SÓ TRABALHOS DE ESCOLA: FONTE DE ELECTRICIDADE E FORMA DE OBTENÇÃO

A electricidade é um termo geral que abrange uma variedade de fenómenos resultantes da presença e do fluxo de carga eléctrica. Esses incluem muitos fenómenos facilmente reconhecíveis, tais como relâmpagos, electricidade estática, e correntes eléctricas em fios eléctricos. Além disso, a electricidade engloba conceitos menos conhecidos, como o campo electromagnético e indução electromagnética. Contudo, no presente estudo temos como foco fazer a abordagem sobre fonte e formas de obtenção de electricidade.

2. ABORDAGEM TEÓRICA

2.1 A ELECTRICIDADE

Electricidade é o fenómeno físico associado a cargas eléctricas estáticas ou em movimento. Seus efeitos se observam em diversos acontecimentos naturais, como nos relâmpagos, que são faíscas eléctricas de grande magnitude geradas a partir de nuvens carregadas. Modernamente, confirmou-se que a energia eléctrica permite explicar grande quantidade de fenómenos físicos e químicos.

Uma das principais fontes de energia da civilização contemporânea é a energia eléctrica. O princípio físico em função do qual uma das partículas atómicas, o electrão, apresenta uma carga que, por convenção, se considera de sinal negativo constitui o fundamento dessa forma de energia, que tem uma infinidade de aplicações na vida moderna.

A constituição eléctrica da matéria se fundamenta numa estrutura atómica em que cada átomo é composto por uma série de partículas, cada uma com determinada carga eléctrica. Por isso se define carga eléctrica como propriedade característica das partículas que constituem as substâncias e que se manifesta pela presença de forças. A carga eléctrica apresenta-se somente em duas variedades, convencionalmente denominadas positiva e negativa.

2.2 FONTE E PRODUÇÃO

O ar, o sol, a água, a lenha, o carvão e o petróleo são algumas fontes de energia. A energia que, por exemplo, Laúca produz é a hidráulica, gerada pela força da água do rio, que se transforma em energia eléctrica por meio das usinas hidroeléctricas. A usina é construída no rio e formada por lago, barragem, casa de força, subestação elevadora e linhas de transmissão.

O lago, chamado de reservatório, é formado pelo represamento das águas, o que é possível pela construção de uma barragem. Na barragem é construído o vertedor da usina, abertura por onde sai o excesso de água do reservatório em tempos de chuva.

Desse modo, para produzir a energia, a água sai do reservatório e é conduzida com muita pressão por enormes tubos até a casa de força, onde ficam as turbinas e os geradores. A turbina possui pás ligadas ao gerador. A pressão da água movimenta as pás, que criam um campo magnético, produzindo electricidade.

Em seguida, para que a energia chegue às cidades, é necessário aumentar a voltagem, trabalho feito pelos transformadores elevadores das subestações. Dessa forma, a energia eléctrica é transportada através das linhas de transmissão. Entretanto, para alcançar as residências, a tensão é rebaixada na subestação abaixadora e chega às residências por meio das redes de distribuição, formada por postes, cabos e transformadores.

Tanto electrões quanto protões criam em torno de si uma região de influência, ou campo de força. Quando um electrão e um protão se aproximam o suficiente para que seus campos de força possam influir um sobre o outro, eles se atraem mutuamente. Mas se dois electrões põem em contacto seus campos de força eles se repelem entre si. O mesmo acontece quando 2 electrões se aproximam.

Para designar essas atracões e repulsões, convencionou-se dizer que as partículas possuem algo chamado carga eléctrica, que produz os campos de força. Os electrões possuem carga eléctrica negativa e os protões positiva. As cargas opostas se atraem e as cargas iguais se repelem.

Um pedacinho de seda possui uma quantidade imensa de átomos. Em cada um deles, o número de protões é igual ao de electrões. Se de alguns átomos forem retirados alguns electrões, haverá um desequilíbrio: o número de protões ficará maior e o corpo ficará electrizado positivamente. Ao contrário, se forem adicionados electrões, de forma que o número destes seja maior que o de protões, o corpo ficará com excesso de electrões e ficará electrizado negativamente. Caso o pedaço de seda tenha átomos com igual número de electrões e protões, ele não estará electrizado. Uma carga anula e outra e o corpo fica neutro electricamente.

Através do atrito, dois materiais diferentes podem ficar electrizados. Ao se atritar seda com vidro, por exemplo, a seda torna-se carregada negativamente e o vidro fica com carga positiva. Isso é devido à passagem de alguns electrões do vidro para a seda: esta fica com excesso de electrões e o vidro com deficiência. O mesmo acontece quando se penteia o cabelo. O atrito faz com que o pente fique electrizado, o que pode ser verificado aproximando-o de pequenos pedaços de papel: estes são atraídos pelo pente.

Mas por que isso? Os protões saem muito dificilmente dos núcleos dos átomos onde se encontram. Ao contrário, os electrões de certas substâncias saem facilmente do átomo em torno do qual giravam, passando para outros. Dizemos que um corpo está electrizado quando está com excesso de cargas positivas ou negativas. E que ele é neutro se tiver um número igual de electrões e protões.

Se aproximarmos um corpo electrizado de um corpo neutro, produz-se uma movimentação de cargas dentro do corpo neutro. Se o corpo electrizado estiver com excesso de cargas positivas, muitas cargas negativas dentro do corpo neutros serão atraídas pelo corpo carregado positivamente e se dirigirão para a extremidade que ele está tocando. Com isso, a extremidade oposta ficará com deficiência de electrões e excesso de protões. O objecto, anteriormente neutro, passou a ter as duas extremidades opostamente electrizadas.

Esse fenómeno de separação das cargas pela simples aproximação de um objecto electrizado explica o poder de atracão do pente sobre os pedacinhos de papel. O atrito com o cabelo electriza o pente. Quando ele se aproxima do papel, as cargas deste se separam: as do mesmo sinal do pente são atraídas, as do sinal contrário serão repelidas. Isso fará com que o pente puxe o papel.

2.2.1 Electrização por Atrito

A electrização por atrito, originalmente foi observada por Tales. Quando duas substâncias são atritadas, ocorre uma migração de electrões de uma para outra. A que recebe electrões adquire carga eléctrica negativa (a antiga electricidade resinosa ou negativa) e a outra, perdendo electrões, adquire carga eléctrica positiva (a antiga electricidade vítrea ou positiva).

Por exemplo, ao se atritar uma barra de vidro num pano de lã, electrões passam do vidro para a lã. Em consequência, a barra de vidro adquire carga eléctrica positiva (perde electrões) e o pano de lã adquire carga eléctrica negativa (recebe electrões). Se, em vez da barra de vidro, atritarmos com a lã uma barra de resina, haverá a transferência de electrões da lã para a resina. Então, a barra de resina adquire carga eléctrica negativa (recebe electrões) e o pano de lã adquire carga eléctrica positiva (perde electrões).

Se o corpo atritado é feito de material isolante, as cargas eléctricas que nele se desenvolvem ficam confinadas à região atritada. Nas experiências consideradas, admitimos sempre corpos de materiais isolantes (vidro, resina, lã). Entretanto, se o corpo é feito de material condutor (por exemplo, de metal), as cargas eléctricas se espalham por todo o corpo, ocupando sempre a sua superfície externa, pois elas, sendo todas de mesmo nome ou sinal, repelem-se mutuamente, tendendo a ficar o mais longe possível umas das outras.

Se um operador quiser manter a electrização de um condutor, terá de segurá-lo com um cabo isolante, pois, se não o fizer, todas as cargas irão se espalhar pelo seu corpo (que também é condutor), e daí por todos os materiais condutores com que ele estiver em contacto, como, por exemplo, a terra. Diz-se, nesse caso, que o corpo está ligado à terra ou aterrado.

Genericamente, portanto, pode-se dizer que: Um condutor electrizado perde sua electrização (descarrega-se) ao ser ligado à terra.

2.3 FORMAS DE OBTENÇÃO E TRANSFORMAÇÃO DE ENERGIA

Diariamente, fechamos e abrimos muitos circuitos eléctricos. Ao fazermos isso, estamos utilizando energia eléctrica, que é obtida de uma usina geradora de electricidade. Ferro eléctrico, chuveiro, torneira eléctrica, liquidificador e torradeira transformam energia eléctrica em térmica.

Esses aparelhos têm, como um dos seus componentes, o resistor, um fio de material especial (diferente dos fios de ligação), responsável pelo aquecimento. Por isso, são denominados resistivos.

Podemos representar o aparelho eléctrico resistivo só por seu resistor.

Uma lâmpada incandescente também pode ser considerada um resistor, uma vez que a maior parte da energia eléctrica é transformada em energia térmica, em seu filamento; e o restante, em energia luminosa.

Os símbolos que utilizaremos para indicar os circuitos têm como objectivo principal a representação de aparelhos, fontes, fios de ligação e interruptores. Qualquer circuito com um resistor será representado pelo símbolo da resistência e qualquer tipo de interruptor.

2.3.1 Circuitos Eléctricos

A grande tecnologia avançada presente nos dias de hoje se deve ao fato do grande desenvolvimento dos estudos dos circuitos eléctricos. Por isso é muito importante entender o que é, como ele funciona na prática e quais são os elementos que o compõe.

Um circuito eléctrico nada mais é do que o conjunto de vários elementos que possuem funções diferentes a fim de se obter a finalidade desejada.

Os circuitos eléctricos são classificados de duas maneiras:

· Circuitos de corrente contínua: possuem fontes de tensão e correntes contínuas (que não variam no decorrer do tempo).

· Circuitos de corrente alternada: possuem fontes de tensão e correntes alternadas (que variam no decorrer do tempo).

Para fazer a análise matemática de circuitos eléctricos, é preciso conhecer no mínimo dois conceitos básicos. A lei das malhas (também chamadas lei de kirchhoff) e a lei de ohm.

2.3.2 Elementos de um Circuito

Abaixo estão citados e representados alguns dos elementos que podem fazer parte de um circuito eléctrico.

Resístores: Elementos de um circuito que basicamente possuem a função de transformar energia eléctrica em energia térmica através do efeito joule e assim limitar a corrente eléctrica em um circuito. Podem ser combinados de duas formas:

Combinação em série: nesse caso quando combinados, a resistência equivalente (resistência total) referente a essa combinação irá aumentar de forma que se obtenha a resistência total desejada.

Combinação em paralelo: nesse caso, a resistência equivalente (resistência total) referente a essa combinação irá diminuir de forma que se obtenha a resistência total desejada.

O símbolo que representa os resístores geralmente é a letra R ou r.

Capacitores: Também denominados de condensadores, possuem a função de armazenar cargas eléctricas e assim gerar energia eletrostática.

O símbolo que representa o capacitor geralmente é a letra C ou c.

Geradores: Elementos responsáveis por transformar diversos tipos de energia em energia eléctrica.

Alguns tipos de energia transformada pelo gerador são: Energia térmica, energia mecânica, energia química e etc.

Indutores: É uma espécie de dispositivo eléctrico que tem como função principal de armazenar energia eléctrica na forma de campos magnéticos. Normalmente ele é construído como uma bobina feita de um fio condutor (geralmente de cobre).

2.4 CORRENTE ELÉCTRICA

Ao se estudarem situações onde as partículas electricamente carregadas deixam de estar em equilíbrio electrostático passamos à situação onde há deslocamento destas cargas para um determinada direcção e em um sentido, este deslocamento é o que chamamos corrente eléctrica. Estas correntes eléctricas são responsáveis pela electricidade considerada utilizável por nós.

Normalmente utiliza-se a corrente causada pela movimentação de electrões em um condutor, mas também é possível haver corrente de iões positivos e negativos (em soluções electrolíticas ou gases ionizados).

A corrente eléctrica é causada por uma diferença de potencial eléctrico. E ela é explicada pelo conceito de campo eléctrico, ou seja, ao considerar uma carga A positiva e outra B negativa, então há um campo orientado da carga A para B. Ao ligar-se um fio condutor entre as duas os electrões livres tendem a se deslocar no sentido da carga positiva, devido ao fato de terem cargas negativas, lembrando que sinais opostos são atraídos.

Desta forma cria-se uma corrente eléctrica no fio, com sentido oposto ao campo eléctrico, e este é chamado sentido real da corrente eléctrica. Embora seja convencionado que a corrente tenha o mesmo sentido do campo eléctrico, o que não altera em nada seus efeitos (com excepção para o fenómeno chamado Efeito Hall), e este é chamado o sentido convencional da corrente.

3. CONCLUSÃO

Depois de uma breve abordagem sobre a fonte de electricidade e forma de obtenção, chegamos a concluir que a electricidade é um termo geral que abrange uma variedade de fenómenos resultantes da presença e do fluxo de carga eléctrica. E ainda, conforme exposto acima, há vários tipos de electrização: electrização por atrito, electrização por contacto, electrização por indução.

4. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

COTRIM, Ademaro A.M.B. Instalações Elétricas. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 1939. vol. 5º edição.

FERREIRA, Arthemio Aurélio Pompeu- Dias, Edurado Mario- Cardoso, José Roberto. Circuitos Elétricos I. Rio de Janeiro: Guanabara dois S.A, 1984.

GASPAR, Alberto. Física: volume único. São Paulo: Editora Ática, 2005. 496 pp.

IRWIN, J David. Analise Básica de Circuitos psra Engenharia. Rio de Janeiro: LTC, 2003. vol. 7° edição.

ROBERT L. Boylestad. Introdução a Analise de Circuitos. São Paulo: Pearson, 2004. vol. 10º edição.

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sexta-feira, 2 de novembro de 2018

FONTE DE ELECTRICIDADE E FORMA DE OBTENÇÃO - Trabalho de Ed. Laboral

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