Eletrónica Fundamental – ELE Eixo 1 – Qualificação Inicial de Jovens Tipologia de Intervenção 1.2 – Cursos Profissionais Curso Profissional de Técnico de Gestão de Equipamentos Informáticos AGRUPAMENTO DE ESCOLAS À BEIRA DOURO ESCOLA BÁSICA E SECUNDÁRIA À BEIRA DOURO – MEDAS Ano letivo 2014/2015 Eletrónica Fundamental – ELE MÓDULO 1 – Noções Básicas de Eletricidade 18 horas = 24 aulas ELE 10º C Ano letivo 2014/2015 Prof. Joana Marques

Noções Básicas de Eletricidade MÓDULO 1 Noções Básicas de Eletricidade 18 horas = 24 aulas Conteúdos programáticos: Constituição da matéria Eletrostática Átomo Iões Materiais condutores Materiais isoladores Energia e eletricidade Principio da conservação de energia Carga elétrica Circuito elétrico Potencial absoluto e relativo; a descarga elétrica Força eletromotriz; corrente elétrica; geradores Intensidade de corrente elétrica Resistência elétrica; resistividade Código de cores das resistências; noção de tolerância Variação da resistência com a temperatura Associação de resistências Condensadores; código de cores e código de letras Associação de condensadores Constante de tempo num circuito RC Carga e descarga de condensadores ELE 10º C Ano letivo 2014/2015 Prof. Joana Marques 2

Noções Básicas de Eletricidade MÓDULO 1 Noções Básicas de Eletricidade 18 horas = 24 aulas Objetivos de aprendizagem: Conhecer a estrutura da matéria Conhecer os fenómenos eletrostáticos Distinguir materiais condutores e materiais isoladores Conhecer diversas formas de energia Estudar a força eletromotriz, diferença de potencial e corrente elétrica Conhecer o conceito de resistência elétrica Identificar um circuito elétrico e os seus constituintes Conhecer e aplicar o conceito de associação de resistências Estudar o condensador como elemento de armazenamento de carga elétrica ELE 10º C Ano letivo 2014/2015 Prof. Joana Marques 3

Noções Básicas de Eletricidade MÓDULO 1 Noções Básicas de Eletricidade 18 horas = 24 aulas Critérios de avaliação: TESTE DE AVALIAÇÃO: 08/10/2014 Atitudes e valores 10% Conhecimentos 40% Teste de avaliação 50% ELE 10º C Ano letivo 2014/2015 Prof. Joana Marques 4

Estrutura da matéria Podemos definir a MATÉRIA como tudo o que existe na natureza Tem peso e ocupa um lugar no espaço A matéria pode encontrar-se no estado sólido, liquido ou gasoso A Matéria é constituída por moléculas; moléculas que podemos dividir até obter um elemento invisível a olho nu – o átomo 1 molécula de água 2 átomos de hidrogénio 1 átomo de oxigénio H2O = H2 + O ELE 10º C Ano letivo 2014/2015 Prof. Joana Marques

Estrutura da matéria O ÁTOMO é a mais pequena parte que constitui da matéria, formada por três elementos: Neutrões, Protões e Eletrões Órbita electrónica NEUTRÕES são partículas fixas sem carga elétrica, que se encontram no núcleo do átomo. PROTÕES são partículas fixas com carga elétrica positiva, que se encontram no núcleo do átomo. ELETRÕES são partículas móveis com carga elétrica negativa, que orbitam em torno do núcleo do átomo. ELE 10º C Ano letivo 2014/2015 Prof. Joana Marques

Estrutura da matéria Carga Elétrica do Átomo Neutro Um átomo em equilíbrio é constituído por um número igual de protões e eletrões, isto é o átomo diz-se eletricamente neutro. Carregado positivamente Quando o átomo é constituído por mais protões do que eletrões. Carregado negativamente Quando o átomo é constituído por mais eletrões do que protões. ELE 10º C Ano letivo 2014/2015 Prof. Joana Marques

Estrutura da matéria Valor da Carga Q = num x e + num x p + num x n(C) O valor uma carga que compõem o átomo é constante e de valor 1,6x10-19C Sendo assim o eletrão tem uma carga q = -1,6 x 10 - 19C E o protão tem uma carga q = 1,6 x 10 - 19C A quantidade de carga associada a um átomo vai depender do número de eletrões de protões e neutrões Q = num x e + num x p + num x n(C) ELE 10º C Ano letivo 2014/2015 Prof. Joana Marques

Estrutura da matéria Eletrão de Valência A órbita eletrónica ou camada mais afastada do núcleo é a camada de valência e os eletrões dessa camada são chamados de eletrões de valência Num átomo, o número máximo de eletrões de valência é de oito. Quando um átomo tem oito eletrões de valência diz-se que o átomo tem estabilidade química ou molecular Electrão de valência ELE 10º C Ano letivo 2014/2015 Prof. Joana Marques

Potencial elétrico e diferença de potencial Capacidade que um corpo tem de receber ou fornecer eletrões de outro elemento Mede-se em Volt(V) Diferença de Potencial Diferença que existe entre dos corpos com carga elétrica. A diferença de potencial é mais conhecida por tensão elétrica e mede-se também em Volts. ELE 10º C Ano letivo 2014/2015 Prof. Joana Marques

Só existe corrente elétrica se existir diferença de potencial Conceitos básicos Intensidade da Corrente Movimento orientado de eletrões do potencial negativo para o positivo. A força “intensidade” de uma corrente elétrica está relacionada com o nº de cargas que passam numa dada secção transversal de um condutor num certo espaço de tempo e mede-se em Ampére (A) I = Q / t i≠0 Só existe corrente elétrica se existir diferença de potencial ELE 10º C Ano letivo 2014/2015 Prof. Joana Marques

Noções Básicas de Eletricidade Tipos de corrente elétrica Corrente unidirecional (quando a corrente se movimenta do VA para VB) Corrente unidirecional (quando a corrente se movimenta do VA para VB e de VB para VA) Corrente Continua Corrente Alternada ELE 10º C Ano letivo 2014/2015 Prof. Joana Marques 12

Noções Básicas de Eletricidade Efeitos da corrente elétrica Térmico Luminoso Químico Magnético ELE 10º C Ano letivo 2014/2015 Prof. Joana Marques 13

Noções Básicas de Eletricidade Resistência elétrica Resistência elétrica de um corpo é a oposição que este faz à passagem da corrente elétrica, ou seja, maior ou menor facilidade com que se deixa atravessar pelas cargas elétricas – eletrões ELE 10º C Ano letivo 2014/2015 Prof. Joana Marques 14

Noções Básicas de Eletricidade Resistência elétrica Tipos: Resistências de carvão são constituídos basicamente de grafite (carvão) comprimida, revestida por uma camada isolante de cerâmica Resistências bobinadas constituídas por um fio metálico enrolado sobre um suporte isolante ELE 10º C Ano letivo 2014/2015 Prof. Joana Marques 15

Noções Básicas de Eletricidade Resistividade A resistência de um condutor com uma secção uniforme é dependente do material , é diretamente proporcional ao comprimento e inversamente proporcional à área de secção, ou seja: R=ρL/S R - Resistência eléctrica - ( Ω ) Ρ - Resistividade do material ( lê-se “ ró ” ) - ( Ωm ) L - Comprimento - ( m ) S - Área de secção - ( m2) ELE 10º C Ano letivo 2014/2015 Prof. Joana Marques 16

Noções Básicas de Eletricidade Resistividade Coeficiente de temperatura Então podemos calcular a resistência a uma nova temperatura de acordo com a seguinte fórmula: R2 – resistência final R1 – resistência inicial Α – Coeficiente de temperatura t2 – temperatura final t1 – temperatura inicial R2=R1[1+α(t2-t1)] ELE 10º C Ano letivo 2014/2015 Prof. Joana Marques 17

Noções Básica de Eletricidade Resistência Código de Cores O seu valor nominal de uma resistência é apresentado por faixas coloridas (código de cores) ELE 10º C Ano letivo 2014/2015 Prof. Joana Marques 18

Noções Básicas de Eletricidade Resistência Código de Cores ELE 10º C Ano letivo 2014/2015 Prof. Joana Marques 19

Noções Básicas de Eletricidade A maneira de identificar é simples: Começam a partir da extremidade que não contenha as cores: prata e dourado; As duas primeiras cores formam um número com 2 algarismos; A 3ª cor representa o expoente da potência de 10 que multiplica pelo número anterior (número de zeros). A 4ª cor indica a tolerância da resistência, em percentagem. ELE 10º C Ano letivo 2014/2015 Prof. Joana Marques 20

Noções Básicas de Eletricidade Condensador Componente elétrico capaz de armazenar temporariamente energia elétrica. É um componente passivo constituído por duas superfícies condutoras e separada por uma substancia isolante chamada dielétrico. ELE 10º C Ano letivo 2014/2015 Prof. Joana Marques 21

Noções Básicas de Eletricidade Condensador Características: C – Capacidade de carga (F – Farads) Q – Carga elétrica armazenada (C – coulombs) U – Tensão aplicada (V – volts) C = Q/U Tempo de carga do condensador ζ = RC ELE 10º C Ano letivo 2014/2015 Prof. Joana Marques 22

Noções Básicas de Eletricidade Condensador Associação de condensadores Série Paralelo ELE 10º C Ano letivo 2014/2015 Prof. Joana Marques 23

Noções Básicas de Eletricidade Energia Elétrica Lei da conservação de energia Num sistema enérgico, não há criação nem destruição de energia, mas apenas transformação e transferência de energia Energia inicial = Energia final + perdas Efeito de Joule É o efeito de transformação de energia elétrica em calorífica Lei de Joule A energia elétrica que se transforma em energia calorífica num recetor é diretamente proporcional à resistência deste, ao quadrado da intensidade de corrente e ao tempo de passagem da corrente W - energia elétrica transformada em calorífica (J) I - intensidade de corrente(A) R - resistência elétrica (Ω) t - tempo de passagem da corrente (s) W = RI2t ELE 10º C Ano letivo 2014/2015 Prof. Joana Marques

Noções Básicas de Eletricidade Gerador Aparelho que transformam energia de forma a mantém constante a diferença de potencial aos seu terminais. Tipos de Geradores Eletrodinâmicos: transforma energia mecânica em energia elétrica Eletroquímicos: transforma energia química em energia elétrica. É um gerador estático ELE 10º C Ano letivo 2014/2015 Prof. Joana Marques

Noções Básicas de Eletricidade Gerador Força Eletromotriz (E) é a força que permite ao gerador manter a diferença de potencial. Identifica-se pela letra E e é medida em Volt(V). Quando o circuito esta aberto (I=0) a força Eletromotriz tem o mesmo valor da mesma diferença de potencial (U) E = U (V) Quando o circuito esta fechado (I≠0) a força Eletromotriz é maior que a diferença de potencial (U) E = U + ΔU(V) = Ri + ri ELE 10º C Ano letivo 2014/2015 Prof. Joana Marques

Noções Básicas de Eletricidade Energia Elétrica Capacidade de um corpo de produzir trabalho. Transformações enérgica: Elétrica em mecânica Mecânica em elétrica Química em elétrica Elétrica e química Elétrica em Calorífica Elétrica em Magnética Etc… ELE 10º C Ano letivo 2014/2015 Prof. Joana Marques

W = Pt <=> 1Wh = 1Wx1h <=> 1Wx3600s = 3600J Noções Básicas de Eletricidade Energia e Potência Definição de Potência: A potência é a energia absorvida ou fornecida na unidade de tempo P = W/t Unidades utilizadas: Watt-hora é a energia fornecida por um gerador ou absorvida por um gerador durante uma hora W = Pt <=> 1Wh = 1Wx1h <=> 1Wx3600s = 3600J cavalo-vapor = 735,5watts P - potência (W ou J/s) W - energia elétrica transformada em calorífica (J) t - tempo de passagem da corrente (s) ELE 10º C Ano letivo 2014/2015 Prof. Joana Marques

Noções Básicas de Eletricidade Potência e Energia Elétrica Definição de Potência elétrica útil: A potência elétrica de um gerador em carga é definida como o produto da tensão pela intensidade de corrente. P = U*I A potência elétrica absorvida por um recetor térmico P = RI2 Energia absorvida W = Pt = RI2t ELE 10º C Ano letivo 2014/2015 Prof. Joana Marques

Noções Básicas de Eletricidade Potência e Energia Elétrica Perdas: É toda a energia que se perde na transformação de um tipo de energia noutro Wp = Wa – Wu Rendimento Rendimento de um recetor ou de um gerador é o quociente entre a energia útil(fornecida) e a energia absorvida μ = Wu/Wa Wp- energia de perda(j) Wa- energia absorvida(j) Wu- energia útil(j) ELE 10º C Ano letivo 2014/2015 Prof. Joana Marques