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Conceitos básicos sobre tensão elétrica, sua importância no estudo da eletricidade e da eletrônica. Além disso, aborda os processos de eletrização, com ênfase no processo por atrito. O texto inclui figuras ilustrativas.
O que você vai aprender
Tipologia: Resumos
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Tensão elétrica
Como se sabe, é necessária a existência de uma tensão elétrica para que seja possível o funcionamento de qualquer equipamento elétrico (lâmpadas, televisores, motores, computadores etc.). Nas próximas seções veremos que a tensão elétrica é uma grandeza que pode ser medida, e que tem origem no desequilíbrio elétrico dos corpos.
ELETRIZAÇÃO DE UM CORPO
No estado natural, qualquer porção de matéria é eletricamente neutra. Isto significa que, se nenhum agente externo atuar sobre uma determinada porção de matéria, o número total de prótons e elétrons dos seus átomos será igual. A Fig.1 mostra alguns corpos no estado natural e portanto eletricamente neutros.
Vidro Condutor de cobre
Bastão de plástico
Eletricamente neutros no estado
Fig.1 Exemplos de corpos neutros.
Série de Eletrônica
Esta condição de equilíbrio elétrico natural da matéria pode ser desfeita, de forma que um corpo deixe de ser neutro e fique carregado eletricamente. O processo através do qual se faz com que um corpo eletricamente neutro fique carregado é denominado de eletrização.
O tipo de carga elétrica (positiva ou negativa) que um corpo assume após sofrer um processo de eletrização depende do tipo do corpo e do processo utilizado. Os processos de eletrização atuam sempre nos elétrons que estão na última camada dos átomos (camada de valência). Quando um processo de eletrização retira elétrons da camada de valência dos átomos o material fica com o número de prótons maior que o número de elétrons. Nestas condições, o corpo fica eletricamente positivo, conforme ilustrado na Fig.2.
- Bastãode vidro (neutro)
Bastãodevidro (carregado positivamente)
Eletrizaçãopor atrito comtecidode seda
Fig.2 Eletrização por atrito produzindo um corpo carregado positivamente.
Série de Eletrônica
Aproximando-se o pente (eletrizado positivamente) de pequenos pedaços de papel, estes são atraídos momentaneamente pelo pente, comprovando a existência da eletrização, conforme ilustrado na Fig.5.
Fig.5 Atração de pequenos pedaços de papel por um pente eletrizado.
Outro exemplo muito comum na natureza de eletrização por atrito ocorre nas tempestades. As nuvens são atritadas contra o ar adquirindo com isso uma carga elétrica muito grande. O relâmpago, que é um fenômeno elétrico, comprova a existência de grandes cargas elétricas nas nuvens.
Existem ainda outros processos de eletrização, tais como: eletrização por indução, eletrização por contato, eletrização por impacto etc. Em qualquer processo, contudo, o resultado são corpos carregados eletricamente. A carga elétrica de um corpo obtida por eletrização denomina-se eletricidade estática.
ATRAÇÃO E REPULSÃO ENTRE CARGAS ELÉTRICAS
Quando dois corpos eletrizados são aproximados um do outro, nota-se que existe uma reação entre eles. Através da realização de experiências, verifica-se que se um dos corpos está carregado positivamente e o outro negativamente, existe uma tendência de os dois corpos se atraírem mutuamente. No entanto, se os dois corpos apresentam cargas de mesmo sinal, eles se repelem.
A partir destas observações, concluiu-se que:
Cargas de sinais opostos se atraem.
Cargas de mesmo sinais se repelem.
Tensão elétrica
A Fig.6 ilustra a interação entre dois corpos eletrizados.
Fig.6 Interação entre corpos eletrizados.
POTENCIAL ELÉTRICO
Tomando-se um pente que não tenha sofrido nenhum atrito, ou seja, sem eletricidade estática, e aproximando-o de pequenas partículas de papel, não ocorre nenhum fenômeno de interação elétrica, conforme ilustrado na Fig.7.
Fig.7 Pente sem ter sofrido atrito e na presença de pequenos pedaços de papel.
Tensão elétrica
Através dos processos de eletrização, é possível fazer com que os corpos fiquem intensamente ou fracamente eletrizados. Um pente fortemente atritado fica intensamente eletrizado, enquanto que se for fracamente atritado, sua eletrização será fraca, conforme ilustrado nas Figs.10 e 11.
Fig.10 Pente fortemente atritado. Fig.11 Pente fracamente atritado.
O pente intensamente atritado tem maior capacidade de realizar trabalho porque é capaz de atrair maior quantidade de partículas de papel, como mostrado nas Figs.12 e 13.
Fig.12 Pente fortemente atritado atrai mais papel.
Série de Eletrônica
Fig.13 Pente fracamente atritado atrai menos papel.
Como a maior capacidade de realizar trabalho significa maior potencial, conclui-se que o pente intensamente eletrizado tem maior potencial elétrico, como ilustra as Figs.14 e 15.
POTENCIALELÉTRICOMAIOR (^) POTENCIALELÉTRICOMENOR
Fig.14 Pente com maior potencial. Fig.15 Pente com menor potencial.
O potencial elétrico de um corpo depende diretamente do desequilíbrio elétrico existente neste corpo.
Um corpo que tenha um desequilíbrio elétrico duas vezes maior que outro, tem potencial elétrico duas vezes maior.
Quando se comparam os trabalhos realizados por dois corpos eletrizados, automaticamente está-se comparando os seus potenciais elétricos.
A diferença entre os trabalhos expressa diretamente a diferença de potencial elétrico entre os dois corpos.
Série de Eletrônica
Em algumas situações, a unidade de medida padrão se torna inconveniente. Por exemplo, o metro, que é uma unidade de medida de comprimento, não é adequada para expressar o comprimento de um pequeno objeto, como por exemplo, o diâmentro de um botão, utilizando-se por isso submúltiplos do metro, como o centímetro (0,01m) ou milímetro (0,001m). A unidade de medida de tensão (Volt) também tem múltiplos e submúltiplos adequados a cada situação. A Tabela 1 mostra alguns deles.
Tabela 1 Múltiplos e submúltiplos do Volt. Denominação Símbolo Valor com relação ao Volt Múltiplos Megavolt MV 106 V ou 1.000.000V Quilovolt KV 103 V ou 1.000V Unidade Volt V (^)
Submúltiplos Milivolt MV 10 -3^ V ou 0,001V Microvolt (^) V 10 -6^ V ou 0,000001V
A conversão de valores é feita de forma semelhante à de outras unidades de medida.
Posição da vírgula
Tensão elétrica
Apresentam-se a seguir alguns exemplos de conversão.
Tensão elétrica
Este preparado químico reage com os metais retirando elétrons de um e levando para o outro. Um dos metais fica com potencial elétrico positivo e o outro fica com potencial elétrico negativo. A Fig.21 ilustra a eletrização dos metais.
Fig.21 Processo de eletrização dos metais.
Entre os dois metais existe, portanto, uma ddp ou tensão elétrica, conforme mostrado na Fig.22.
Fig.22 Diferença de potencial entre os dois metais de uma pilha.
Série de Eletrônica
Pela própria característica de funcionamento das pilhas, um dos metais torna-se positivo e o outro negativo. Cada um dos metais é denominado de pólo. As pilhas dispõem de um pólo positivo e um pólo negativo. A Fig.23 mostra o aspecto real de duas pilhas (pilha pequena e pilha de telefone), indicando os seus pólos.
Fig.23 Exemplos de pilhas com a indicação de seus pólos.
Os pólos de uma pilha nunca se alteram. O pólo positivo sempre tem potencial positivo e o pólo negativo sempre tem potencial negativo. Normalmente se diz que as polaridades de uma pilha são fixas.
Devido ao fato de as pilhas terem polaridade invariável, a tensão fornecida é denominada de tensão contínua, tensão CC (corrente contínua) ou ainda tensão DC (do inglês direct current).
Todas as fontes geradoras de tensão que têm polaridade fixa são denominadas de fontes geradoras de tensão contínua.
Série de Eletrônica
QUESTIONÁRIO
BIBLIOGRAFIA
LANG, JOHANNES G. Corrente, tensão, resistência: EP 02 [ Strom,
SCHUSTER, KARL. Constituição da Matéria: EP 01 [Aufbau der Materie]
Traduzido e adaptado pelo Setor de Divulgação Tecnológica, Siemens. 2.a ed. São Paulo, Siemens/Edgard Blücher, 1977, 62pp.
VAN VALKENBURG, NOOGER & NEVILLE. Eletricidade Básica, 15.a^ ed., São Paulo, Freitas Bastos, 1970, v.1.