ABC da Eletricidade

Formas da Corrente Elétrica

A energia eléctrica, sendo utilizada de múltiplas maneiras, pode apresentar-se nos circuitos em
diferentes formas:

Contínua:
O fluxo de electrões
dá-se apenas num
sentido

Constante:
A tensão/corrente é
constante
Obtém-se a partir de
pilhas, baterias,
dínamos, fontes de
tensão, rectificação d
corrente alternada

Variável:
Obtém-se a partir de
fontes de tensão
A tensão/corrente
varia

Descontínua:
O fluxo de electrões
dá-se nos dois
sentidos

Periódica:
A tensão/corrente
varia sempre da
mesma maneira,
repetindo-se ao
longo do tempo

Sinusoidal :
A variação da corrente é
sinusoidal
Obtém-se a partir de
alternadores,
geradores de sinal

Quadrada/Triangular:
A variação da corrente é
rectangular/triangular
Obtém-se a partir de
geradores de sinal

Não periódica
A tensão/corrente
não se repete no
tempo
Sinais de rádio e
televisão, ruído
(electromagnético)

São de salientar as duas formas de corrente eléctrica mais utilizadas:
Corrente contínua constante - conhecida por corrente contínua (CC, em
Português, ou DC em Inglês) Corrente descontínua periódica sinusoidal - conhecida por corrente alternada
(CA, em Português, ou AC em Inglês)

Onde se Utiliza?
A corrente contínua e a corrente alternada sinusoidal são as mais utilizadas para alimentar os
diversos receptores que utilizamos no nosso dia-a-dia. A corrente contínua é utilizada tanto
em sistemas de potência elevada, tais como na tracção eléctrica (“eléctricos”, automóveis
eléctricos, “trolley-carros”, etc.) e os receptores eléctricos no automóvel (luzes, motor de
arranque, buzina, etc.), como em sistemas de potência reduzida, tais como todos os sistemas
que utilizam circuitos integrados (multímetros, telemóveis, unidades electrónicas de controlo
em automóveis, computadores, etc.).
Além do próprio interesse do estudo dos circuitos eléctricos em corrente contínua, acrescenta-
se o facto de que o conhecimento dos componentes e fenómenos eléctricos neste tipo de
circuitos é fundamental à compreensão de circuitos com outras formas de tensão e corrente,
nomeadamente dos circuitos em corrente alternada.

SÍMBOLOS ELÉTRICOS
A representação gráfica dos circuitos eléctricos implica que se convencionem símbolos para os
vários elementos constituintes de um circuito eléctrico. Alguns dos mais utilizados são:
LEI DE OHM
A corrente eléctrica (I) que percorre um circuito (Figura 1) depende da tensão aplicada (U) e da
resistência do circuito (R).Estas grandezas eléctricas relacionam-se pela Lei de Ohm, que se
expressa da seguinte maneira:
A corrente que percorre um circuito é directamente proporcional à tensão aplicada e
inversamente proporcional à resistência - I = U / R.
Apesar das unidades fundamentais de corrente, tensão e resistência serem o Ampère (A), Volt
(V) e o Ohm (s2), é frequente a utilização de múltiplos e submúltiplos destas unidades. Os mais
utilizados são:
No domínio da electrónica, onde se lida, normalmente, com resistências muito altas e
correntes muito baixas, chegam até a utilizar-se a corrente em mA e a resistência em s2,
directamente na Lei de Ohm, resultando a multiplicação da corrente e da resistência na tensão
em Volt (V). Ex: 1 Ks2 x 10 mA = 10 V.

ASSOCIAÇÃO DE RESISTÊNCIAS EM SÉRIE
Resistência é o termo utilizado, em termos genéricos, para representar qualquer receptor em
circuitos de corrente contínua. Pode falar-se da resistência de lâmpadas, buzinas, motores, etc.
Podem também existir resistências que, não tendo utilidade em termos de transformação de
energia eléctrica em outra forma de energia, são úteis para conseguir determinados objectivos
num circuito.
Se duas ou mais resistências se ligam em série (Figura 2), isto é, a corrente que sai de uma
resistência entra directamente na seguinte, a sua resistência equivalente é a soma de todas as
resistências:
R e = R 1 + R 2 + R 3

Por que?

Dado que a mesma corrente I atravessa as três resistências, as quedas de tensão em cada uma
delas será IR 1 , IR 2 e IR 3 , respectivamente. Claramente, a soma das três quedas de tensão deve
ser igual à tensão E aplicada, que em termos de uma única resistência equivalente seria Ir e .
Então
IR e = IR 1 + IR 2 + IR 3
ou
R e = R 1 + R 2 + R 3
Estendendo-se este resultado a qualquer número de resistências ligadas em série.
DIVISOR DE TENSÃO
A utilização de resistências em série pode ser utilizada para obter, a partir de uma fonte de
tensão fixa, uma tensão de valor inferior (Figura 3).
Esta expressão só é verdadeira quando a corrente retirada do circuito é muito menor do que I.
De outra forma as resistências teriam correntes diferentes, o que seria contrário ao que se
assumiu.
É muitas vezes útil obter uma tensão variável a partir de uma fonte de tensão constante. Neste
caso, utiliza-se uma resistência com dois contactos fixos e um deslizante (variável). Estas
resistências variáveis têm o nome de reóstatos (Figura 4).
A posição do contacto móvel (S) determina a relação de resistências R 1 e R 2 e portanto a
tensão de saída Vo.
ASSOCIAÇÃO DE RESISTÊNCIAS EM PARALELO
Se duas ou mais resistências se associam de forma a que cada uma delas forma um caminho
separado para a corrente total, elas estão ligadas em paralelo (Figura 5). Desta vez, a tensão aos
terminais de cada resistência é a mesma e igual a E, em valor absoluto.
Na Figura 5, a corrente total I deve ser a soma das corrente parcelares I 1 , I 2 e I 3 , isto é
I = I 1 + I 2 + I 3
Se assumirmos que cada resistência tem uma tensão U (E) aos seus terminais, as correntes são
I 1 = U / R 1 , I 2 = U / R 2 , I 3 = U / R 3

Portanto, se R e for a resistência equivalente, então I = U / R e e
U / R e = U / R 1 + U / R 2 + U / R 3 ? 1 / R e = 1 / R 1 + 1 / R 2 + 1 / R 3

Estendendo-se este resultado a qualquer número de resistências ligadas em paralelo.
Para o caso de duas (e apenas duas) resistências em paralelo,
R e = R 1 R 2 / (R 1 + R 2 )
Refira-se ainda que a resistência equivalente de um paralelo é sempre menor ou igual à menor
resistência desse paralelo.

DIVISOR DE CORRENTE

Nos circuitos série notamos que a tensão aplicada (pela fonte) era dividida por tantas partes
quantas as resistências. Num circuito paralelo a corrente é dividida por tantas partes quantas as
resistências.
É importante compreender como se divide a corrente, quando encontra resistências em
paralelo. É de esperar que a resistência mais pequena fique com a maior parte da corrente e a
resistência maior fique com a menor parte dessa corrente. É o que se chama uma relação
inversa. As resistências intermédias ficam com correntes intermédias.
Consideremos o caso de uma resistência de 3 s2 em paralelo com uma de 8 s2, ligadas a uma
fonte de 24 V. A corrente na resistência de 3 s2 será 24 / 3 = 8 A e a corrente na resistência
de 8 s2 será 24 / 8 = 3 A. Portanto, quando a relação de resistências é de 3:8, a relação de
correntes é de 8:3.
ASSOCIAÇÃO DE RESISTÊNCIAS EM SÉRIE-PARALELO

A resolução de problemas envolvendo circuitos constituídos por resistências em série e em
paralelo pode ser efectuada substituindo todos os grupos de resistências em paralelo pela sua
resistência equivalente. O circuito pode então ser reduzido a uma associação série (ou
paralelo) simples que , por sua vez, pode ser reduzida à sua resistência equivalente R e .


RESISTÊNCIA INTERNA DE UMA FONTE DE TENSÃO

Qualquer fonte de tensão, nomeadamente as pilhas, as baterias ou os geradores, tem uma
resistência interna cujo valor depende do tipo construtivo. A existência desta resistência
interna provoca que o valor da força electromotriz fornecida pela fonte não seja igual à tensão
aos seus terminais, isto é, provoca uma perda de energia indesejável.
Uma fonte de tensão (real) pode ser representada, esquematicamente, por uma fonte de
tensão ideal (sem resistência interna) em série com uma resistência. Isto pode ser observado
na figura seguinte:
Quanto maior for a corrente I, maior será a queda de tensão dentro da fonte de tensão (IR i ),
“sobrando” para o exterior a tensão:
U = E - IR i

Nota: A força electromotriz (E) de uma bateria pode ser medida utilizando um voltímetro com alta resistência
interna, sem a esta ter aplicada qualquer carga. Temos pois uma situação em a bateria está praticamente sem
carga, implicando que a corrente I seja praticamente nula, logo com IR i quase nulo pois. Se medirmos a tensão
aos terminais da mesma bateria, mas agora em carga, o valor medido deverá ser inferior ao anterior, pois agora
existe uma queda de tensão interna (IR i ) que poderá ser não desprezável, dependendo do valor da resistência
interna da bateria e da corrente que ela está a fornecer ao circuito.

ASSOCIAÇÃO DE BATERIAS

As baterias (ou pilhas) podem associar-se em série ou em paralelo, consoante o objectivo que
se pretende atingir.
Se ligarmos, sucessivamente, o polo negativo de uma bateria ao polo positivo de outra,
consegue-se um agrupamento com uma f.e.m. superior à de cada bateria e igual à soma de
todas as f.e.m:
POTÊNCIA E ENERGIA

Potência (P) é, em termos genéricos, a energia (ou trabalho) produzida ou consumida por
unidade de tempo, medindo-se em Joule / segundo (J/s). Em electrotecnia utiliza-se o Watt
(W) para simbolizar a potência eléctrica unitária e o Watt-Hora (Wh) como unidade de energia
(unidade que vulgarmente aparece referenciada nas nossas facturas de electricidade).
É frequente utilizarmos termos como: esta lâmpada é mais potente que aquela; este motor é
mais potente que aquele, etc. De facto, quanto maior a potência de um receptor eléctrico,
maior capacidade de produzir trabalho ele terá, mas também maior quantidade de energia
eléctrica ele consumirá. Por exemplo uma lâmpada de maior potência que outra do mesmo
tipo dá mais luz, mas também consome mais energia.
Em electricidade, a potência de um receptor está relacionada com a sua resistência, a corrente
que o percorre e a tensão aos seus terminais, da seguinte forma:
2 2
P = RI = UI = U / R
Estas relações são úteis, por exemplo, para saber qual a corrente que é consumida por um
receptor de uma dada potência e uma dada tensão nominais, ou para saber que potência é
consumida por uma resistência, quando se aplica uma dada tensão, etc.

Exemplo:
Qual a corrente consumida por uma lâmpada de 60 W, sabendo que para a alimentar se utiliza
uma bateria de 12 V?
Resolução:
I = P / U = 60 / 12 = 5 A

CAPACIDADE DE UMA BATERIA

Por exemplo, um acumulador de chumbo de 100 Ah é descarregado em 10 h com uma
corrente de 10 A e pode ser descarregado em apenas 1 h com uma corrente de 50 A. Neste
caso, a capacidade da bateria é de 50 Ah (metade da anterior). Portanto, a capacidade de um
acumulador deve ser acompanhada do tempo da descarga, em horas. Se assim não acontecer,
o valor da capacidade refere-se aos períodos normais de descarga (10 h para os acumuladores
de chumbo).
As possibilidades de utilização de uma bateria (acumulador) são caracterizadas,
principalmente, pela sua capacidade [[Mor, 87]]. Esta representa a quantidade de electricidade
em Ah que o acumulador pode fornecer durante a descarga. A capacidade de um acumulador
varia com o regime de descarga e com a temperatura do electrólito. Quando a temperatura
não é citada, é porque se considera 20ºC.
Em termos energéticos, uma bateria de 12 V e 100 Ah tem uma energia de:
12 x 100 = 1.2 kWh (= 4320000 J)

CONSERVAÇÃO DE ENERGIA (L EIS DE KIRCHOFF)
Tal como em qualquer sistema fechado, a energia eléctrica, num dado circuito, também se
conserva. De facto, a energia que é produzida (fontes de energia: bateria, dínamo, etc.) é igual
à energia que é consumida, tanto pelos receptores propriamente ditos (lâmpada, aquecedor,
etc.) como por perdas nas resistências dos fios e contactos necessários à ligação do próprio
circuito.
As Leis de Kirchoff mais não são do que leis de conservação de energia aplicadas aos circuitos
eléctricos. Já atrás se utilizaram estas leis para determinar a resistência equivalente da
associação de resistências em série e em paralelo e para calcular divisores de tensão e corrente.
Para enunciar estas leis, convém ter presentes os seguintes conceitos:
Elemento Eléctrico - Dispositivo capaz de transformar energia, sendo a energia
eléctrica uma das formas de energia postas em jogo.
Activo - Dispositivo que transforma outra forma de energia em energia
eléctrica (pilhas, baterias, dínamos, alternadores). Também chamados de
fontes, são activos pois fornecem energia eléctrica aos circuitos a eles ligados.
Passivo - Dispositivo que transforma energia eléctrica noutra forma de
energia (motor: mecânica, lâmpada: luminosa, aquecedor: calorífica). Também
chamados de receptores, são passivos pois absorvem energia eléctrica.
Ramo - Conjunto de elementos eléctricos em série, percorridos pela mesma corrente
(pode ser apenas um elemento).
Lei dos Nós

Em qualquer nó de um circuito eléctrico, a soma algébrica das correntes (convergentes e
divergentes) é nula: