga positiva, aban-donan-
do seu átomo, que ficará positivamente
carregado, porque liberou um elétron, e
exerceráumaforçadeatraçãonoelétron
do átomo vizinho. Este dará seu elétron
e,simultaneamente,colheráumelétron
do outro vizinho. (fig. 6)
Tipos
Eletricidade estática
É a eletricidade que envolve cargas
elétricas paradas. É gerada por atrito,
pela perda de elétrons durante o fric-
cionamento.
Eletricidade dinâmica
Éofluxodeelétronsatravésdeum
condutor. Para que este fenômeno
ocorra, é necessário, no mínimo, uma
fonte de energia, um consumidor e os
condutores fechando o circuito. (fig. 7)
Eletricidade
O efeito de deslocamento de elé-
trons continuará, enquanto forem
mantidas as cargas positivas e negativas
nas extremidades deste fio. Portanto,
pode-se dizer que a eletricidade é o fluxo
de elétrons de átomo a átomo num
condutor.É,pois,atravésdodesequílibro
do átomo, que, forçosamente, se dará o
movimento de elétrons. Este movi-
mento é chamado de eletricidade.
Tipos de corrente
elétrica
Corrente alternada
É a corrente em que o fluxo de
elétrons alterna periodicamente seu
sentido. É utilizada normalmente em
fig. 6
fio de cobre
fluxo de elétrons
carga positiva carga negativa
fig. 7
condutoresfonte de
energia
consumidor
23
SENAI-RJ
sistemas residenciais e industriais.
(fig. 8)
fig. 8
I = Corrente em Ampère (A)
T+ Unidade de tempo em segundos (S)
I (A)
O
amplitude
T (S)
período
Corrente contínua
É a corrente em que o fluxo de
elétrons mantém sentido constante ao
longo do tempo. É utilizada normal-
mentenossistemaselétricosveiculares.
(fig. 9)
fig. 9
I (A)
T (s)
24
SENAI-RJ
Conceituação
Grandeza é tudo aquilo que pode
ser medido.
Grandezas elétricas são as que
envolvemefeitoselétricos,ouainda,que
contribuem ou interferem nesses
efeitos. As mais importantes para esse
estudo são:
Corrente elétrica
Toda vez que houver um dese-
quilíbrio elétrico num material, haverá
deslocamento de elétrons. A esse fluxo
de elétrons dar-se-á o nome de corrente
elétrica, cuja unidade de medida é o
coulomb (C).
1 coulomb é igual a 6,25 x 1018
elétrons, ou seja, 6250000000000000000
(seis quintilhões e duzentos e cinqüenta
quatrilhões) de elétrons.
Quando circularem 6,25 x 1018
elétrons por um condutor, dir-se-á que
estácirculandoumacorrenteelétricade
1 coulomb.
O coulomb não é, porém, uma
unidade muito usada na área auto-
mobilística, pois, com ele, não se faz a
medição da intensidade em relação ao
tempo. Para se poder medir e comparar
a corrente elétrica, houve a necessidade
de se medir a intensidade de corrente
em relação ao tempo.
Criou-se, em conseqüência, uma
outra unidade, o ampère, que é repre-
sentado pela letra (A) e equivale a 1
coulomb por segundo.
1A=1 coulomb/seg ou,
1A = 1C/s
A corrente elétrica é, portanto, o
fluxodeelétronsporsegundoatravésdo
condutor.
Tensão elétrica
É a diferença de potencial entre
dois pontos em um circuito. Para que os
elétrons se desloquem através de um
condutor, é necessária uma força ou
pressão que impulsione esses elétrons.
Essa força é chamada de tensão.
Estabelecendo um paralelo entre
uma bateria e uma caixa d’água, veri-
ficamos que a caixa d’água fornece água
sob pressão, enquanto que a bateria
estabeleceadiferençadepotencialentre
dois pontos de um circuito, empurrando
os elétrons através dos condutores. (fig.
10)
Grandezaselétricas
Resistência elétrica
É definida pela oposição oferecida
por uma substância ou material à
passagem de corrente elétrica. Assim
como um redutor hidráulico reduz o
fluxo de água em uma tubulação, a
resistência elétrica também limita a
corrente elétrica. (fig. 11)
diferença
de potencial
gravitacional
diferença
de potencial
elétrico
fig. 10
25
SENAI-RJ
Potência elétrica
É a medida do trabalho elétrico
realizado num determinado tempo.
Como é uma grandeza, a potência
elétrica pode ser medida. Sua unidade
padrão que é o Watt. (W).
Unidades e símbolos
elétricos
Observe o quadro a seguir.
fig. 11
resistência
água
M
26
SENAI-RJ
rádio
interruptor
fechado
Dá-se esse nome ao caminho que a
corrente elétrica faz para executar um
trabalho. Para obtermos um circuito
completo, devemos ter, no mínimo,
uma fonte de energia (bateria), um
consumidor (lâmpada) e o condutor
(fio).
Tipos de circuito
Circuito em série—nestecircuito,
a corrente elétrica tem apenas um
caminho, passando por todos os com-
ponentes. Se um deles for interrom-
pido, não haverá passagem de corrente
e o circuito não funcionará. (fig. 12)
Circuitoelétrico
fig. 12
Circuito em série
Circuito paralelo — neste circuito
a corrente elétrica tem mais de um
caminhoaseguir.Seumcomponentefor
interrompido (queimar), o circuito
continuará funcionando. (fig.13)
fig. 13
Circuito paralelo
Circuito misto - é o circuito for-
mado pela combinação de dois ou mais
circuitos, em série e paralelo. (fig.14)
rádio
interruptor
bateria
lâmpada
fig. 14
Circuito misto
27
SENAI-RJ
Req=3? ????? ????? ?????
Req = 13?
É a relação matemática das gran-
dezas elétricas, expressa por uma
fórmula. As grandezas elétricas se
relacionam entre si de maneira bas-
tante simples. Esta relação é chamada
de Lei de Ohm, em homenagem ao
primeiro físico que a estudou. Várias de
suas aplicações são executadas por nós
diariamente, como se vê abaixo:
A tensão, no circuito em série, é a
soma das quedas de tensão em cada
componente do circuito e é igual à
tensão da fonte (bateria). (fig.16)
Lei de Ohm
A corrente, no circuito paralelo, é
igualàsomadascorrentesemcadaramo
docircuito.Váriasviasdepassagempos-
sibilitam a passagem de mais corrente.
(fig. 17)
A corrente (amperagem), num
circuito em série, é a mesma em qual-
quer ponto do circuito, independente do
valor de cada resistência.
fig. 18
6 ? Req1
=6?
Req2
= =
6 + 6 12
6 X 6 36
Req
2
=3?
Req = =
6 + 3 9
6 X 3 18
Req=2?
6? Req
2
=3?
Req=2?
Então o circuito resumido para cálculo, torna-se:
Se então conhecermos os valores
de no mínimo duas grandezas, chega-
remos ao resultado da terceira. Ou seja:
A resistência equivalente (Req), ou
total num circuito em série, é igual à
soma de todas as resistências. (fig.15)
P=V . I
I =P ÷ V
V =P ÷
I
P
V I
V=I . R
I =V ÷ R
R=V ÷ I
V
I R
V=tensão
R=resistência
I=corrente
P=potência elétrica
V=tensão
I=corrente
fig. 15
fig. 16
4V + 5V +3V = 12V
Porém a tensão, no circuito em
paralelo, é a mesma da fonte (bateria).
(fig.18)
fig. 17
I
t
= 2A + 5A + 2 A
I
t
= 9A
I
t
= ?
6 ?
28
SENAI-RJ
fig. 19
Fusível
Componente cuja finalidade é
proteger o sistema elétrico contra
curtos–circuitos ou sobrecargas. Funde-
-se quando a corrente circulante atinge
um limite acima do tolerável, inter-
rompendo o circuito.
Ao se dimensionar um fusível,
deve-se conhecer a corrente que circula-
rá pelo circuito, e escolher, então, um
com capacidade 25 a 50% maior que a
corrente do circuito.
Resumo da Lei de Ohm
As relações entre potência, tensão,
corrente e resistência estão no dia-
gramaabaixo.Observando-sequeasduas
principais são :
V = R x I e
P = V x I,
chegaremos com facilidade a qualquer
de suas derivações. (fig.19)
29
SENAI-RJ
Magnetismo – é a propriedade que
certas substâncias possuem de atrair
materiaisferrosos.Estassubstânciassão
chamadas de ímãs.
Ímãs
Os ímãs podem ter a propriedade
magnética por tempo indeterminado
(longoperíodo),oudeformatemporária
(duração limitada, curto período).
Pólo magnético
Os ímãs possuem dois pólos mag-
néticos definidos (pólo norte e pólo sul)
nas extremidades onde estão concen-
tradas as forças de atuação. (fig.20)
Magnetismo
Campo magnético
Uma carga elétrica em movi-
mentocria,noespaçoemtornodela,um
campo magnético, que atua sobre outra
cargaelétricaemmovimento,exercendo
sobre ela uma força magnética. Logo, é
a região do espaço onde se manifesta a
força magnética.
Força magnética
Quandoduascargaselétricasestão
em movimento, aparece entre elas uma
força que é denominada força mag-
nética.
Linhas de força
Definem o campo magnético cir-
culante entre os pólos de um ímã.
As linhas de força partem sempre
dopólonorteparaopólosul.Pólosiguais
serepelemepólosdiferentesseatraem.
(fig.21)
fig. 21
N S
S N
campo magnético
fig. 20
pólo
sul
pólo
norte
S N
30
SENAI-RJ
Eletromagnetismo é um campo
magnético obtido através da corrente
elétrica. Ou seja, ao percorrer um
condutor, a corrente elétrica gera, em
torno do mesmo, um campo magnético.
Se o condutor for enrolado em forma de
uma bobina e receber uma corrente
elétrica, cria-se um campo magnético
devido à interação (soma) das linhas de
força.
O condutor transforma-se, então,
em um eletroímã. (fig.22)
Motor elétrico/
Gerador
Aproveitando a propriedade dos
eletroímãs de trocar facilmente as
polaridades magnéticas, obteve-se o
motor elétrico.
O princípio de funcionamento de
um gerador está baseado no fato de um
campo magnético cortar ou ser cortado
por um condutor. Neste, é gerada uma
corrente induzida (fig. 24).
Eletromagnetismo
A intensidade desse campo mag-
nético poderá ser aumentada se:
1. for aumentado o número de
espiras do condutor;
2. for aumentada a corrente elé-
trica que circula;
3. for introduzido, no interior da
bobina, um núcleo de ferro para concen-
trar mais o campo magnético.
Podemos inverter a polaridade
magnética, invertendo a direção da
corrente elétrica. (fig.23)
corrente
elétrica
campo magnético
fig. 22
fig. 23
N S
fig. 24
S N S N
Aintensidadedessacorrenteindu-
zida é diretamente proporcional:
1.ao número de espiras da bobina;
2.à intensidade do campo mag-
nético;
3.à velocidade do movimento do
condutor ou do campo magnético.
31
SENAI-RJ
Bibliografia
1. BOSCH. Conheça os produtos Bosh da parte elétrica e de ignição do seu carro.
Campinas, 1989.
2. FIAT. Sistemas elétricos I. Betim: Treinamento Assistencial/Assistência
Técnica, [s.d.].
3. GENERAL MOTORS (BRASIL) . Sistemas elétricos II. Betim: Treinamento
Assistencial/Assistência Técnica, [s.d.].
4. ______. Eletricidade; fase I. São Paulo: Departamento de Pós-venda, [s.d.].
(Treinamento de serviço - veículo).
5. ______. Eletricidade; fase II. São Paulo: Departamento de Pós-venda, [s.d.].
(Treinamento de serviço – veículo).
6. ______. Circuitos elétricos. São Paulo: Departamento de Pós-venda, [s.d.].
(Treinamento de serviço – veículo).
7. JORNALDATARDE,KLICKEDITORIA(ed.) Conheçaseucarro.[SãoPaulo,
s.d.]. Suplemento.
8. PRIZENDT, Benjamin (org.). Eletricidade do motor. São Paulo: Senai-SP/
DRD, 1992. (Mecânico de automóvel, III, 9).
9. SELEÇÕESDOREADERSDIGEST(ed.)Olivrodoautomóvel.SãoBernardo
do Campo, 1986.
10.VOLKSWAGEN (Brasil).Conceitos básicos de eletricidade. São Bernardo do
Campo, 1986.
11.______. Sistemas elétricos. São Bernardo do Campo, 1989.
Rua Mariz e Barros, 678
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  • 2. Eletromecânica automotiva - Eletricidade Eletricidade básica automotiva
  • 3. Eletromecânica automotiva - Eletricidade Eletricidade básica automotiva Rio de Janeiro 2001
  • 4. Federação das Indústrias do Estado do Rio de Janeiro Eduardo Eugênio Gouvêa Vieira Presidente Diretoria Corporativa Operacional Augusto César Franco de Alencar Diretor SENAI - Rio de Janeiro Paulo Roberto Gaspar Domingues Diretor Regional do SENAI - RJ Diretoria de Educação Regina Maria de Fátima Torres Diretora Gerência de Educação Profissional Luis Roberto Arruda Gerente
  • 5. Eletromecânica automotiva - Eletricidade Eletricidade básica automotiva SENAI
  • 6. ©2001 SENAI - Rio de Janeiro Diretoria de Educação Gerência de Educação Profissional Ficha Técnica Gerência de Educação Profissional Luis Roberto Arruda Gerência de Produto Automotivo Darci Pereira Garios Coordenação Vera Regina Costa Abreu Elaboração Almir Pires dos Santos Jaime José Gomes Moreira Fábio Barreto de Abreu Revisão gramatical e editorial Izabel Maria de Freitas Sodré Projeto gráfico Emerson Gonçalves Moreira Hugo Norte Colaboração (Gerência de Produto Automotivo) Denver Brasil Pessôa Ramos Sílvio Romero Soares de Souza SENAI - Rio de Janeiro GEP - Gerência de Educação Profissional Rua Mariz e Barros, 678 - Tijuca 20270-002 - Rio de Janeiro - RJ Tel: (21) 2587-1121 Fax: (21) 2254-2884 http://www.rj.senai.br
  • 7. VOL I Eletricidade Sumário Apresentação Uma palavra inicial 01 Eletricidadebásicaautomotiva Introdução Fundamentos da eletricidade 19 Definições Eletricidade 22 Tipos Tipos de corrente elétrica Grandezas elétricas 24 Conceituação Corrente elétrica Tensão elétrica Resistência elétrica Potência elétrica Unidades e símbolos elétricos Circuito elétrico 26 Tipos de circuito
  • 8. VOL I Eletricidade Lei de Ohm 27 Fusível Magnetismo 29 Ímãs Pólo magnético Campo magnético Força magnética Linhas de força Eletromagnetismo 30 Motor elétrico/gerador Bibliografia 31
  • 9. 9 SENAI-RJ Apresentação A dinâmica social dos tempos de globalização exige dos profissionais atualização constante. Mesmo as áreas tecnológicas de ponta ficam obsoletas em ciclos cada vez mais curtos, trazendo desafios que são renovados a cada dia e tendo como conseqüência para a educa- ção a necessidade de encontrar novas e rápidas respostas. Nesse cenário impõe-se a educação continuada,exigindo que os profissionais busquem atualização constante, durante toda a sua vida – e os docentes e alunos do SENAI/RJ incluem-se nessas novas demandas sociais. É preciso, pois, promover, tanto para docentes como para alunos da Educação Profissional, as condições que propiciem o desenvolvimento de novas formas de ensinar e de aprender, favorecendo o trabalho de equipe, a pesquisa, a inicia- tiva e a criatividade, entre outros, ampliando suas possibilidades de atuar com autonomia, de forma competente. Assim, não cabe mais a utilização de materiais didáticos únicos e que não apresentam flexibilidade. Este material constitui-se numa base de dados a ser consultada pelos docentes e alunos, uma dentre várias fontes que podem ser usadas.
  • 10. 10 SENAI-RJ Portanto, aos dados aqui apresen- tados é preciso somar outros, resul- tantes de pesquisas realizadas por docentes e alunos, bem como é impor- tante propiciar situações de apren- dizagem estimulantes e desafiadoras. Reforça essa indicação a constatação de que também na área de Eletrome- cânica Automotiva ocorrem rápidas mudanças, com evolução constante dos modelos de automóveis, que é necessário acompanhar, buscando atualização em fontes diversificadas, principalmente nos Manuais de Uso e de Reparações que acompanham os modelos.
  • 11. 11 SENAI-RJ Uma palavra inicial Meio ambiente... Saúde e segurança no trabalho... O que é que nós temos a ver com isso? Antes de iniciarmos o estudo deste material, há dois pontos que merecem destaque: a relação entre o processo produtivo e o meio ambiente; e a questão da saúde e segurança no trabalho. As indústrias e os negócios são a base da economia moderna. Produzemosbenseserviçosnecessários,edãoacessoaempregoerenda; mas, para atender a essas necessidades, precisam usar recursos e matérias-primas.Osimpactosnomeioambientemuitofreqüentemente decorrem do tipo de indústria existente no local, do que ela produz e, principalmente, de como produz. É preciso entender que todas as atividades humanas transformam o ambiente. Estamos sempre retirando materiais da natureza, transformando-os e depois jogando o que “sobra” de volta ao ambiente natural. Ao retirar do meio ambiente os materiais necessários para produzir bens, altera-se o equilíbrio dos ecossistemas e arrisca-se ao esgotamento de diversos recursos naturais que não são renováveis ou, quandoosão,têmsuarenovaçãoprejudicadapelavelocidadedaextração, superior à capacidade da natureza para se recompor. É necessário fazer planos de curto e longo prazo, para diminuir os impactos que o processo produtivo causa na natureza. Além disso, as indústrias precisam se preocupar com a recomposição da paisagem e ter em mente a saúde dos seus trabalhadores e da população que vive ao redor dessas indústrias. Com o crescimento da industrialização e a sua concentração em determinadas áreas, o problema da poluição aumentou e se intensificou. A questão da poluição do ar e da água é bastante complexa, pois as emissõespoluentesseespalhamdeumpontofixoparaumagranderegião, dependendo dos ventos, do curso da água e das demais condições ambientais,tornandodifícillocalizar,comprecisão,aorigemdoproblema. No entanto, é importante repetir que, quando as indústrias depositam no solo os resíduos, quando lançam efluentes sem tratamento em rios, lagoas e demais corpos hídricos, causam danos ao meio ambiente. Ousoindiscriminadodosrecursosnaturaiseacontínuaacumulação de lixo mostram a falha básica de nosso sistema produtivo: ele opera em linha reta. Extraem-se as matérias-primas através de processos de produçãodesperdiçadoresequeproduzemsubprodutostóxicos.Fabricam- se produtos de utilidade limitada que, finalmente, viram lixo, o qual se acumula nos aterros. Produzir, consumir e dispensar bens desta forma, obviamente, não é sustentável.
  • 12. 12 SENAI-RJ Enquantoosresíduosnaturais(quenãopodem,propriamente,ser chamados de “lixo”) são absorvidos e reaproveitados pela natureza, a maioriadosresíduosdeixadospelasindústriasnãotemaproveitamento para qualquer espécie de organismo vivo e, para alguns, pode até ser fatal. O meio ambiente pode absorver resíduos, redistribuí-los e transformá-los.Mas,damesmaformaqueaTerrapossuiumacapacidade limitada de produzir recursos renováveis, sua capacidade de receber resíduostambémérestrita,eadereceberresíduostóxicospraticamente não existe. Ganha força, atualmente, a idéia de que as empresas devem ter procedimentos éticos que considerem a preservação do ambiente como uma parte de sua missão. Isto quer dizer que se devem adotar práticas queincluamtalpreocupação,introduzindoprocessosquereduzamouso de matérias-primas e energia, diminuam os resíduos e impeçam a poluição. Cada indústria tem suas próprias características. Mas já sabemos que a conservação de recursos é importante. Deve haver crescente preocupação com a qualidade, durabilidade, possibilidade de conserto e vida útil dos produtos. Asempresasprecisamnãosócontinuarreduzindoapoluição,como também buscar novas formas de economizar energia, melhorar os efluentes, reduzir a poluição, o lixo, o uso de matérias-primas. Reciclar e conservar energia são atitudes essenciais no mundo contemporâneo. É difícil ter uma visão única que seja útil para todas as empresas. Cadaumaenfrentadesafiosdiferentesepodesebeneficiardesuaprópria visão de futuro. Ao olhar para o futuro, nós (o público, as empresas, as cidades e as nações) podemos decidir quais alternativas são mais desejáveis e trabalhar com elas. Infelizmente,tantoosindivíduosquantoasinstituiçõessómudarão as suas práticas quando acreditarem que seu novo comportamento lhes trará benefícios — sejam estes financeiros, para sua reputação ou para suasegurança. A mudança nos hábitos não é uma coisa que possa ser imposta. Deve ser uma escolha de pessoas bem-informadas a favor de bens e serviços sustentáveis. A tarefa é criar condições que melhorem a capacidade de as pessoas escolherem, usarem e disporem de bens e serviços de forma sustentável. Alémdosimpactoscausadosnanatureza,diversossãoosmalefícios à saúde humana provocados pela poluição do ar, dos rios e mares, assim como são inerentes aos processos produtivos alguns riscos à saúde e segurança do trabalhador. Atualmente, acidente do trabalho é uma
  • 13. 13 SENAI-RJ questão que preocupa os empregadores, empregados e governantes, e as conseqüências acabam afetando a todos. De um lado, é necessário que os trabalhadores adotem um comportamentoseguronotrabalho,usandoosequipamentosdeproteção individual e coletiva, de outro, cabe aos empregadores prover a empresa com esses equipamentos, orientar quanto ao seu uso, fiscalizar as condições da cadeia produtiva e a adequação dos equipamentos de proteção. A redução do número de acidentes só será possível à medida que cadaum–trabalhador, patrão e governo – assuma, em todas as situações, atitudes preventivas, capazes de resguardar a segurança de todos. Deve-se considerar,também,quecadaindústriapossuiumsistema produtivo próprio, e, portanto, é necessário analisá-lo em sua especificidade, para determinar seu impacto sobre o meio ambiente, sobre a saúde e os riscos que o sistema oferece à segurança dos trabalhadores, propondo alternativas que possam levar à melhoria de condições de vida para todos. Da conscientização, partimos para a ação: cresce, cada vez mais, o númerodepaíses,empresaseindivíduosque,jáestandoconscientizados acerca dessas questões, vêm desenvolvendo ações que contribuem para proteger o meio ambiente e cuidar da nossa saúde. Mas, isso ainda não é suficiente... faz-se preciso ampliar tais ações, e a educação é um valioso recurso que pode e deve ser usado em tal direção. Assim, iniciamos este material conversando com você sobre o meio ambiente, saúde e segurança no trabalho, lembrando que, no seu exercício profissional diário, você deve agir de forma harmoniosa com o ambiente, zelando também pela segurança e saúde de todos no trabalho. Tente responder à pergunta que inicia este texto: meio ambiente, a saúde e a segurança no trabalho – o que é que eu tenho a ver com isso? Depois, é partir para a ação. Cada um de nós é responsável. Vamos fazer a nossa parte?
  • 15. 17 SENAI-RJ Introdução Anatureza da força elétrica é muito difícil de ser visualizada, mas é facilmente observável quanto aos seus efeitos. A eletricidade produz resultados perfeitamente previsíveis. Ao longo dos anos, vários cientistas descobriram que a eletricidade parece se comportar de maneira constante e previ- sível em dadas situações, ou quando sujeita a determinadas condições. Observaram e descreveram as caracte- rísticas da corrente elétrica, sob a forma de regras. Estas regras recebem comu- mente o nome de leis. Pelo aprendizado das regras ou leis aplicáveis ao com- portamento da eletricidade, você terá aprendido eletricidade.
  • 16. 19 SENAI-RJ elétron núcleo (prótons e nêutrons) H HO H2 O – molécula de água Definições Para compreender melhor a ele- tricidade, vejamos as seguintes defi- nições: Matéria Étodasubstânciasólida,líquidaou gasosa que ocupa lugar no espaço. Molécula É a menor partícula, na qual deve- mos dividir uma matéria, sem que esta perca suas propriedades básicas. Átomo São partículas infinitamente pe- quenas que constituem a molécula. Énoátomoquesedáomovimento eletrônico. Constituição O átomo se constitui de • prótons (cargas elétricas positivas) • nêutrons (cargas nulas) • elétrons(cargaselétricasnegativas) Os elétrons giram ao redor do núcleo. (prótons e nêutrons). (fig. 1) Regiões O átomo é configurado por duas regiões: · Região central ou núcleo · Região periférica ou orbital (ele- trosfera), onde as órbitas são produzidas pelo giro dos elétrons em alta velo- cidade. (fig. 2) Fundamentosdaeletricidade Os átomos podem ter uma ou várias órbitas, dependendo do seu número de elétrons, sendo que cada órbita contém um número específico de elétrons. (fig. 3) fig. 1 Átomo órbita núcleo elétron orbital nêutron próton fig. 2 Q P O N M L K 2 8 18 32 18 2 letras de identificação das órbitas nº máximo de elétrons por órbita 32 fig. 3
  • 17. 20 SENAI-RJ Íons Todososelétronspodemserremo- vidosdeseusátomosbastando,paraisso, alterar,atravésdaaplicaçãodeumaforça externa, o equilíbrio entre as forças centrífuga e centrípeta que os mantém em suas órbitas. A remoção dos elétrons de suas órbitas provoca o desequilíbrio elétrico do átomo. Como os elétrons possuem cargas negativas, o átomo se tornará eletricamente positivo. Os elétrons livres são elétrons das órbitas externas dos átomos, prin- cipalmente os da última órbita. Esses elétrons são removidos com relativa facilidade. A teoria eletrônica estuda o átomo só no aspecto da sua eletrosfera (região periférica ou orbital), nunca alterando o seu núcleo. A parte da Física que estuda a alteração do núcleo do átomo é a física nuclear. Os átomos no estado natural são sempre eletricamente neutros, isto é, o número de cargas positivas é igual ao número de cargas negativas (nº de prótons = nº de elétrons). Quando esses números são diferentes, aparecem os íons, átomos eletricamente desequi- librados, pois perderam ou receberam elétrons através de uma força externa. Os íons são classificados em posi- tivos e negativos. Cátions Sãoátomosqueperderamelétrons (íons positivos). Ânions São átomos que receberam elé- trons (íons negativos). Número atômico Cada elemento pode ser iden- tificado por seu número atômico, que é o número de prótons existentes no núcleo deste elemento. Por exemplo, o número atômico do hidrogênio é 1, do oxigênio é 8, do urânio é 92 e do cobre é 29, o que significa dizer que tais elemen- tos possuem 1, 8, 92 e 29 prótons, respectivamente. Cada elemento possui o seu nú- mero atômico. No espaço, existem mais de 100 elementos diferentes com seus respectivos números atômicos. (fig. 4) fig. 4 próton elétron hidrogênio urânio átomo de cobre As características elétricas de um elemento, em grande parte, são deter- minadaspelonúmerodeelétronsdesua camada mais externa. Elementos que contêm menos de 4 elétrons na última camada são geral- mente classificados como bons condu- tores de eletricidade, com graus vari- áveis de condutibilidade entre si. (fig. 5) Os elementos que contêm mais de 4 elétrons na última camada são maus condutores de eletricidade, e são cha- madosdeisolantesoudielétricos.Osque contém4elétronsnaúltimacamadasão classificados como semicondutores. (fig. 5) fig. 5 átomo de alumíno átomo de prata
  • 18. 21 SENAI-RJ Semicondutores São materiais que, dependendo da utilização, são ou não condutores. Condutores São os componentes responsáveis pelo transporte da corrente elétrica. Normalmente são fios de metal, cobre ou alumínio. Todos os metais, geralmente, são bons condutores de eletricidade. Isto decorre da facilidade de os elétrons se liberarem. No entanto, alguns metais conduzem a eletricidade melhor que outros, característica esta da resistência de cada tipo de material. Resistência Os condutores oferecem alguma dificuldade ou resistência elétrica ao fluxo da corrente. Esta resistência resulta de dois fatores: 1. cada átomo resiste à remoção de elétrons devido à atração exercida nos elétrons pelos prótons do núcleo; 2. as infinitas colisões que ocorrem entre os elétrons, à medida que se movem através do condutor, repre- sentam resistência elétrica e conse- qüentemente provocam elevação da temperatura. Os fatores que influem na resis- tência da passagem dos elétrons no condutor estão ligados à temperatura, diâmetro ou seção, natureza (material) e comprimento do condutor. Obs.: Resistência elétrica como unidade elétrica será tratada adiante.
  • 19. 22 SENAI-RJ Os átomos são eletricamente neu- tros, considerando-se que as cargas de prótons (+) e elétrons (-) são iguais em módulos. Um fio de cobre, por exemplo, contém uma infinidade de átomos. Colocando-se uma carga positiva e outra negativa em cada extremidade do condutor, o elétron de um átomo pró- ximodaextremidadepositivadofioserá atraído pela carga positiva, aban-donan- do seu átomo, que ficará positivamente carregado, porque liberou um elétron, e exerceráumaforçadeatraçãonoelétron do átomo vizinho. Este dará seu elétron e,simultaneamente,colheráumelétron do outro vizinho. (fig. 6) Tipos Eletricidade estática É a eletricidade que envolve cargas elétricas paradas. É gerada por atrito, pela perda de elétrons durante o fric- cionamento. Eletricidade dinâmica Éofluxodeelétronsatravésdeum condutor. Para que este fenômeno ocorra, é necessário, no mínimo, uma fonte de energia, um consumidor e os condutores fechando o circuito. (fig. 7) Eletricidade O efeito de deslocamento de elé- trons continuará, enquanto forem mantidas as cargas positivas e negativas nas extremidades deste fio. Portanto, pode-se dizer que a eletricidade é o fluxo de elétrons de átomo a átomo num condutor.É,pois,atravésdodesequílibro do átomo, que, forçosamente, se dará o movimento de elétrons. Este movi- mento é chamado de eletricidade. Tipos de corrente elétrica Corrente alternada É a corrente em que o fluxo de elétrons alterna periodicamente seu sentido. É utilizada normalmente em fig. 6 fio de cobre fluxo de elétrons carga positiva carga negativa fig. 7 condutoresfonte de energia consumidor
  • 20. 23 SENAI-RJ sistemas residenciais e industriais. (fig. 8) fig. 8 I = Corrente em Ampère (A) T+ Unidade de tempo em segundos (S) I (A) O amplitude T (S) período Corrente contínua É a corrente em que o fluxo de elétrons mantém sentido constante ao longo do tempo. É utilizada normal- mentenossistemaselétricosveiculares. (fig. 9) fig. 9 I (A) T (s)
  • 21. 24 SENAI-RJ Conceituação Grandeza é tudo aquilo que pode ser medido. Grandezas elétricas são as que envolvemefeitoselétricos,ouainda,que contribuem ou interferem nesses efeitos. As mais importantes para esse estudo são: Corrente elétrica Toda vez que houver um dese- quilíbrio elétrico num material, haverá deslocamento de elétrons. A esse fluxo de elétrons dar-se-á o nome de corrente elétrica, cuja unidade de medida é o coulomb (C). 1 coulomb é igual a 6,25 x 1018 elétrons, ou seja, 6250000000000000000 (seis quintilhões e duzentos e cinqüenta quatrilhões) de elétrons. Quando circularem 6,25 x 1018 elétrons por um condutor, dir-se-á que estácirculandoumacorrenteelétricade 1 coulomb. O coulomb não é, porém, uma unidade muito usada na área auto- mobilística, pois, com ele, não se faz a medição da intensidade em relação ao tempo. Para se poder medir e comparar a corrente elétrica, houve a necessidade de se medir a intensidade de corrente em relação ao tempo. Criou-se, em conseqüência, uma outra unidade, o ampère, que é repre- sentado pela letra (A) e equivale a 1 coulomb por segundo. 1A=1 coulomb/seg ou, 1A = 1C/s A corrente elétrica é, portanto, o fluxodeelétronsporsegundoatravésdo condutor. Tensão elétrica É a diferença de potencial entre dois pontos em um circuito. Para que os elétrons se desloquem através de um condutor, é necessária uma força ou pressão que impulsione esses elétrons. Essa força é chamada de tensão. Estabelecendo um paralelo entre uma bateria e uma caixa d’água, veri- ficamos que a caixa d’água fornece água sob pressão, enquanto que a bateria estabeleceadiferençadepotencialentre dois pontos de um circuito, empurrando os elétrons através dos condutores. (fig. 10) Grandezaselétricas Resistência elétrica É definida pela oposição oferecida por uma substância ou material à passagem de corrente elétrica. Assim como um redutor hidráulico reduz o fluxo de água em uma tubulação, a resistência elétrica também limita a corrente elétrica. (fig. 11) diferença de potencial gravitacional diferença de potencial elétrico fig. 10
  • 22. 25 SENAI-RJ Potência elétrica É a medida do trabalho elétrico realizado num determinado tempo. Como é uma grandeza, a potência elétrica pode ser medida. Sua unidade padrão que é o Watt. (W). Unidades e símbolos elétricos Observe o quadro a seguir. fig. 11 resistência água M
  • 23. 26 SENAI-RJ rádio interruptor fechado Dá-se esse nome ao caminho que a corrente elétrica faz para executar um trabalho. Para obtermos um circuito completo, devemos ter, no mínimo, uma fonte de energia (bateria), um consumidor (lâmpada) e o condutor (fio). Tipos de circuito Circuito em série—nestecircuito, a corrente elétrica tem apenas um caminho, passando por todos os com- ponentes. Se um deles for interrom- pido, não haverá passagem de corrente e o circuito não funcionará. (fig. 12) Circuitoelétrico fig. 12 Circuito em série Circuito paralelo — neste circuito a corrente elétrica tem mais de um caminhoaseguir.Seumcomponentefor interrompido (queimar), o circuito continuará funcionando. (fig.13) fig. 13 Circuito paralelo Circuito misto - é o circuito for- mado pela combinação de dois ou mais circuitos, em série e paralelo. (fig.14) rádio interruptor bateria lâmpada fig. 14 Circuito misto
  • 24. 27 SENAI-RJ Req=3? ????? ????? ????? Req = 13? É a relação matemática das gran- dezas elétricas, expressa por uma fórmula. As grandezas elétricas se relacionam entre si de maneira bas- tante simples. Esta relação é chamada de Lei de Ohm, em homenagem ao primeiro físico que a estudou. Várias de suas aplicações são executadas por nós diariamente, como se vê abaixo: A tensão, no circuito em série, é a soma das quedas de tensão em cada componente do circuito e é igual à tensão da fonte (bateria). (fig.16) Lei de Ohm A corrente, no circuito paralelo, é igualàsomadascorrentesemcadaramo docircuito.Váriasviasdepassagempos- sibilitam a passagem de mais corrente. (fig. 17) A corrente (amperagem), num circuito em série, é a mesma em qual- quer ponto do circuito, independente do valor de cada resistência. fig. 18 6 ? Req1 =6? Req2 = = 6 + 6 12 6 X 6 36 Req 2 =3? Req = = 6 + 3 9 6 X 3 18 Req=2? 6? Req 2 =3? Req=2? Então o circuito resumido para cálculo, torna-se: Se então conhecermos os valores de no mínimo duas grandezas, chega- remos ao resultado da terceira. Ou seja: A resistência equivalente (Req), ou total num circuito em série, é igual à soma de todas as resistências. (fig.15) P=V . I I =P ÷ V V =P ÷ I P V I V=I . R I =V ÷ R R=V ÷ I V I R V=tensão R=resistência I=corrente P=potência elétrica V=tensão I=corrente fig. 15 fig. 16 4V + 5V +3V = 12V Porém a tensão, no circuito em paralelo, é a mesma da fonte (bateria). (fig.18) fig. 17 I t = 2A + 5A + 2 A I t = 9A I t = ? 6 ?
  • 25. 28 SENAI-RJ fig. 19 Fusível Componente cuja finalidade é proteger o sistema elétrico contra curtos–circuitos ou sobrecargas. Funde- -se quando a corrente circulante atinge um limite acima do tolerável, inter- rompendo o circuito. Ao se dimensionar um fusível, deve-se conhecer a corrente que circula- rá pelo circuito, e escolher, então, um com capacidade 25 a 50% maior que a corrente do circuito. Resumo da Lei de Ohm As relações entre potência, tensão, corrente e resistência estão no dia- gramaabaixo.Observando-sequeasduas principais são : V = R x I e P = V x I, chegaremos com facilidade a qualquer de suas derivações. (fig.19)
  • 26. 29 SENAI-RJ Magnetismo – é a propriedade que certas substâncias possuem de atrair materiaisferrosos.Estassubstânciassão chamadas de ímãs. Ímãs Os ímãs podem ter a propriedade magnética por tempo indeterminado (longoperíodo),oudeformatemporária (duração limitada, curto período). Pólo magnético Os ímãs possuem dois pólos mag- néticos definidos (pólo norte e pólo sul) nas extremidades onde estão concen- tradas as forças de atuação. (fig.20) Magnetismo Campo magnético Uma carga elétrica em movi- mentocria,noespaçoemtornodela,um campo magnético, que atua sobre outra cargaelétricaemmovimento,exercendo sobre ela uma força magnética. Logo, é a região do espaço onde se manifesta a força magnética. Força magnética Quandoduascargaselétricasestão em movimento, aparece entre elas uma força que é denominada força mag- nética. Linhas de força Definem o campo magnético cir- culante entre os pólos de um ímã. As linhas de força partem sempre dopólonorteparaopólosul.Pólosiguais serepelemepólosdiferentesseatraem. (fig.21) fig. 21 N S S N campo magnético fig. 20 pólo sul pólo norte S N
  • 27. 30 SENAI-RJ Eletromagnetismo é um campo magnético obtido através da corrente elétrica. Ou seja, ao percorrer um condutor, a corrente elétrica gera, em torno do mesmo, um campo magnético. Se o condutor for enrolado em forma de uma bobina e receber uma corrente elétrica, cria-se um campo magnético devido à interação (soma) das linhas de força. O condutor transforma-se, então, em um eletroímã. (fig.22) Motor elétrico/ Gerador Aproveitando a propriedade dos eletroímãs de trocar facilmente as polaridades magnéticas, obteve-se o motor elétrico. O princípio de funcionamento de um gerador está baseado no fato de um campo magnético cortar ou ser cortado por um condutor. Neste, é gerada uma corrente induzida (fig. 24). Eletromagnetismo A intensidade desse campo mag- nético poderá ser aumentada se: 1. for aumentado o número de espiras do condutor; 2. for aumentada a corrente elé- trica que circula; 3. for introduzido, no interior da bobina, um núcleo de ferro para concen- trar mais o campo magnético. Podemos inverter a polaridade magnética, invertendo a direção da corrente elétrica. (fig.23) corrente elétrica campo magnético fig. 22 fig. 23 N S fig. 24 S N S N Aintensidadedessacorrenteindu- zida é diretamente proporcional: 1.ao número de espiras da bobina; 2.à intensidade do campo mag- nético; 3.à velocidade do movimento do condutor ou do campo magnético.
  • 28. 31 SENAI-RJ Bibliografia 1. BOSCH. Conheça os produtos Bosh da parte elétrica e de ignição do seu carro. Campinas, 1989. 2. FIAT. Sistemas elétricos I. Betim: Treinamento Assistencial/Assistência Técnica, [s.d.]. 3. GENERAL MOTORS (BRASIL) . Sistemas elétricos II. Betim: Treinamento Assistencial/Assistência Técnica, [s.d.]. 4. ______. Eletricidade; fase I. São Paulo: Departamento de Pós-venda, [s.d.]. (Treinamento de serviço - veículo). 5. ______. Eletricidade; fase II. São Paulo: Departamento de Pós-venda, [s.d.]. (Treinamento de serviço – veículo). 6. ______. Circuitos elétricos. São Paulo: Departamento de Pós-venda, [s.d.]. (Treinamento de serviço – veículo). 7. JORNALDATARDE,KLICKEDITORIA(ed.) Conheçaseucarro.[SãoPaulo, s.d.]. Suplemento. 8. PRIZENDT, Benjamin (org.). Eletricidade do motor. São Paulo: Senai-SP/ DRD, 1992. (Mecânico de automóvel, III, 9). 9. SELEÇÕESDOREADERSDIGEST(ed.)Olivrodoautomóvel.SãoBernardo do Campo, 1986. 10.VOLKSWAGEN (Brasil).Conceitos básicos de eletricidade. São Bernardo do Campo, 1986. 11.______. Sistemas elétricos. São Bernardo do Campo, 1989.
  • 29. Rua Mariz e Barros, 678 Pça da Bandeira CEP 20270-002 Rio de Janeiro RJ Telefone: (021) 2587 1121 Fax (021) 2254 2884 Central de atendimento 0800-231231 http://www.senai.org.br SENAI Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial do Rio de Janeiro FIRJAN Federação das Indústrias do Estado Rio de Janeiro