Acad 1 Eletricidade Aplicada Produção Aula 01a10 Pag 1 69

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ELETRICIDADE APLICADA Engenharia de Produção 2012 ELETRICIDADE APLICADA Objetivos Específicos: Entender como é realizada a Geração, Transmissão e a Distribuição da Energia Elétrica em seus aspectos primários e secundários. ELETRICIDADE APLICADA Objetivos Específicos: Através de estudos e análises da corrente elétrica alternada e suas aplicações em máquinas elétricas, o objetivo maior da disciplina é fornecer conhecimentos quanto ao uso eficiente da Energia Elétrica em ambientes industriais, levando em consideração a atual necessidade em se aliar fatores de produção industrial/comercial com Conservação de Energia e Sustentabilidade. ELETRICIDADE APLICADA Procedimentos didáticos: O conteúdo será ministrado aos alunos por meio de aulas expositivas e práticas, utilizando recursos de multimídia e laboratório de Práticas de Eletricidade. Será priorizada a realização de trabalhos em grupos e individuais em classe e extra-classe. Ao longo do ano, os alunos apresentarão seminários sobre assuntos relacionados com Conservação de Energia aplicados em ambientes industriais. ELETRICIDADE APLICADA Critérios de avaliação: Além das avaliações bimestrais e suas respectivas substitutivas, a aprendizagem será avaliada de forma contínua, durante o ano, valorizando a participação do aluno nas aulas, trabalhos em grupos e trabalhos individuais. A avaliação do 4º Bimestre será priorizada por realizações de pesquisas pelos alunos e apresentações de seminários em equipes. ELETRICIDADE APLICADA 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Conteúdo Programático: Teoria atômica da matéria Carga Elétrica e Corrente Elétrica Tipos de Energia Campo elétrico Tensão Elétrica Resistência Elétrica Potência Elétrica Energia Elétrica ELETRICIDADE APLICADA Conteúdo Programático: 9. Magnetismo 9.1 Imãs 9.2 Pólos Magnéticos 9.3 Campo Magnético 9.4 Materiais Magnéticos 10. Eletromagnetismo 10.1 Campo Eletromagnético 10.2 Bobinas ELETRICIDADE APLICADA Conteúdo Programático: 10.3 Indução Eletromagnética 10.4 Princípio de Funcionamento de Relés, Motores, Geradores e Transformadores 10.5 Corrente Elétrica Alternada 12. Geração, Transmissão e Distribuição de energia Elétrica 13. Sistemas Trifásicos 14. Máquinas Elétricas ELETRICIDADE APLICADA Conteúdo Programático: 15. Principais Problemas do Uso da Eletricidade 16. Formas de Tarifações da Energia Elétrica 17. Conservação de Energia 18. Princípios de Automação Industrial. Mas... Como funciona e de onde vem a Eletricidade? De onde vem? A eletricidade é conhecida desde a Grécia antiga por meio da fricção (eletricidade estática), mas apenas no século XVIII foi gerado conhecimento avançado sobre sua natureza a ponto de se desenvolver a corrente elétrica tal como a conhecemos hoje. É muito difícil imaginar como seria o mundo moderno sem ela. Teoria atômica da matéria 0O que é matéria ? Aquilo que constitui todos os corpos e pode ser percebido por qualquer dos nossos sentidos . Teoria atômica da matéria 0Matéria A terra com seu solo, ... Teoria atômica da matéria 0Matéria A terra com seu solo, sua atmosfera, ... Teoria atômica da matéria 0Matéria A terra com seu solo, sua atmosfera, seus mares, ... Teoria atômica da matéria 0Matéria A terra com seu solo, sua atmosfera, seus mares, e o mundo vivo de plantas e animais. Teoria atômica da matéria 0Matéria O nome matéria está relacionado com uma grande quantidade de diferentes tipos de matéria . Teoria atômica da matéria 0Matéria e substância Cada tipo particular de matéria é uma substância , portanto, existem milhares de substâncias diferentes. Exemplos: Terra; Ferro; Cobre; Oxigênio; Hidrogênio; Água, etc. Substâncias Teoria atômica da matéria 0Substâncias, moléculas e átomos A molécula é a menor parte em que se pode dividir uma substância e que ainda apresenta todas as características da mesma. Teoria atômica da matéria 0Substâncias, moléculas e átomos Tomando-se como exemplo a gota de água sendo subdividida enquanto mantida suas característica , o resultado seria: H2O Uma molécula de água Teoria atômica da matéria 0Substâncias, moléculas e átomos Será que a própria molécula não pode ser subdividida, embora com a perda das propriedades da substância ? ? Teoria atômica da matéria 0Substâncias, moléculas e átomos DIVIDINDO A ÁGUA ENCONTRAMOS SUA MENOR PARTÍCULA Teoria atômica da matéria 0Substâncias, moléculas e átomos Estas estruturas que constituem as moléculas de todas as substâncias são chamadas Átomos Teoria atômica da matéria 0Substâncias, moléculas e átomos – Como são formados os átomos ? São constituídos por partículas fundamentais. Todo corpo (matéria) contém átomos, e todo átomo contém prótons, neutrons e elétrons que giram em torno do seu núcleo. Essas partículas eram tidas como elementares, ou seja, não constituídas por outras menores. Podemos citar como exemplo de partícula elementar o elétron (partícula portadora de carga negativa) e o fóton (partícula de luz). Durante muito tempo pensou-se que o próton, nêutron, apresentavam uma estrutura elementar. Hoje sabe-se, porém, que são formados por partículas menores denominadas quarks que por sua vez são mantidas unidas pelo glúons. Os glúons exercem forças vigorosas nos quarks, mas não nos elétrons nem nos fótons. Os léptons, também são elementares, e formados pelos elétrons, posítrons e neutrinos. Hoje sabe-se que a estrutura do nêutron por exemplo, é composta por um quark up e dois downs e o próton por dois up e um down. Ou seja, os hádrons possuem uma estrutura interna composta de outras partículas mais leves e realmente elementares: os quarks. O modelo Padrão descreve que toda a matéria na natureza é constituída por dois "clãs" de partículas elementares: léptons e quarks, e estes constituem os hádrons. Teoria atômica da matéria 0Substâncias, moléculas e átomos Para nós, pobres mortais, basta sabermos a estrutura tradicional... • Átomo • Elétrons • Prótons • Nêutrons Teoria atômica da matéria 0Substâncias, moléculas e átomos 0Constituição dos átomos - observações. • O número de prótons de um núcleo é igual ao número de elétrons circulando ao redor do mesmo; • Os prótons estão presos ao núcleo e não podem se locomover de um átomo a outro. Teoria atômica da matéria 0Substâncias, moléculas e átomos 0Constituição dos átomos - observações. • Os elétrons estão distribuídos em diversas camadas ao redor do núcleo; • Os elétrons das camadas mais interna estão rigidamente ligados ao núcleo; . Teoria atômica da matéria 0Substâncias, moléculas e átomos 0Constituição dos átomos - observações. • Os elétrons da camada mais externa, menos atraídos pelo núcleo, são os que mais facilmente se deslocam; • São denominados elétrons livres, e podem passar de um átomo para outro -Diz-se que um corpo é um Corpo neutro quando possui o mesmo n.º de prótons e elétrons, possuindo carga total nula. - Um Corpo carregado (eletrizado) é o que possui mais elétrons do que prótons (carregado negativamente), ou mais prótons do que elétrons (carregado positivamente). Alguns materiais possuem átomos que tem muitos elétrons livres, ou seja, elétrons que têm facilidade em se desprender do átomo e passar para outros átomos, como nos metais, e são chamados de bons condutores. Nos corpos maus condutores os elétrons livres não existem ou existem em pequena quantidade. São denominados isolantes - - - - - + ++ ++ - - - Carga elétrica É uma propriedade da matéria. Um dos processos para se obter cargas elétricas é através de eletrização. Os processos de eletrização ocorrem na natureza constantemente e, muitas vezes, tais fenômenos passam despercebidos por nós. Carga elétrica Eletrização por atrito. Carga elétrica Eletrização por atrito. É importante assinalar que após o atrito, os corpos atritados ficam com cargas de sinais opostos. Isso é determinado por uma tabela chamada de série triboelétrica. Carga elétrica Eletrização por atrito. Na figura que segue temos uma versão resumida dessa série. Carga elétrica os dois corpos adquirem a mesma quantidade de cargas, porém de sinais contrários. Carga elétrica Eletrização por contato. A eletrização por contato, diferentemente da eletrização por atrito, necessita de pelo menos um dos corpos carregado eletricamente. Carga elétrica Eletrização por contato. Para entender o funcionamento do processo da eletrização por contato, considere um condutor carregado positivamente e outro condutor neutro. Carga elétrica Eletrização por contato. Aproxima-se o condutor positivo do condutor neutro até que ocorra o contato entre eles. Quando isso acontece, haverá uma transferência de elétrons do corpo neutro para o corpo carregado positivamente. É o Princípio da Conservação das Cargas Elétricas: QA = QB = Q/2 Carga elétrica Eletrização por indução. Na eletrização por atrito e por contato, há obrigatoriamente a necessidade do contato físico entre os corpos. Na eletrização por indução isso já não é necessário e é por isso que esse processo recebe esse nome. outro. Carga elétrica Eletrização por indução. Considere três condutores, um carregado eletricamente e ou outros dois neutros e encostados um no outro. Carga elétrica Eletrização por indução. Durante essa aproximação, observa-se uma separação de cargas nos condutores neutros. Como o indutor é positivo, o induzido mais próximo do indutor ficará negativo e o induzido mais afastado ficará positivo. Carga elétrica Eletrização por indução. Agora com o indutor ainda próximo, separam-se os dois condutores que estão juntos. Carga elétrica Eletrização por indução. E por fim retira-se o indutor das proximidades dos outros dois corpos. Teremos como resultado os dois condutores que inicialmente eram neutros, agora carregados com cargas de sinais a opostos. Note que em momento algum ouve contato entre o indutor e o induzido. Carga elétrica É uma propriedade da matéria. Existem então, dois tipos de cargas elétricas: as positivas (prótons) e as negativas (elétrons). . A interação entre elas podem acontecer da seguinte forma: - cargas de mesmo sinal, se repelem. - cargas de sinais diferentes, se atraem. Essa carga elétrica tem valor conhecido, e se multiplicarmos o valor da carga elétrica elementar pelo número de elétrons que passa pela seção teremos a quantidade total de carga elétrica passante. A carga elétrica no sistema internacional é medida em coulomb (C). Campo Elétricos CAMPO ELÉTRICO é a região do espaço em torno de uma carga elétrica ou superfície carregada ( Q ), onde qualquer corpo eletrizado ( q ) fica sujeito a ação de uma força de origem elétrica. Campo Elétricos LINHAS DE FORÇA (ou de campo) são linhas imaginárias, tangentes aos vetores campo elétrico em cada ponto do espaço sob influência elétrica e no mesmo sentido dos vetores campo elétrico. Campo Elétricos O campo elétrico varia com a distância entre a carga de prova e a carga que E produz o campo: d 0 O campo elétrico no interior de um corpo carregado é nulo: Campo Elétricos A intensidade do vetor campo elétrico é dada por O sentido do campo é obtido por: Se q > 0 então E e F têm o mesmo sentido. Se q < 0 então E e F têm sentidos opostos. No S.I a unidade de medida de campo elétrico é o N/C. Campo Elétricos Um campo é dito uniforme, quando em qualquer ponto dele, o vetor campo elétrico é o mesmo (é constante). Num campo elétrico uniforme, as linhas de força são paralelas entre si e distanciadas igualmente. Gaiola de Faraday 1ª lei de Faraday Nos condutores em equilíbrio a eletricidade é distribuída apenas na superfície externa ; no seu interior não há traço de eletricidade. 2ª lei de Faraday No equilíbrio elétrico a força elétrica no interior dos condutores completamente fechados e desprovidos de corpos eletrizados é nula.