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165 ELM 01
UUNNIIDDAADDEE 22
IINNSSTTRRUUMMEENNTTOOSS DDEE MMEEDDIIDDAASS
EELLTTRRIICCAASS
NNeess ttaa uunn iiddaaddee ,, vvoocc vvaa ii aapprreennddeerr
ssoobbrree ::
A finalidade e o uso de instrumentos de medidas eltricas. A
realizar testes de continuidade.
Nesta Unidade voc vai se familiarizar com as grandezas usadas em
eletricidade e se familiarizar com instrumentos e mtodos para medir
estas grandezas. Inclumos o voltmetro, o ampermetro, o ohmmetro, o
meghmetro e o wattmetro. Para uma melhor compreenso do uso do
wattmetro, inclumos uma introduo conceitual sobre potncia e
energia. Apresentamos tambm as unidades empregadas nas grandezas
eltricas empregando o Sistema Internacional de unidades. So
apresentados tambm os mltiplos e sub-mltiplos mais usados na prtica
para cada unidade. Exerccios iro auxiliar a fixao dos conceitos
apresentados.
22 ..11 MMEEDDIIDDAASS EEMM EELLEETTRROOTTCCNNIICCAA
Em eletricidade indispensvel o uso de instrumentos de medidas
para teste, reparo e manuteno de circuitos eltricos. As grandezas
eltricas, como a corrente, a ddp (tenso eltrica), a resistncia e a
potncia, requerem instrumentos especficos de medidas, pois apenas
em tais aparelhos podemos obter informaes diretas de como estas
grandezas se comportam na prtica, uma vez que no podemos observar
diretamente a corrente eltrica, por exemplo, circulando por dentro
dos fios, no podemos ver a tenso alternada em uma tomada ou a tenso
contnua em uma bateria. Seus efeitos podem ser observados
indiretamente pelo funcionamento das mquinas, pela luz irradiada de
uma lmpada, etc. o uso da eletricidade que traz informaes sobre seu
comportamento.
Quando aplicamos as leis do eletromagnetismo em circuitos
eltricos, em mquinas, etc., podemos calcular com bastante preciso,
em grande parte dos casos, os valores da corrente (amperagem),
tenso (voltagem), resistncia e potncia. Mas quando empregamos
componentes com muitas perdas, quando circuitos ou mquinas no esto
funcionando corretamente e em muitas outras situaes, os clculos
podem no retratar corretamente a
-
realidade. preciso conferir com instrumentos. Nesta unidade
apresentamos o voltmetro, o ampermetro, o ohmmetro e o watmetro.
comum, em bancada e em campo, o uso do multmetro, ou multiteste, ou
VOM, que rene vrios tipos de medidas em um s instrumento.
Apresentaremos, antes dos instrumentos propriamente ditos, uma
reviso dos conceitos bsicos a respeito da grandeza a ser medida,
bem como suas unidades com mltiplos e submltiplos mais usados.
166
22 .. 22 OO VVOOLLTT MMEETTRROO MMEE DDIIDDAA DDEE TTEENNSSOO
CCOONNTT NNUUAA EE TTEE NNSSOO AALLTTEERRNNAADDAA
As baterias e as pilhas, de uma forma geral, so exemplos de
dispositivos que nos proporcionam tenso contnua. Dizemos isso
porque, ao longo do tempo, enquanto a bateria ainda no est gasta, o
valor da tenso eltrica entre seus plos tem sempre o mesmo valor. Se
desenharmos um grfico mostrando o valor da tenso da bateria em funo
do tempo, fica bem evidente porque chamamos a ddp produzida por uma
bateria de tenso contnua.
Figura 2.1 Tenso contnua: a ddp no muda ao longo do tempo
(enquanto a bateria est carregada).
Quando a bateria empregada para acender uma lmpada, produz uma
corrente de eltrons. Como a tenso contnua, a corrente tambm ser
contnua. Isso significa que os eltrons prosseguem passando pelo fio
e pela lmpada continuamente, sem mudanas na quantidade de eltrons
que est circulando. Logo, nos circuitos em que usamos tenso
contnua, temos corrente contnua. Emprega-se a abreviao CC (Corrente
Contnua) para descrever esta situao. Algumas vezes usam-se DC, que
vem da expresso correspondente em ingls (Direct Current).
Quando temos tenso alternada e corrente alternada, usamos a
abreviao CA (Corrente Alternada). O equivalente em ingls muito
usado tambm: AC (Alternating Current). Em eletricidade, comum o uso
de expresses em ingls, devido ao fato de que o estudo desse assunto
foi desenvolvido principalmente nos Estados Unidos e tambm na
Europa.
A tenso da tomada no do tipo tenso contnua porque no fica sempre
com o mesmo valor. A tenso na tomada alternada. Isso quer dizer que
tenso fica mudando de valor o tempo todo. Os plos positivo (+) e
negativo () se alternam nos fios. Veja as figuras 2.2 e 2.3.
-
Figura 2.2 A tenso da tomada alternada. Parte do tempo a tenso
tem plo positivo em cima e o plo negativo em baixo. Em seguida o
plo positivo est
embaixo e o plo negativo em cima. Essa alternao prossegue se
repetindo em ciclos.
b) Quando a tenso inverte a polaridade, a corrente inverte o
sentido. A lmpada continua acesa, no
importando o sentido da corrente.
Figura 2.3 Lmpada com corrente alternada.
167 ELM 01
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O calor e a luz dissipados pela lmpada so resultado do choque
entre os eltrons que formam a corrente eltrica e os tomos do
filamento da lmpada. Estes choques ocorrem tanto na ida dos eltrons
quanto na volta. Ento, no importa se a corrente est circulando num
sentido ou no outro. Se voc raspar o dedo na parede, bem rpido, num
sentido ou no outro, o dedo esquenta nos dois casos. Mas por que o
brilho da lmpada no varia? Neste caso, 60 Hz um ponto chave. A
freqncia da tenso alternada da tomada de 60Hz, ou 60 ciclos por
segundo, que quer dizer 60 senides completas por segundo. Com essa
velocidade, a lmpada vai de zero corrente at o mximo e depois volta
a zero, 120 vezes por segundo, pois cada ciclo tem dois mximos para
a corrente, um em cada sentido. Simplesmente no d tempo de a luz
esfriar ou de apagar. Ela apenas apresenta um brilho mdio. claro
que se a tenso fosse de 180V, mas fosse contnua, a lmpada iria
brilhar mais. Como a tenso alternada, o brilho menor. Qual seria o
valor de tenso contnua que faria a lmpada brilhar com a mesma
intensidade que brilha para uma tenso alternada de 180V de
amplitude? Adivinhe! Se voc pensou em 127V, pensou certo. Com um
pouco de matemtica daria para mostrar que a relao entre estes dois
valores :
Amplitude Valor eficaz
(valor mximo ou valor de pico) (corresponde ao valor contnuo
necessrio para a lmpada dissipar a mesma energia)
V = 180 V Vef = 2V
180V Exemplo: Vef = = 127 V Logo: V = Vef x 2
2
A relao entre a amplitude e o valor eficaz (esse o nome) 2 (a
raiz quadrada de 2 igual a 1,414).
O valor eficaz da tenso, ou da corrente, muito importante.
Simplesmente porque quando se fala em tenso e corrente alternada, o
valor que se fala sempre o valor eficaz. muito raro ter que usar o
valor da amplitude, tudo dado em valor eficaz. Quando se compra uma
lmpada, vem escrito nela algo como por exemplo: 127V/60W. Figura
2.4 Lmpada de 127V / 60Hz
127V 60W
A especificao 127V/60W significa que, quando se aplica 127V
(eficazes, claro), a lmpada dissipa uma potncia total de 60 watts.
Corresponde a 60 joules de energia dissipados a cada segundo que se
passa. Repare os outros eletrodomsticos e mquinas para tenso
alternada (para ligar na tomada). A tenso que vem escrita no corpo
do aparelho dada em valor eficaz. A tenso em que um aparelho
(inclusive uma lmpada) deve funcionar
168
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chamada tenso nominal e vem normalmente indicada no corpo do
aparelho ou numa etiqueta, geralmente no painel traseiro do
aparelho.
Existem instrumentos que permitem medir a tenso eltrica. So
chamados de voltmetros. Podemos medir com voltmetros tanto a tenso
contnua quanto a tenso alternada.
O voltmetro deve ser usado em paralelo com os dois pontos onde
existe a ddp que se deseja medir, conforme a figura 2.5. Chamamos
de pontas de prova do aparelho os terminais que devem ser colocados
em paralelo com os dois pontos onde desejamos medir a tenso.
Existem voltmetros s para tenso contnua e s para tenso alternada,
voltmetros para tenso contnua e alternada, e multmetros. Um
multmetro pode medir outras grandezas alm de tenso, como a corrente
e as resistncias eltricas.
Figura 2.5 O voltmetro deve ser colocado em paralelo com a tenso
a ser medida.
Os multmetros so chamados tambm de multiteste ou VOM, porque
medem Volt (ddp), Ohm (resistncia eltrica) e Miliampres (corrente
eltrica). Veja a figura 2.6.
b) uso do voltmetro c) Pontas de prova para medir alta tenso
Figura 2.6 Tipos de voltmetros.
Nos aparelhos mais completos, as medidas so feitas em escalas
diferentes. Por exemplo, podemos ter uma escala de 0 a 5V, outra de
0 a 150V e outra de 0 a 500V. E ainda podemos ter escalas de tenso
contnua ou alternada. Quando algum vai fazer uma medida,
169 ELM 01
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deve escolher primeiro no aparelho se a tenso a ser medida
contnua ou alternada e em seguida escolher em que escala far a
medida. A escolha da escala depende do valor que se espera medir.
No se deve usar um voltmetro sem ter noo da tenso a ser medida,
pois corre-se o risco de queimar o aparelho, caso a tenso que se
est medindo seja superior ao limite da escala que se est usando.
Exemplo: se a escala escolhida for de 0 a 15V e a tenso a ser
medida for de 220V, pode-se queimar o voltmetro. Por outro lado, se
a tenso a ser medida for muito inferior escala usada, no haver
preciso na medida. Exemplo: medir a tenso de uma pilha na escala de
0 a 150V vai resultar numa impreciso muito grande, pois os 1,5V da
pilha praticamente no movem o ponteiro (no caso de voltmetros
analgicos, que usam o ponteiro). Quando o voltmetro est numa escala
de tenso alternada, o valor indicado j dado em valor eficaz.
Figura 2.7 Mostrador do voltmetro (neste caso um VOM) escalas
diferentes.
Quando usamos uma escala para tenso contnua, devemos tomar
cuidado para no inverter os fios positivo e negativo do medidor. A
ponta de prova positiva do medidor deve ser ligada ao plo positivo
do dispositivo que est sendo medido (bateria, por exemplo) e a
ponta de prova negativa do medidor deve ir ao plo negativo. Caso
contrrio, o ponteiro vai tentar se deslocar para antes do zero e
vai bater no incio da escala. Mesmo quando isso no queima o
voltmetro, prejudicial e com o tempo reduz sua preciso. Existem
voltmetros digitais (o mostrador apresenta a tenso usando
algarismos) que so completamente automticos, indicando se a tenso
contnua ou alternada e fazendo mudana automtica de escala. Os
voltmetros que medem alta tenso normalmente usam um terminal
separado e uma ponta de prova especial. Veja a figura 2.6 (c).
Tenses muito altas ou muito baixas costumam ser dadas em
mltiplos e submltiplos do volt. Veja a tabela 2.1.
Tabela 2.1 Mltiplos e submltiplos mais comuns do Volt.
Uso do prefixo Smbolo Valor
1 mega volt 1 MV 106V = 1.000.000 V
1 kilo volt 1 kV 103V = 1.000 V
1 volt 1 V 1V
1 mili volt 1 mV 10-3V = 0,001 V
1 micro volt 1 V 10-6 V = 0,000001 V
170
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Uma forma prtica de saber se existe energia eltrica ou no em uma
tomada e se os dois fios so fase ou se um deles o neutro, o teste
de neon, que usa uma lmpada de neon. Pode ser encontrado em forma
de chave de fenda ou simplesmente de uma lmpada com dois fios para
testar a tomada. A lmpada na verdade no chega a permitir conduo
plena da corrente, pois formada por um pouco de gs (neon) que
ioniza e fica aceso quando usamos o teste numa tomada com energia
eltrica. O gs bastante isolante, o suficiente para acender sem que
a pessoa leve choque, desde que usado para tenses de at cerca de
380V. facilmente encontrada em lojas de materiais eltricos e de
baixo custo.
Figura 2.8 Testes de neon e exemplo de uso.
Quando no temos um teste de neon, podemos empregar uma lmpada
incandescente
comum como teste. Pode ser um quebra-luz domstico ou basta usar
um soquete (bocal) de lmpada com dois fios e uma lmpada. Se
existirem tomadas de 220V, ento melhor usar uma lmpada de 220V.
Numa tomada de 220V, ela acender normalmente caso haja energia
eltrica. Na tomada de 110V, ela acender com brilho mais fraco. Caso
contrrio, se for usada uma lmpada de 110V em tomada de 220V, h
perigo de a lmpada estourar.
Figura 2.9 Pode-se testar se uma tomada tem energia eltrica ou
no usando uma lmpada incandescente.
22 ..33 OO AAMMPPEERRMMEETTRROO MMEEDDIIDDAA DDAA
CCOORRRREENNTTEE EELLTTRRIICCAA
O que chamamos de intensidade da corrente eltrica um valor
numrico calculado pelo nmero de cargas que atravessam uma seo reta
do fio por unidade de tempo. Expressando a carga eltrica em
coulombs (C) e o tempo em segundos (s), a corrente eltrica ter como
unidade o ampre (A = C/s), nome escolhido como homenagem ao
cientista francs Andr M.
171 ELM 01
-
Ampre. Usa-se a letra I (de Intensidade) para simbolizar a
corrente eltrica. A intensidade da corrente eltrica tambm chamada
amperagem. Veja a figura 2.10.
Figura 2.10 A corrente eltrica I (em ampres) definida como a
quantidade de cargas eltricas
(em coulomb) que atravessam a seo reta do fio, por segundo.
Nos esquemas eltricos, comum usar a letra I (maiscula) para
corrente contnua e a letra i (minscula) para corrente alternada.
Veja a figura 2.11.
Figura 2.11 Corrente contnua (I) e corrente alternada (i). Para
cada caso
temos acima o diagrama do circuito fsico e embaixo o diagrama
esquemtico (esquema eltrico) que emprega smbolos para os
componentes do circuito.
Os aparelhos medidores de corrente eltrica so chamados de
ampermetros. Existem ampermetros analgicos e digitais, a exemplo do
que ocorre com os voltmetros. Podemos medir com ampermetros tanto a
corrente contnua quanto a corrente alternada. Os multmetros tambm
possuem escalas para medida de corrente eltrica. Reveja as figuras
2.6 e 2.7.
Figura 2.12 O ampermetro deve ser atravessado pela corrente que
est sendo medida.
O ampermetro tem que ser atravessado pela corrente eltrica para
indicar o seu valor. Por isso, deve ser usado em srie, como
indicado na figura 2.12. Os ampermetros costumam
172
-
ter vrias escalas para medida de corrente, com indicaes de
corrente contnua ou alternada, da mesma forma que ocorre com os
voltmetros. No caso da corrente alternada, o valor indicado j o
valor eficaz da corrente.
Da mesma forma que recomendamos para o voltmetro, deve-se tomar
o cuidado de escolher a escala correta. Uma corrente grande demais
para uma determinada escala pode danificar o instrumento, enquanto
uma corrente pequena demais para uma escala no d preciso de
medida.
Valores muito altos ou muito baixos de corrente eltrica costumam
ser dados em mltiplos e submltiplos do ampre. Veja a tabela
2.2:
Tabela 2.2 Mltiplos e submltiplos mais comuns do Ampre.
Uso do Prefixo Smbolo Valor
1 kilo ampre 1 kA 103 A = 1000 A
1 ampre 1 A 1 A
1 mili ampre 1 m A 10-3 A = 0,001 A
1 micro ampre 1 A 10-6 A = 0,000001 A
Como os ampermetros devem ser usados em srie com a corrente a
ser medida, muitas vezes temos que abrir um circuito para poder
ligar o ampermetro. Nem sempre isso possvel, pois abrir um circuito
pode significar cortar o cabo (ou fio) por onde passa a corrente,
em algum ponto. Para solucionar este problema, podemos usar um tipo
especial de ampermetro: o ampermetro em alicate. Neste caso, o
alicate ampermetro deve laar ou abraar o fio por onde a corrente
est passando. O princpio bsico do ampermetro em alicate que a
corrente eltrica produz um campo magntico ao redor do fio em que
ela passa. O ampermetro em alicate sensibilizado por esse campo
magntico e indica a corrente que o produziu. Veja a figura
2.13.
Figura 2.13 Ampermetros do tipo alicate.
22 ..44 OOHHMMMMEETTRROO MMEEDDIIDDAA DDEE RREESSIISSTTNNCCIIAA
EELLTTRRIICCAA
Sabemos que quando aplicamos uma diferena de potencial em um
condutor, temos como resultado uma corrente eltrica. O exemplo mais
simples o de uma bateria ligada a uma lmpada por um fio metlico (de
cobre, por exemplo). Tanto o fio metlico quanto o
173 ELM 01
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filamento da lmpada so condutores, mas no conduzem de forma
igual. Se o fio metlico fosse ligado direto do plo positivo ao plo
negativo (sem a lmpada), a corrente eltrica seria bem maior. Quando
experimentamos fios de materiais e tamanhos diferentes, a corrente
assume valores diferentes. Esta proposta de ligar fio metlico
direto de um plo ao outro apenas hipottica, no se deve fazer isso
na prtica, pois representa uma situao de curto-circuito. O
importante agora entender que existe uma relao entre a diferena de
potencial e a corrente eltrica, que chamada Resistncia Eltrica.
174
V R = unidade: ohm ( ) I
V =
A Unidade: ohm ( ) usamos a letra grega (mega) para simbolizar a
unidade ohm.
Figura 2.14 - Smbolos usados para representar a resistncia
eltrica.
Do mesmo modo que temos o voltmetro para medir tenso eltrica e o
ampermetro para medir corrente eltrica, temos o ohmmetro para medir
resistncia. A figura 2.15 mostra alguns tipos de ohmmetros.
Figura 2.15 Tipos de ohmmetros (como parte de multmetros).
A escala usada para indicar o valor da resistncia medida
graduada de 0 (curto-circuito) a (infinito, para circuito aberto).
Com os terminais do medidor em aberto (sem estar medindo e sem
encostar um terminal no outro) o ponteiro indica resistncia
infinita (), que representa circuito aberto, pois entre um terminal
e outro existe apenas ar livre, que no condutor e, por isso, tem
resistncia muito alta, que considerada como infinita (circuito
aberto). claro que a resistncia do ar no infinita, mas alta demais
para ser indicada pelo instrumento. Quando encostamos um terminal
no outro, a resistncia muito baixa,
-
praticamente zero ohms (0). O ponteiro indica 0 na escala! Todo
ohmmetro usa uma bateria para produzir corrente quando uma
resistncia est sendo medida. esta corrente que faz o ponteiro se
deslocar e indicar o valor da resistncia na escala. No caso de zero
ohm (0 ou curto-circuito), a corrente mxima, e o ponteiro se
desloca at o fundo da escala. Por exemplo, o ohmmetro pode ser
usado para fazer teste de continuidade da conduo eltrica. Quando
desconfiamos que um fio est interrompido, podemos medir a sua
resistncia. Se houver mesmo um circuito aberto, o ohmmetro no mover
o ponteiro. Caso a continuidade da conduo eltrica esteja em bom
estado, o ohmmetro indicar zero ohm (0). Veja a figura 2.16.
Figura 2.16 Medida de Resistncia.
preciso que a bateria no interior do ohmmetro esteja em bom
estado para a medida ter preciso. Se a bateria estiver
descarregada, a medida ser imprecisa. Do estado de bateria nova
para o estado de bateria descarregada, existe grande variao. Por
esse motivo, os ohmmetros permitem um ajuste da preciso, que
geralmente feito com os terminais em curto, quando o valor zero ohm
(0) deve ser indicado na escala. Caso isso no ocorra, deve-se fazer
o ajuste do zero, geralmente girando um boto localizado no painel
frontal ou na lateral do instrumento. Se com os terminais em curto
no for possvel ajustar o zero, a bateria deve estar gasta e deve
ser substituda. Veja a figura 2.17.
Usualmente, os ohmmetros possuem vrias escalas, para permitir
maior preciso das medidas de resistncias de valores muito
diferentes. Essas escalas normalmente empregam fatores de
multiplicao, como, por exemplo, 1x, 10x, 100x, 1000x, etc. Na
escala 10x (por exemplo), deve-se multiplicar o valor lido no
mostrador do instrumento, por 10. Se o ponteiro
175 ELM 01
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indicar 120, por exemplo, significa que a resistncia vale 1200.
Existem tambm ohmmetros digitais com mudana automtica de escala.
Reveja a figura 2.15.
Existem ohmmetros especiais ou ohm-metros comuns com escalas
especiais) para medir resistncias(muito altas, que normal-mente so
resistncias de isolamento. Esses aparelhos so chamados meghmetros,
porque os valores medidos de resistncia esto normalmente na faixa
de megaohms (M). Veja a figura 2.18.
Figura 2.18 Meghmetro (medindo a resistncia de isolamento em um
motor).
Como j foi mencionado antes, existem aparelhos que podem medir
tanto tenso como corrente e resistncia eltrica. Esses instrumentos
so chamados multmetros (ou multiteste), ou ento VOM, que significa
Volt, Ohm e Miliampres (visto que a maior parte das escalas so para
correntes na faixa de miliampres). Reveja as figuras 2.6 e 2.7.
bastante comum fazer uso de mltiplos e submltiplos do ohm, para
resistncias muito altas ou resistncias muito baixas. Os mais comuns
so dados na tabela 2.3.
Tabela 2.3 Mltiplos e submltiplos mais comuns do ohm.
Uso do prefixo Smbolo Valor
1 mega ohm 1 M 106 = 1.000.000
1 kilo ohm 1 k 103 = 1000
1 ohm 1 1
1 mili ohm 1m 10-3 = 0,001
22 ..55 PPOOTTNNCCIIAA EELLTTRRIICCAA OO UUSSOO DDAA
EENNEERRGGIIAA
Existe uma forma muito til de se pensar sobre o uso da energia,
que o conceito de potncia. Para definir potncia, vamos pensar que
uma pessoa pega um livro do cho e o coloca em cima da mesa, e que a
fora peso do livro vale 5N. Vamos supor que duas pessoas faam esse
trabalho (uma de cada vez). A primeira demora quinze segundos para
realizar o trabalho. A segunda realiza o mesmo trabalho em cinco
segundos. Repare que o trabalho realizado foi o mesmo!
W = 7,5 J W = Fp x d = 5 x 1,5 Devido diferena de tempo, dizemos
que o trabalho realizado mais rapidamente usou
mais potncia. Assim definimos potncia:
176
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177 ELM 01
J
tW P unidade: Watt (W) W =
s No exemplo dado:
SJ 0,5
s 15J 7,5
tW P
11 P1 = 0,5W
SJ 1,5
s 5J 7,5
tW P
22
O trabalho realizado em menor tempo (mais rpido) exige maior
potncia. A potncia a rapidez com que o trabalho realizado. A
unidade de potncia o watt, abreviado pela letra W, nome dado em
homenagem ao engenheiro escocs James Watt, que aperfeioou os
motores a vapor.
Potncia representa a rapidez com que a energia usada. Dizemos
que um carro tem mais potncia que outro, quando consegue atingir
uma velocidade maior em menos tempo. Isso d para ver na arrancada.
Imagine dois carros partindo juntos. O que tiver maior potncia
atinge velocidade maior em menos tempo. No caso da potncia dos
carros (potncia mecnica em geral), mais comum o uso do hp como
unidade (vem do ingls, horse power). A relao entre watt e hp dada
por:
1 hp = 746 watts
Em eletricidade usado o watt.
Se relacionarmos a potncia com a energia eltrica e o trabalho
realizado pela fora eltrica para produzir a corrente, teremos:
tW P =
td x F =
td x q x E =
tq
(pois V = E x d onde E o campo eltrico)
Logo: P = R x I2
P = V x I
Usando a Lei de Ohm: V = R x I
P = R x I x I V V ou ainda: I = P = V x R R
V2 P =
R
-
Resumindo:
W V2 P = = V x I = R x I2 = t R
So quatro formas diferentes de calcular potncia eltrica.
Escolher qual delas devemos usar depende do problema a ser
resolvido.
178
22 ..66 PPOOTTNNCCIIAA EEMM CCOORRRR EENNTTEE CCOONNTT NNUUAA
((CC ..CC.. )) EE EEMM CCOORR RREENNTTEE AALLTTEERRNNAADDAA ((CC
..AA.. ))
Sabemos que uma resistncia ligada a uma bateria est submetida a
uma tenso contnua e atravessada por uma corrente contnua (C.C.).
Neste caso, o clculo da potncia e da energia simples. Veja a figura
2.19.
Exemplo: uma lanterna
W V2 P = = V x I = R x I2 = t R
Figura 2.19 Clculo de potncia e energia em corrente contnua
(CC).
No caso de uma resistncia ligada na tomada (uma lmpada, um
chuveiro, um ferro de passar roupa, etc.), a tenso alternada e vai
produzir na resistncia uma corrente alternada (C.A.). Como feito o
clculo neste caso? O cuidado aqui lembrar que a tenso varia com o
tempo e a corrente tambm. Como conseqncia, a potncia e a energia
tambm variam. A soluo usar o valor eficaz, tanto da tenso quanto da
corrente.
Vimos que, para a tenso alternada, o valor usado para fins
prticos o valor eficaz:
Vp Vef =
2
Onde Vp a amplitude da senide, que a tenso alternada, e Vef o
valor eficaz da
tenso alternada.
-
A corrente usa a mesma definio para valor eficaz:
A potncia que usada em qualquer aparelho eltrico a potncia
calculada com a tenso e a corrente eficazes. Esta potncia chamada
potncia mdia.
179 ELM 01
Vp Ip Vp x Ip P = x
2 2
(onde Vp e Ip so as amplitudes , ou valor de pico, das
senides.)
Essa expresso diz que, usando os valores das amplitudes da tenso
e da corrente senoidal, a potncia mdia a metade do produto Vp x Ip
e chamada potncia mdia. No se usam os valores das amplitudes das
senides na prtica e sim os valores eficazes. Logo, a potncia
simplesmente o produto da tenso (eficaz) pela corrente (eficaz). A
expresso potncia mdia tambm faz sentido pelo fato de que, sendo a
tenso e a corrente variveis, a potncia tambm ser varivel. Para
calcular a energia gasta em um determinado tempo, no precisamos
levar em considerao a variao da potncia. Basta usar seu valor
mdio.
Resumo: (onde V e de I so usados em valor eficaz!)
22 ..77 MMEEDDIIDDOORR DDEE PPOOTTNNCCIIAA OO WWAATTTT
MMEETTRROO
Para medir potncia, usamos o wattmetro, um aparelho que uma
combinao de voltmetro com ampermetro. Este aparelho mede a tenso e
a corrente, dando como resultado (no mostrador) o produto da tenso
pela corrente, que a potncia eltrica. A figura 2.20 mostra como
deve ser ligado o wattmetro de modo a medir a potncia na lmpada e
um exemplo de wattmetro usado na prtica.
a) Diagrama fsico de ligao de um wattmetro. b) Diagrama simblico
(esquemtico).
c) Exemplo de um wattmetro.
Figura 2.20 Uso do Wattmetro.
P = 2
P = Vef x Ief
P = V x I
-
180
Os terminais que medem a corrente devem ser ligados em srie,
para que a corrente passe atravs do aparelho (como um ampermetro
comum), enquanto os terminais que medem a tenso devem ser ligados
em paralelo, como um voltmetro comum. Se a tenso e a corrente forem
alternadas, o valor indicado de potncia j a potncia mdia. Como
acontece com os outros instrumentos, podem existir vrias
escalas.
A tabela 2.4 mostra os principais mltiplos e submltiplos do watt
usados na prtica.
Uso do prefixo Smbolo Valor
1 mega watt 1 MW 106 W = 1.000.000 W
1 kilo watt 1 kW 103 W = 1.000 W
1 watt 1 W 1 W
1 mili watt 1 mW 10-3W = 0,001 W
Tabela 2.4 mltiplos e submltiplos mais comuns do watt.
-
TTeessttee ddee AAuuttoo--AAvvaa ll ii aaoo ddaa UUnn iiddaaddee
22
2.1) Identifique os tipos de instrumento de medidas.
A Ampermetro alicate
B Multmetro Digital
C Pontas de prova para alta tenso
( ) ( ) ( )
D Wattmetro
E Meghmetro
F Multmetro analgico
G Voltmetro
( ) ( )
( ) ( )
2.2) Unidades de medidas:
( A ) Volt ( ) Corrente eltrica
( B ) Ampre ( ) Potncia
( C ) Watt ( ) Energia
( D ) Ohm ( ) Tenso eltrica
( E ) kWh ( ) Resistncia eltrica
2.3) Explique o que vem a ser erro de paralaxe, que comum em
instrumentos de medida analgicos e como deve ser evitado.
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
181 ELM 01
-
2.4) Nas afirmativas abaixo, assinale V para as que correspondem
a caractersticas de um voltmetro e A para o ampermetro.
( ) Deve ser ligado em paralelo com os pontos onde se deseja
medir a ddp.
( ) Deve ser ligado em srie no circuito para que, durante a
medida, a corrente eltrica passe pelo instrumento.
( ) Exemplo de como ligar o instrumento para efetuar uma
medida:
( ) Exemplo de como ligar o instrumento para efetuar uma
medida:
( ) Normalmente apresenta vrias escalas para medidas em
miliampres (mA) e ampres (A).
( ) Normalmente apresenta vrias escalas para medidas em volts
(V) e kilovolts (kV).
( ) Para evitar ter que abrir um circuito para fazer a medida,
possvel empregar um modelo do instrumento em forma de alicate, que
efetua a medida sem interromper o funcionamento do circuito.
2.5) Assinale F para Falso e V para Verdadeiro:
( ) O voltmetro deve ser ligado em paralelo com a tenso a ser
medida;
( ) O ampermetro deve ser ligado em paralelo com a tenso a ser
medida;
( ) O ohmmetro deve ser ligado em srie com a tenso a ser
medida;
( ) O wattmetro deve ser ligado em paralelo com a tenso e em
srie com a corrente para registrar o produto de ambas;
( ) O ohmmetro usa uma bateria para produzir corrente na
resistncia a ser medida;
182
-
( ) No ohmmetro analgico o ajuste do zero da escala necessrio,
pois a bateria pode estar com pouca carga;
( ) O meghmetro til para medir isolamento em mquinas;
( ) O ampermetro necessita estar em srie com a corrente a ser
medida e por isso preciso que se corte o fio onde passa a corrente
a ser medida;
( ) O ampermetro do tipo alicate exige que se corte o fio onde
passa a corrente a ser medida;
( ) O uso de escalas nos medidores facilita a medida de valores
muito diferentes uns dos outros.
Chave de Respostas do Teste de Auto-Avaliao da Unidade 2
2.1) B F G 2.2) B C E A D 2.4) V A V A A V A
C A
E D 2.5) V F F V V V V V F V
2.3) Os instrumentos analgicos usam ponteiro e a pessoa que faz
a leitura do valor medido deve estar de frente para o ponteiro.
Caso a leitura seja feita com ngulo em relao ao ponteiro (ler de
lado) o valor lido ser maior ou menor ao valor medido. Esse o erro
de paralaxe. Pode ser evitado faa a leitura de frente para o
ponteiro. Muitos medidores trazem um espelho na escala para que a
leitura seja feita com o ponteiro alinhado com sua imagem.
183 ELM 01
PPaarraabbnnss ppoorr vvoocc ccoonncclluuiirr eessttaa
uunniiddaaddee ddee eessttuuddoo
ccoomm ssuucceessssoo.. PPrroossssiiggaa ssuuaa vviiaaggeemm ee
nnaavveegguuee ppaarraa aa uunniiddaaddee 33,, qquuee vvaaii
aapprreesseennttaarr ooss ffuunnddaammeennttooss ssoobbrree
PPiillhhaass ee AAccuummuullaaddoorreess!!
-
184
-
185 ELM 01
UUNNIIDDAADDEE 33
PPIILLHHAASS EE AACCUUMMUULLAADDOORREESS
NNeess ttaa uunn iiddaaddee ,, vvoocc vvaa ii aapprreennddeerr
ssoobbrree ::
A definio e uso de pilhas e acumuladores a bordo de navios.
Realizao de procedimentos de teste. Procedimentos de segurana na
carga e manuseio de acumuladores.
Nesta Unidade voc vai se familiarizar com elementos
armazenadores de energia eltrica amplamente empregados em
eletricidade em geral e, principalmente, a bordo de grandes e
pequenas embarcaes. Vai se familiarizar tambm com tipos de
acumuladores usados na prtica, seu princpio de funcionamento e
aspecto fsico, como as pilhas e baterias. Sero apresentados tambm
os carregadores, bem como cuidados para a boa manuteno, tanto dos
acumuladores quanto dos carregadores. Ser apresentado tambm a
componentes de perda e modelao pelo uso da resistncia interna. Vai
tambm se familiarizar com a carga das baterias e associao de pilhas
e baterias e suas vantagens. Exerccios iro auxiliar a fixao dos
conceitos apresentados.
33 ..11 PP IILLHHAASS EE BBAATTEERRIIAASS
Ao longo das unidades anteriores, temos visto circuitos eltricos
que fazem uso de fontes de tenso contnua. Baterias so exemplos de
fonte de tenso contnua. Uma reao qumica interna produz energia
eltrica, formando uma fora eletromotriz (fem). A fem produz uma
tenso final nos terminais da bateria que chamamos simplesmente de
ddp (diferena de potencial). A inveno foi feita pelo fsico italiano
Alessandro Volta e, em sua homenagem, a unidade de medida de fem (e
ddp) o volt.
As baterias so formadas por duas ou mais unidades de produo de
tenso, que so as clulas voltaicas ou pilhas. Cada clula formada
basicamente por dois eletrodos de diferentes tipos de metal,
imersos em um eletrlito, que uma soluo contendo ons. Isto fcil de
se obter. O sal comum (sal de cozinha) um composto qumico de cloro
e sdio: o cloreto de sdio. Dissolvido em gua, o cloreto de sdio se
divide em ons positivos (sdio) e ons negativos (cloro). Existem
muitos outros exemplos de solues que contm ons. A
-
reao qumica entre os eletrodos e o eletrlito produz a tenso.
Quando o eletrlito lquido, temos a pilha mida. Quando o eletrlito
em forma de pasta ou gel, temos a pilha seca.
Uma experincia simples usar suco de limo como eletrlito e um
pedao de cobre e um de zinco como eletrodos. Pode ser feita, usando
um limo ou um copo com suco de limo. gua salgada tambm serve como
eletrlito. ons do eletrlito reagem com os eletrodos de metal. O
zinco receber ons negativos, tornando-se o terminal negativo. O
cobre ir se tornar o terminal positivo. Outra possibilidade usar
uma moeda ou outro objeto de prata como um dos eletrodos, papel
toalha embebido com suco de limo como eletrlito e uma fita de
magnsio como o outro eletrodo. A prata fica positiva e o magnsio
fica negativo. Veja a figura 3.1.
Figura 3.1 Exemplo de clula voltaica.
Se um condutor for colocado (externamente) entre os eletrodos,
ir circular uma corrente de ons atravs do eletrlito e uma corrente
de eltrons atravs do condutor. Se conectarmos duas ou mais clulas
em srie, formaremos uma bateria, onde a tenso total ser a soma das
tenses das clulas.
As clulas podem ser classificadas como primrias ou
secundrias.
Clulas primrias so aquelas que no podem ser recarregadas. Quando
a tenso diminui muito, em virtude do esgotamento da energia
armazenada, no possvel recolocar energia por meio da inverso da
reao qumica. Exemplos de pilhas primrias so as que usamos comumente
em lanternas e rdios portteis. Essas pilhas so descartveis.
Clulas secundrias so aquelas que podem ser recarregadas
(acumuladores). Nesse tipo de clula, o eletrlito pode retornar s
condies originais. A recarga uma reposio da energia armazenada, que
realizada fazendo-se passar uma corrente eltrica no sentido inverso
ao que a clula produz quando est sendo usada para alimentar um
circuito eltrico.
Os tipos mais comuns de baterias so:
a) Bateria chumbo-cido
formada pela associao srie de clulas chumbo-cido, onde cada
clula possui eletrodos de chumbo (perxido de chumbo para o eletrodo
positivo e chumbo esponjoso para o eletrodo negativo) e o eletrlito
uma soluo de cido sulfrico diludo em gua. Cada clula gera um pouco
mais de 2V. comum associar seis clulas para produzir uma tenso um
pouco acima de 12V.
186
-
Este tipo de bateria muito usada em automveis e embarcaes como
lanchas, veleiros e navios. Estes ltimos costumam usar vrias
baterias chumbo-cido em conjunto. Estas baterias so secundrias, ou
seja, so recarregveis. De fato, sempre que o motor est ligado, um
alternador que fica acoplado ao eixo do motor est gerando tenso
alternada, que retificada (transformada em tenso contnua) e
empregada para recarregar as baterias. Quando esto com carga plena,
podem fornecer corrente eltrica de elevado valor, como as que so
necessrias para a partida dos motores de combusto interna (centenas
de ampres). Quando usadas com o motor desligado, as baterias no
esto em recarga e se forem usadas durante muito tempo, podem
descarregar completamente. Mesmo que apenas parcialmente
descarregadas, possvel que no possam fazer partir um motor. Veja a
figura 3.2.
a) Um carregador carregando uma bateria b) exemplos de baterias
em uso
c) exemplos de baterias
Figura 3.2 Bateria chumbo-cido.
Quando muito descarregadas, podem ser levadas a um carregador de
baterias, onde devem ser ligadas em paralelo para receber a
recarga. Durante o processo da recarga, so liberados gases
explosivos e, por isso, a recarga deve ser feita em local aberto e
ventilado, alm de no se permitir fascas ou fogo nas proximidades (
proibido fumar). Lembre-se de que o cido sulfrico perigoso. Se
vazado, deve-se evitar o contato com a pele, com os olhos e com a
roupa, porque o cido sulfrico muito corrosivo. As baterias
chumbo-cido mais antigas necessitam que se complete seu nvel da gua
de vez em quando, pois com o tempo o eletrlito perde gua. As mais
novas so completamente seladas, no necessitando colocar gua. Basta
mant-las limpas.
Nas baterias mais antigas, as no seladas, possvel verificar o
grau de carga, medindo a densidade do eletrlito. Para isso, usamos
o densmetro, que formado por um elemento
187 ELM 01
-
flutuador que tem uma escala graduada. O flutuador fica dentro
de um tubo de vidro, tendo na parte superior uma pra de borracha
para fazer a suco do eletrlito. Quanto mais elevada estiver a
densidade, mais completa est a carga da bateria. Os valores
indicados so tipicamente:
1280 = carregada (cor verde)
1250 = meia carga (cor amarela)
1150 = descarregada (cor vermelha)
Figura 3.3 Densmetro.
Outra forma de verificar a carga pelo uso do voltmetro. Se a
tenso medida estiver abaixo da tenso nominal, mesmo com a bateria
em aberto, ou seja, sem uso, significa que a carga est baixa. A
bateria deve ser recarregada ou substituda (quando perde a
capacidade de ser recarregada).
b) Pilha zinco-carbono
a pilha comum usada em lanternas e rdios portteis. uma pilha
seca primria, no podendo ser recarregada. Uma haste de carbono
colocada na parte central, sendo o eletrodo positivo. O invlucro de
zinco, sendo o eletrodo negativo. O eletrlito uma pasta contendo
sal amonaco. A tenso gerada est em torno de 1,5V. Este tipo de
pilha de baixa capacidade de energia (curta durao) e de baixo
custo. Tambm possvel encontrar com valores diferentes de 1,5V (9V
por exemplo).Veja a figura 3.4.
Figura 3.4 - Pilhas zinco-carbono.
c) Pilha alcalina Tem aspecto semelhante ao da pilha
zinco-carbono e usa os mesmos tipos de eletrodos. O eletrlito
uma soluo de hidrxido de potssio, que alcalino. Podem ser do tipo
primria ou do tipo secundria (recarregvel). So mais caras do que as
pilhas zinco-carbono, mas demoram mais tempo para descarregar.
Tambm produzem tenso de 1,5V alm de outros valores. Veja a figura
3.5.
Figura 3.5 Pilhas alcalinas
d) Baterias de nquel-cdmio
Os eletrodos so de hidrxido de nquel (negativo) e xido de cdmio
(positivo). O eletrlito hidrxido de potssio. So recarregveis e
disponveis em diversos tamanhos. A
188
-
clula apresenta uma tenso de cerca de 1,5V. Uma opo alternativa
a bateria nquel-metal, usada tambm em telefones celulares. Veja a
figura 3.6.
Figura 3.6 Baterias de nquel-cdmio e nquel-metal.
e) Clulas de Ltio
uma clula primria que est disponvel em vrios formatos. Um tipo
mais comum o tipo pastilha, usado em relgios de pulso, calculadoras
de bolso, agendas eletrnicas de bolso, etc. A tenso fornecida por
cada clula de ltio varia conforme a composio qumica (ltio e outros
compostos qumicos) e est entre 2,1V e 3,8V. So caras, de vida til
longa e alta proporo energia-peso. Veja a figura 3.7.
Figura 3.7 Baterias de ltio.
33 ..22 RREESSIISSTTNNCCIIAA IINNTTEERRNNAA
Todas as baterias reais apresentam uma certa perda de energia
interna quando esto fornecendo corrente eltrica. H um aquecimento
interno, que significa perda de energia em forma de calor. Quanto
maior a corrente fornecida, maior a perda interna de energia. Para
representar essa perda interna, usamos a figura de uma resistncia
interna. Toda bateria real tem resistncia interna. O modelo mais
simples que podemos usar para representar uma bateria real usa dois
componentes ideais: uma bateria ideal (sem resistncia interna, que
representa a sua fem) em srie com uma resistncia ideal, que
representa a sua resistncia
189 ELM 01
-
interna. Lembre-se de que a resistncia interna representada no
circuito da bateria no um resistor. No d para abrir a bateria e
retirar a resistncia interna. Essa resistncia apenas um smbolo das
perdas internas da bateria. Veja a figura 3.8.
a) A ddp entre os terminais da bateria VAB. b)Modelo para uma
bateria ideal (no tem resistncia interna).
c) Modelo para uma bateria real.
Figura 3.8 Uma bateria real apresenta resistncia interna.
Numa bateria ideal a ddp entre os terminais (ddp entre A e B)
sempre a mesma, independentemente do valor da resistncia de carga
colocada entre A e B. Para diferentes valores de resistncia de
carga, teremos diferentes valores de corrente fornecida pela
bateria, mas no h mudana no valor da tenso entre os terminais. Numa
bateria real, isto no ocorre. Diferentes valores de resistncia de
carga resultam em diferentes valores de corrente fornecida, o que
resulta em diferentes valores de tenso entre os terminais (ddp
entre A e B) devido presena da resistncia interna. A corrente
fornecida produz uma queda de tenso na resistncia interna,
diminuindo a tenso disponvel entre os terminais A e B, pois a soma
das tenses na resistncia interna e na resistncia de carga (ddp
entre A e B) tem de dar o valor da fem (E). Veja a figura 3.9.
R
Figura 3.9 A ddp entre os terminais de uma bateria real diminui
com a corrente.
Um exemplo simples pode ilustrar esta situao.
190
-
EExxeerrcc cc iioo rreessoo ll vv iiddoo
191 ELM 01
VAB = 10V
3.1) Imagine uma bateria de 12V que possui resistncia interna de
2. Qual o valor da corrente eltrica, da ddp VAB e da potncia na
carga para as trs situaes seguintes?
a) sem carga (circuito aberto);
b) com carga R = 10; b) com carga R = 4; Soluo:
a) sem carga (circuito aberto):
Neste caso, no h corrente eltrica e, conseqentemente, no h tenso
na resistncia interna. Lembre-se de que, pela lei de Ohm, Vr = r x
I, ou seja, s pode existir tenso em uma resistncia, se houver
corrente eltrica passando por ela.
c) com carga R = 10;
12V 12V logo: I = = I = 1A 2 + 10 12
A ddp entre A e B: VAB = R x I VAB = 10 x 1A
A B
AB v = 10V
10W
E Av B
A
B
I R+ +
E = r x I + R x I E = (r + R) x I E I =
r + R
-
A potncia dissipada pela lmpada ser:
P = R x I2 = 10 x (1A)2 P = 10 W c) Com carga R = 4:
192
A
E = r x I + R x I E 12V 12 V I = = =
r + R 2 + 4 6
A ddp entre A e B: VAB = R x I VAB = 4 x 2A
Potncia dissipada: P = R x I2 = 4 x 22
Repare que com uma resistncia de carga menor teremos mais
corrente e, portanto, a ddp entre A e B diminui. Cargas que exigem
mais potncia reduzem mais a tenso entre os terminais A e B
(VAB).
Se quisermos saber o valor da fora eletromotriz (E) de uma
bateria, devemos medir a ddp entre seus terminais em circuito
aberto, ou seja, sem colocar nenhuma carga, como no exemplo 1 (item
a). Se quisermos saber o valor da resistncia interna, podemos
colocar uma carga R e medir a tenso VAB e a corrente I. Sabemos
que:
E = r x I + R x. I r x I = E (R x I)
r = (E R x I) / I
No exemplo dado, teramos:
12 10 x 1A 12V 10V 2V r = = = 1A 1A 1A ou (usando o caso b)
12V 4 x 2A 12V 8V 4V r = = = 2A 2A 2A
(usando o caso c)
I = 2A
r = 2
VAB = 8 V
P = 16 W
+ E
+
ABvRI
B 16W
AB v = 8V
AB_ +
r = 2
-
Uma forma simples de perceber na prtica como uma carga afeta a
ddp entre os terminais de bateria (VAB) a seguinte: experimente,
numa noite, ligar os faris de um carro. Em seguida d a partida no
motor. Como o motor de partida (motor de arranque) exige muita
corrente para funcionar, a tenso nos terminais da bateria vai
abaixar bastante devido queda de tenso na resistncia interna. Como
resultado a luz dos faris diminui sensivelmente. impossvel no
perceber. Talvez voc j tenha passado por esta experincia.
A capacidade de uma bateria costuma vir especificada em carga,
com unidade Ah (Ampre-hora). Uma bateria com carga de 40Ah
significa que pode fornecer uma corrente eltrica de 40A durante 1
hora, ou uma corrente de 20A durante 2 horas, e vai por a afora. O
importante que o produto da corrente fornecida pelo tempo em que a
corrente fornecida tem de ser igual capacidade da bateria. Isso
vale tambm para outras fraes de corrente e de tempo ao longo do uso
da bateria.
Um recurso muito empregado quando se deseja obter maior durao na
alimentao de uma carga: a associao de baterias em paralelo. Desse
modo, cada bateria fornece apenas uma parte da corrente necessria.
Outra forma de entender que a energia consumida fornecida no por
apenas uma bateria, mas por um conjunto de baterias. Assim, cada
uma delas fornece parte da energia e, com isso, o circuito pode
ficar funcionando por mais tempo. Alguns aparelhos portteis que
possuem alto consumo empregam baterias em paralelo para funcionar
por mais tempo. Repare que, na associao em paralelo, a tenso igual
em todas as baterias. Outra coisa importante: no se deve associar
baterias carregadas com baterias descarregadas ou
semidescarregadas, pois as menos carregadas se comportaro como
carga para as baterias mais carregadas, fazendo com que estas se
descarreguem mais rpido, alm de aquecer. Veja a figura 3.10.
Pilha 1 Pilha 2 Pilha 3
Figura 3.10 Baterias em paralelo aumentam a capacidade de
fornecimento de corrente.
193 ELM 01
-
Quando uma bateria est sendo recarregada, a situao equivalente
uma associao em paralelo de duas baterias com cargas diferentes,
onde uma est fornecendo carga para a outra. Veja a figura 3.11.
a) Um carregador recarregando uma bateria.
194
b) Duas baterias em paralelo.
c) Circuito equivalente. A bateria 1 est recarregando a bateria
2. As resistncias internas so representadas por r1 e r2.
Figura 3.11 Recarga de uma bateria: o circuito equivalente uma
associao em paralelo.
Podemos associar baterias em srie quando desejamos aumentar a
tenso fornecida. Neste caso, a tenso resultante ser a soma das
tenses das baterias. O terminal positivo de uma bateria deve ser
ligado ao terminal negativo da outra, e assim por diante. Veja a
figura 3.12.
v v
B
A
I
+ +
_ _
A + B A + B
-
a) Associao srie de 3 baterias. b) Associao srie de 2 pilhas em
uma lanterna.
Figura 3.12 Baterias associadas em srie resulta em aumento da
tenso.
possvel tambm misturar associao srie e paralelo de baterias. Por
exemplo: digamos que temos 6 pilhas de 1,5V e queremos alimentar um
circuito com uma tenso de 4,5V. Bastam 3 em srie e j temos a tenso
de 4,5V desejada (1,5V + 1,5V + 1,5V). Podemos ainda usar outras 3
em srie, formando um segundo conjunto de 4,5V e, em seguida,
colocamos em paralelo com o primeiro. Assim, o conjunto todo
fornece 4,5V e dura mais. Veja a figura 3.13.
Figura 3.13 Associao srie-paralelo de baterias.
possvel ter baterias com o mesmo valor de tenso, mas com
capacidades diferentes. Isso ir refletir no tamanho. As de maior
capacidade so maiores e claro, se forem usadas em condies iguais,
duram mais. Veja a figura 3.14.
a) Pilhas de 1,5 V
b) Baterias de 12V Figura 3.14 Baterias com mesma tenso, mas com
capacidades diferentes (e tamanhos diferentes).
195 ELM 01
-
TTeessttee ddee AAuuttoo--AAvvaa ll ii aaoo ddaa UUnn iiddaaddee
33
Assinale V para as afirmativas verdadeiras e F para as
afirmativas falsas.
3.1) Resistncia interna de uma bateria.
( ) A resistncia interna de uma bateria representa as perdas de
energia da bateria.
( ) A resistncia interna apenas um smbolo das perdas e no um
componente que pode ser retirado da bateria.
( ) Uma bateria real representada por uma bateria ideal em srie
com uma resistncia (que simboliza a resistncia interna).
( ) Nem a bateria ideal e nem a bateria real possuem perdas
internas.
( ) A fem de uma bateria pode ser medida pela ddp entre seus
terminais quando no existe carga.
( ) Quando ligamos uma carga (resistncia, por exemplo) em uma
bateria, a ddp entre seus terminais diminui devido s perdas
internas.
3.2) Associao de baterias.
( ) Baterias associadas em srie apresentam uma tenso resultante
igual soma das tenses das baterias associadas.
( ) Uma bateria de 40Ah pode fornecer 20A durante 4h.
( ) Usa-se associao de baterias em paralelo para aumentar o
tempo de uso dos aparelhos portteis.
( ) Usa-se associao de baterias em srie para aumentar a tenso
fornecida.
( ) No de deve associar baterias carregadas com baterias
descarregadas.
3.3) Baterias.
( A ) Pilha ou clula voltaica
( B ) Bateria
( C ) F.e.m
( D ) Eletrodos
( E ) Eletrlito
( F ) Pilha seca
( G ) Clulas primrias
( H ) Clulas secundrias
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )
Soluo contendo ons
Clulas recarregveis
Clulas no recarregveis
Terminais onde se acumulam as cargas eltricas
Agente que separa as cargas eltricas em uma clula voltaica
(medido em volts)
Unidade de produo de tenso (ddp)
Conjunto de duas ou mais clulas voltaicas
Bateria onde o eletrlito uma pasta ou gel.
196
-
Chave de Respostas do Teste de Auto-Avaliao da Unidade 3
3.1) V V V F V V 3.2) V F V V V 3) E H G D C A B F
197 ELM 01
PPaarraabbnnss ppoorr vvoocc ccoonncclluuiirr eessttaa
uunniiddaaddee ddee eessttuuddoo c
coomm ssuucceessssoo.. PPrroossssiiggaa ssuuaa vviiaaggeemm ee
nnaavveegguuee ppaarraa aa u
unniiddaaddee 44,, qquuee vvaaii aapprreesseennttaarr ooss
ffuunnddaammeennttooss ssoobbrree
M Mqquuiinnaass EEllttrriiccaass!!
-
198
unidade: Watt (W)Vp P = x ( 1 MW
1 kW1 Wlogo: I = = ( I = 1A 2( + 10( 12( E 12V 12 V I = = =A ddp
entre A e B: VAB = R x IVAB = 4( x 2A (
1A 1A 1A 2A 2A 2A Figura 3.14 Baterias com mesma tenso, mas com
capacidades diferentes (e tamanhos diferentes).