ELETRICIDADE APLICADA Plano de Ensino UNIC – Tangará da Serra ELETRICIDADE APLICADA ENGENHARIA DE PRODUÇÃO 4º PERÍODO Prof. Douglas Brustolin de Lima

OBJETIVOS PROPICIAR AO ALUNO: Ampliação do nível de conhecimento científico; Conceitos e exemplos que aproximem o estudo acadêmico, da utilização da eletricidade; Conteúdo teórico necessário à outras disciplinas aplicadas.

EMENTA Introdução à eletricidade; Noções sobre geração, transmissão e distribuição; Conceito de energia, trabalho e potência; Lei de Ohm (tensão, corrente e resistência); Princípios de Corrente Alternada; Introdução ao Eletromagnetismo, Introdução às máquinas elétricas; Segurança em Instalações Elétricas; Introdução à Iluminação Artificial;

HORÁRIO Alunos com índice de faltas acima de 25% serão automaticamente reprovados pelo sistema.

LABORATÓRIOS Obrigatório uso de jaleco; Relatórios devem ser entregues até 1 semana após o laboratório (fora desta data não serão recebidos); Estão previstas 4 aulas de laboratório para este semestre que serão avisadas com 1 semana de antecedência;

COMPOSIÇÃO DAS NOTAS Para aprovação, o aluno deve satisfazer a fórmula a seguir: (AP1*0,3+AO1*0,7+AP2*0,3+AO2*0,7)/2 ≥ 7 AP = Avaliações Parciais; AO = Avaliações Oficiais.

DATAS DAS AVALIAÇÕES *As datas estão sujeitas à alterações . 1ª Parcial APRES + LAB 1ª Oficial 15/4/2013 2ª Parcial LABORATÓRIOS 2ª Oficial 1/7/2013 2ª Chamada 8/7/2013 Exame Final 15/7/2013 *As datas estão sujeitas à alterações .

TRABALHOS ACADÊMICOS Devem obedecer a norma de formatação e apresentação da instituição (disponível no site); A entrega fora do prazo não será aceita; Caso o trabalho apresente plágio, será automaticamente invalidado; Deve possuir bibliografias com no mínimo três fontes;

BIBLIOGRAFIA PRINCIPAL GUSSOW, Milton - Eletricidade Básica. São Paulo - Schaum Mc Graw-Hill 1985; GRAY, Alexander - Eletrotécnica Princípios e Aplicações - 7a. Edição -Rio de Janeiro - Livros Técnicos e Científicos, 1976. CRUZ, Eduardo. Eletricidade Aplicada em Circuitos de Corrente Contínua. São Paulo. Érica, 2006. ALBUQUERQUE, Rômulo Oliveira. Análise de Circuitos em Corrente Contínua. 19ª Edição. Érica, 2007. MARKUS, Otávio. Circuitos Elétricos: Corrente Contínua e Corrente Alternada. Érica, 2001.

BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR PARIZZI, J. B.Eletrônica Básica. 2ª ed. Santa Maria -RS: Senai, 2003. ARRUDA, Carlos Kleber da Costa. Eletricidade Aplicada: Notas de Aula. Universidade Cândido Mendes – RS. 2007. MARIOTTO, Paulo Antônio - Análise de Circuitos Elétricos - São Paulo - Prentice Hall, 2003; CAPELLI, Alexandre. Eletroeletrônica Automotiva: Injeção Eletrônica, Arquitetura do Motor e Sistemas Embarcados. 1ª Edição. Érica, 2010.

Baterias e Conservaçao da Energia Energia Hidrelétrica Energia Térmica Energia Eólica Energia Solar Energia Quimica Energia Nuclear Apresentação 06/03 e 11/03 Email: douglasbrustolin@gmail.com

APRESENTAÇÃO DA DISCIPLINA Eletrotécnica Prof. Douglas Brustolin de Lima

ELETRICIDADE A eletricidade é uma das formas de aproveitar os recursos naturais para o desenvolvimento humano. Possui características únicas: seu armazenamento é difícil e caro, comparado com outras fontes como o petróleo. Pode ser transmitido com facilidade, e a entrega desta energia é instantânea. Sua extração da natureza pode ser realizada de diversas formas, mas cada uma possui uma desvantagem: seja no impacto ambiental, ou nos custos elevados da tecnologia. Desta forma, a civilização atual depende fortemente da energia elétrica, aonde não é possível imaginar um desenvolvimento sem eletricidade.

FUNDAMENTOS DA ELETRICIDADE Ao longo dos anos, vários cientistas descobriram que a eletricidade parece se comportar de maneira constante e previsível em dadas situações. Estes cientistas como Faraday, Ohm e Kirchoff observaram estes comportamentos criaram as leis fundamentais que pertencem à eletricidade.

FUNDAMENTOS DA ELETRICIDADE MATÉRIA Matéria pode ser definida como tudo o que ocupa lugar no espaço; Toda matéria é formada por átomos; O átomo é considerado a menor parte da matéria, sendo que se juntarmos 100 milhões deles, um ao lado do outro, formaremos uma linha de 10mm de comprimento.

FUNDMENTOS DA ELETRICIDADE ÁTOMOS Está presente em toda matéria do espaço; É constituído por partículas ainda menores: Prótons, Neutrons e Elétrons, sendo denominadas partículas sub-atômicas;

FUNDAMENTOS DA ELETRICIDADE ELETROSFERA A eletrosfera é composta por camadas , identificadas pelas letras K,L,M,N,O,P e Q. Cada camada da eletrosfera é composta por um número máximo de elétrons.

DIFERENCIAÇÃO DA MATÉRIA A quantidade de prótons, elétrons e nêutrons é que diferencia cada matéria.

Quanto mais elétrons: Mais camadas; Menos força de atração pelo núcleo; Mais livres os elétrons da última camada; Mais instáveis eletricamente; Mais condutor o material

Quanto menos elétrons: Menos camadas; Mais força de atração exercida pelo núcleo; Menos elétrons livres Mais estável eletricamente; Mais isolante o material;

ELÉTRONS LIVRES Como foi visto anteriormente, quanto maior a distância entre a órbita e o núcleo, mais fraca é a força que mantém o elétron preso ao átomo, pois, dessa forma, pode se mover com certa liberdade no interior do material, dando origem aos chamados elétrons livres.

ELÉTRONS LIVRES O que determina se um material é condutor ou isolante é justamente a existência dos elétrons livres. São eles os responsáveis pela passagem e transporte da corrente elétrica através dos materiais.

CONDUTORES São materiais que conduzem a corrente élétrica; Existência de elétrons livres; Quanto mais elétrons livres, melhor condutor será o material;

EXEMPLO CONDUTORES Metais (como o cobre, alumínio, ferro, etc.) e algumas ligas metálicas; - Grafite - Soluções aquosas (de sulfato de cobre, de ácido sulfúrico. etc.) - Água da torneira, água salgada, água ionizada (como, por exemplo as das piscinas); - Corpo humano; -Ar húmido.

ISOLANTES São materiais que mão conduzem corrente elétrica. - Borracha, madeira, cortiça; - Vidro, porcelana; - Plástico; - Têxteis (lã, seda, etc.); - Água desionizada, água bastante açucarada; - Ar seco.

CONDUTOR x ISOLANTE O ar é isolante ou condutor? O que ocorre quando um raio atinge o solo? A água é condutor ou isolante?

TENSÃO e DDP Tensão é a ddp (diferença de potencial entre dois pontos); É a “força que empurra os elétrons”; Representada pela letra V (Volts); Pode ser alternada (rede) ou contínua (pilha).

EXEMPLOS

CORRENTE ELÉTRICA É a movimentação dos elétrons, ou seja, a quantidade de carga (Coulombs) passam num determinado fio durante 1s. Sem a movimentação dos elétrons não há corrente elétrica; Representado pela letra A (ampéres), (C/s)

RESISTÊNCIA É a oposição a passagem de corrente elétrica, ou seja, é a dificuldade que os elétrons encontram ao atravessar determinado material; É representado pela letra R; Sua unidade é o Ω (ohm).

CONDUTÂNCIA É o inverso da resistência; É a capacidade que um determinado material possui em conduzir corrente elétrica; Representada pela letra G; Unidade SIEMENS. Até pouco tempo sua unidade era o MHO; 1 G = (S) R

GRANDEZAS ELÉTRICAS

RESISTIVIDADE Também chamada de resistência elétrica específica, ela representa o quanto o material se opõe à passagem da corrente elétrica. Quanto menor for o valor da resistividade de um determinado material mais facilmente ele permite a passagem de corrente elétrica, e quanto melhor for o condutor esse fato também se verifica. ρ R = L A R =Resistência elétrica (Ω) ρ = Resistividade do material (Ω . m) L = Comprimento (m) A = Área da seção transversal (mm2)

Fator ρ O fator ρ (rô) permite a comparação de diferentes materiais de acordo com a natureza, independente de seus compirmento ou áreas. Valores mais altos de ρ representam maior resitência e variam de acordo com a temperatura, material, comprimento e área.

INFLUENCIA DA TEMPERATURA NA RESISTIVIDADE Como a resistividade é dependente da temperatura, ela é apresentada na maioria das vezes a uma temperatura de 20 °C. Nos metais a resistividade aumenta com o aumento de temperatura, já nos semicondutores aumenta com a diminuição da temperatura. O melhor condutor elétrico à temperatura ambiente é o cobre, no entanto o seu uso em larga escala é muito caro.

RESISTIVIDADE DE ALGUNS MATERIAIS

EXEMPLO 01 Se por exemplo, quisermos calcular a resistência de um fio de cobre, com 30 metros  e 2mm² de secção, sabendo que a resistividade do cobre é igual a 0,0172 Ωmm²/m, fazemos o seguinte: Temos estes valores que nos são dados: R = ? ρ = 0,0172 Ω mm²/m l = 30m S = 2 Primeiramente, substitui-se todas as letras da fórmula pelos respectivos valores. Depois é só fazer os cálculos e obtemos o valor da resistência.

RESPOSTA Resposta: O fio de cobre de 30 metros e 2mm² de secção, tem uma resistência de 0,258Ω.

TERMORESISTÊNCIAS As termoresistências, os bulbos de resistência, os termômetros de resistência ou RTD são sensores que se baseiam no principio de variação da resistência ôhmica em função da temperatura. Elas aumentam a resistência com o aumento da temperatura. Seu elemento sensor consiste de uma resistência em forma de fio de platina de alta pureza, de níquel ou de cobre (menos usado), encapsulado num bulbo de cerâmica ou vidro

GRÁFICO DA VARIAÇÃO DA RESISTÊNCIA DE UM PT100

SUPERCONDUTIVIDADE Supercondutividade é um fenômeno observado em diversos metais e materiais cerâmicos. Quando esses materiais são resfriados a temperaturas que vão do zero absoluto (0 graus Kelvin, -273°C) à temperatura do nitrogênio líquido (77 K, -196°C), não apresentam resistência elétrica. A temperatura na qual a resistência elétrica é igual a zero é chamada de temperatura crítica (Tc) e varia de acordo com o material. As temperaturas críticas são atingidas por meio do resfriamento do material com hélio ou nitrogênio líquidos. A tabela a seguir mostra as temperaturas críticas de diversos supercondutores:

ALGUNS MATERIAIS SUPERCONDUTIVOS Material Tipo Tc(K) Zinco metal 0,88 Alumínio 1,19 Estanho 3,72 Mercúrio 4,15 YBa2Cu3O7 cerâmica 90 TlBaCaCuO 125

EXERCÍCIOS 01) Um condutor de 40m de comprimento possui área de sua seção transversal igual a 8x10m² .Calcule a resistividade do condutor, sabendo que sua resistência vale 1,25 (ohms) 02) Qual a área de seção transversal que um condutor de cobre de 38 m de comprimento deve ter para possuir resistência igual a 1Ω? ρcobre = 0,0172

EFEITO JOULE Quando um condutor é aquecido ao ser percorrido por uma corrente elétrica, ocorre a transformação de energia elétrica em energia térmica. Este fenômeno é conhecido como Efeito Joule, em homenagem ao Físico Britânico James Prescott Joule (1818-1889). Esse fenômeno ocorre devido o encontro dos elétrons da corrente elétrica com as partículas do condutor. Os elétrons sofrem colisões com átomos do condutor, parte da energia cinética (energia de movimento) do elétron é transferida para o átomo aumentando seu estado de agitação, conseqüentemente sua temperatura. Assim, a energia elétrica é transformada em energia térmica (calor). Exemplos: Resistência do chuveiro, lâmpada incandescente.

CIRCUITO ELÉTRICO É todo percurso que representa um caminho fechado; Observando o caminho da corrente elétrica abaixo;

EXEMPLO: Circuito da Lanterna

CLASSIFICAÇÃO DOS CIRCUITOS