eletrica residencial basica

7/29/2019 Eletrica Residencial Basica

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leituras de

fsicaGREF

verso

prelim

inar

ELETROMAGNETISMO

para ler, fazer e pensar

7 a 13

10. O controle da corrente eltrica11. Ligaes eltricas na residncia12. Circuitos eltricos e sua representao13. Exerccios

7. Chuveiros eltricos8. Lmpadas e fusveis

9. A potncia nos aparelhos resistivos


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Leituras de Fsica uma publicao do

GREF - Grupo de Reelaborao do Ensino de FsicaInstituto de Fsica da USP

EQUIPE DE ELABORAO DAS LEITURAS DE FSICAAnna Ceclia CopelliCarlos ToscanoDorival Rodrigues TeixeiraIsilda Sampaio Silva

Jairo Alves PereiraJoo MartinsLus Carlos de Menezes (coordenador)Lus Paulo de Carvalho PiassiSuely Baldin PelaesWilton da Silva Dias

Yassuko Hosoume (coordenadora)

ILUSTRAES:Fernando Chu de MenezesMrio Kano

GREF - Instituto de Fsica da USP

rua do Mato, travessa R, 187Edifcio Principal, Ala 2, sala 30505508-900 So Paulo - SPfone: (011) 818-7011 fax:(011) 818-7057

financiamento e apoio:

Convnio USP/MEC-FNDE

Sub-programa de educao para as Cincias (CAPES-MEC)

FAPESP / MEC - Programa Pr-Cincia

Secretaria da Educao do Estado de So Paulo - CENP

A reproduo deste material permitida, desde que observadas as seguintes condies:1. Esta pgina deve estar presente em todas as cpias impressas ou eletrnicas.2. Nenhuma alterao, excluso ou acrscimo de qualquer espcie podem ser efetuados no material.3. As cpias impressas ou eletrnicas no podem ser utilizadas com fins comerciais de qualquer espcie.

junho de 1998


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Chuveiroseltricos

Agora voc vai

ficar por dentro

de como so

construidos esses

aparelhos

7 Quando est quente, o chuveiro faz agua"ferver", quando est frio, a gua no

esquenta. O que que tem esse chuveiro?


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7

Vamos descobrir qual a relao entre estas grandezas e os aparelhos eltricos presentes em nosso

dia-a-dia.

As informaes contidas nas chapinhas geralmente se referem a grandezas fsicas que indicam as

condies de funcionamento desses aparelhos.

Observao do chuveiro

Quantos pontos de contato eltrico existem no resistor?

Observe que o resistor divido em dois trechos.Quais soos pontos de contatos para a ligao vero? E para a posio

inverno?

Por que o chuveiro no liga quando a gua no tem muitapresso?

Roteiro

Dados do fabricante:

Tenso

Potncia

Qual a transformao de energia realizada pelo

chuveiro? Onde ela realizada?

Quando a gua esquenta menos?

D choque em algum lugar quando voc tomabanho?

Chuveiros


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Observe que o resistor tem trs pontos de contato, sendoque um deles permanece sempre ligado ao circuito.

As ligaes inverno-vero so obtidas usando-se

comprimentos diferentes do resistor.

Na ligaovero usa-se um pedao maior deste mesmofio, enquanto a ligao inverno feita usando-se umpequeno trecho do fio, na posio vero utilizado umtrecho maior.

Na ligao inverno, a corrente no resistor dever ser maiordo que na posio vero, permitindo assim que a potncia

e, portanto, o aquecimento, sejam maiores.Quando a tenso, o material e a espessura so mantidasconstantes, podemos fazer a seguinte relao, conforme atabela a seguir.

O circuito eltrico do chuveiro fechado somente quandoo registro de gua aberto. A presso da gua liga oscontatos eltricos atravs de um diafragma. Assim, acorrente eltrica produz o aquecimento no resistor. Ele

feito de uma liga de nquel e cromo (em geral com 60%de nquel e 40% de cromo).

Na posio vero, o aquecimento da gua menor, ecorresponde menor potnciado chuveiro. Na posioinverno, o aquecimento maior, e corresponde maiorpotncia.

As ligaes inverno-vero correspondem para umamesma tenso, diferentes potncias. A espessura do fioenrolado - o resistor - comumente chamado de "resistncia" a mesma.

A maioria dos chuveiros funciona sob tenso eltrica de220V e com duas possibilidades de aquecimento: invernoe vero. Cada uma delas est associada a uma potncia.

Quando fizemos a classificao dos aparelhos ecomponentes eletrnicos, o grupo dos resistivos, cujafuno produzir aquecimento, foi colocado em primeirolugar. A razo desta escolha que, normalmente, os

resistivos so os aparelhos mais simples. Desse grupovamos destacar chuveiros, lmpadas incadescentes efusveis para serem observados e comparados.

vero invern o

aquecimento menor maior

potncia menor maior

corrente menor maior

comprimento do resistor maior menor

invernovero Alguns fabricantes usampara o vero todo ocomprimento do resistore um dos pedaos para oinverno.


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exercitando ....

1. Leia o texto e observe a figura.

Os chuveiros eltricos tm uma chave para vocregular a temperatura de aquecimento da gua, de acordocom suas necessidades: na posio vero, o aquecimento mais brando, e na posio inverno, o chuveiro funcionacom toda sua potncia. Mas, se for necessrio, voc poderregular a temperatura da gua, abrindo mais ou fechandoo registro da gua: quanto menos gua, mais aumenta oaquecimento.

Responda as seguintes questes:

a) Qual a tenso do chuveiro?

b) Qual a potncia que corresponde a posio vero?

c) Em qual das duas posies o resistor tem maior

comprimento?d) Em qual posio a corrente maior?

e) Em qual posio o comprimento do resistor maior?

f) O que acontece se ligarmos esse chuveiro na tenso110V? Explique.

g) Indique no esquema as ligaes inverno e vero.

h) De acordo com suas observaes, voc diria que oaumento no comprimento do filamento dificulta ou favorecea passagem de corrente eltrica? Explique.

vero inverno

aquecimento

potncia

corrente

comprimento do resistor

2. Complete a tabela abaixo usando adequadamente aspalavras menor e maior:

220V

4400/2800W


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8

Lmpadase fusveis

Aqui voc vai ficar por

dentro de como se

obtm diferentes brilhossem mudar a tenso e

para que servem os

fusveis

Lmpada de 100, de 60, de 25,...Afinal o que que as lmpadas tm

para se diferenciaremumas das outras?


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8Lmpadas e fusveisObservao de lmpadas

Vamos comparar um conjunto de lmpadas e analisar como os fabricantes conseguem obter diferente potncias, semvariar a tenso.

Os filamentos mais usados so os de formato em dupla espiral, que permitem a reduo de suas dimenses e, aomesmo tempo, aumenta sua eficincia luminosa. Eles so feitos de tungstnio.

roteiro

1. Qual delas brilha mais?

2. Qual a relao entre a potncia e o brilho?

3. Em qual delas o filamento mais fino?

4. Qual a relao existente entre a espessura do filamentoe a potncia?

5. Em qual lmpada a corrente no filamento maior?

6. Qual a relao existente entre a corrente e a espessura?

As lmpadas eltricas se dividem em dois tipos bsicos:INCANDESCENTES e de DESCARGA usualmentechamadas de fluorescentes.

As lmapadas incandescentes produzem luz por meiodo aquecimento de um filamento de tungstnio, enquantoque nas lmpadas de descarga a luz emitida graas exitao de gases ou vapores metlicos dentro de um tubo.Por isso, as lmpadas fluorescentes so conhecidas como

lmpadas frias.Nesse momento vamos tratar, apenas, das lmpadasquentes; as incandescentes.

Essas lmpadas de filamento so classificadas no grupo dosresistivos, pois, embora sejam utilizadas para iluminar, umafrao muito pequena da energia luz ( 5%), o restante,95% produz aquecimento.

O princpio de funcionamento da lmpada incandescentebaseia-se na corrente eltrica que aquece um filamento detungstnio. As lmpadas so fabricadas a vcuo para evitara oxidao dos filamentos: o ar retirado no processo de

fabricao e injetado um gs inerte, em geral, o argnio.Para obter diferentes luminosidades, o fabricante altera,geralmente, a espessura do filamento: quanto maior aespessura maior a corrente e, portanto, maior aluminisidade.


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Quando ocorre a fuso, o circuito fica aberto, interrompendoa passagem da corrente e os aparelhos deixam defuncionar. Quanto maior for a corrente especificada pelofabricante, maior a espessura do filamento.Assim, se a

espessura do filamento do fusvel suporta no mximo umacorrente de 10A e por um motivo qualquer a correnteexceder esse valor, a temperatura atingida pelo filamentoser suficiente para derrete-lo, e desta forma a corrente interrompida.

Por isso que os fusveis devem ser feitos de um materialde baixo ponto de fuso para proteger a instalao.

fusvel de cartucho

fusvel de rosca

Observao dos fusveis

Os fusveis so elementos essenciais dos circuitos eltricos pois sua funo proteger a instalao. Existem vriostipos de fusveis e o mais comum o de rosca, conforme ilustra a figura a seguir. Nestes, o material utilizado umaliga contendo estanho. Outros tipos de fusveis so os de cartucho, geralmente utilizados em aparelhos de som,dentre outros.

roteiro

Nesta atividade vamos comparar um conjunto de diferentes fusveis de rosca.

1. Identifique num fusvel de rosca seus elementos essenciais: pontos de contato eltrico, filamento e outrosmateriais que o constituem.

2. Em qual deles a espessura maior?

3. Qual a relao existente entre a espessura e a corrente indicada pelo fabricante?

4. De que maneira os fusveis conseguem proteger o circuito eltrico de uma residncia?

O controle da corrente eltrica feito atravs da espeussurado filamento.

Os fusveis se encontram normalmente em dois lugaresnas instalaes eltricas de uma residncia: no quadrode distribuio e junto do relgio medidor. Alem dissoeles esto presentes no circuito eltrico dos aparelhoseletrnicos, no circuito eltrico do carro, etc.

Quando h um excesso de aparelhos ligados num mesmocircuito eltrico, a corrente eltrica elevada e provocaaquecimento nos fios da instalao eltrica. Como o fusvelfaz parte do circuito essa corrente elevada tambm oaquece. Se a corrente for maior do que aquela quevem especificada no fusvel: 10A, 20A, 30A, etc, o seufilamento se funde (derrete) antes que os fios da instalaosejam danificados


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exercitando...

lmpada br ilho pot nc ia e sp es su ra c or re nt e

25W

60W

100W

1. Preencha o quadro a seguir, utilizando setas na vertical,cujo sentido indica o valor crescente da grandeza indicada.

2. O que acontecer se ligarmos uma lmpada com asinscries (60W-110V) na tenso 220V? Por que?

3. Por meio de qual processo se obtm luz numa lmpada

de filamento?

4. Preencha a tabela abaixo, utilizando setas na vertical,cujo sentido indica o valor crescente da grandeza indicada,ou o sinal de igual.

5. Numa instalao eltrica residencial ocorrefrequentemente a queima do fusvel de 15A. Para resolver

o problema, um vizinho sugere que se troque por umoutro de 30A. Esse procedimento correto? Justifique,levando em conta a sua funo no circuito.

Rapidinhas

a) Qual a funo do fusvel na instalao residencial?

b) O que significa a informao 10A no fusvel da figura?

c) H diferena no fio de fusvel de 20A em relao ao dafigura? Qual? Por que?

saiba que...

Os disjuntores tambm tm a mesma funo dos fusveis,proteger a instalao eltrica.

Ao constrrio dos fusves, os disjuntores no so danificadosquando a corrente no circuto maior que a permitida,eles apenas interrompem a corrente abrindo o circuito, deforma que, depois de resolvido o problema, o dispositivopode voltar a funcionar novamente.

fusveis comprimento espessura corrente

10A

20A

30A


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9

A potncia nosaparelhos resistivos

Aqui voc vai aprender

em que condies os

aparelhos apresentam a

potncia indicada pelo

fabricante.

4400W

inverno2200W

vero

Tomar banho uma das boas e desejveis coisas afazer aps um dia de trabalho, ou de um jogo na

quadra da escola. Mas se o chuveiro daqueles que

quando o tempo est frio ele esquenta pouco e nosdias quentes ele ferve, o banho pode tornar-se um

martrio. Como que se obtm o aquecimentodesejado nesses aparelhos?


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9 A potncia nos aparelhos resistivosPara entrar em funcionamento, um aparelho eltrico

tem que estar conectado a um circuito eltrico fechado

que inclui alm dele uma fonte de energia eltrica. No

caso do circuito eltrico das nossas casas, ele formado

de fios de cobre cobertos por uma capa de plstico e

a fonte a usina.

Os aparelhos resistivos so formados de apenas um

fio metlico enrolado que chamado de resitor.

Os fios de cobre da instalao da casa so ligados s

suas extremidades e, assim o circuito fechado.

Quando o aparelho entra em funcionamento, a corrente

eltrica no circuito faz com que o aquecimento fique

mais concentrado no resistor. Por exemplo, nas

lmpadas, esse aquecimento super e o filamento

atinge temperaturas acima de 2000oC. J nos chuveiros

e torneiras eltricas, a temperatura atingida menor,

at porque ele est em contato com a gua. A mesma

coisa acontece nos aquecedores que so utilizados nos

dias frios onde o resistor adquire a cor vermelha.Sua

temperatura est entre 650oC e 1000oC, dependendo

da intensidade da cor.

O aquecimento que obtido com tais aparelhos um

efeito da corrente eltrica que existe no seu circuito.

Esse efeito trmico da corrente eltrica, que tem o nome

de efeito Joule, inseparvel da sua causa, isto ,

onde houver corrente, h aquecimento.

Potncia corrente tenso

Potncia corrente tenso

Potncia corrente

tenso

Para um certo aparelho, a tenso sempre a mesma

durante o seu funcionamento. O chuveiro um

exemplo disso. Mas mesmo assim, pode-se obter

diferentes potncias (vero e inverno) sem variarmos

a tenso. Isso s vai acontecer se a corrente no resistor

for tambm diferente, j que a tenso da fonte

sempre a mesma. Para visualizar, podemos escrever

uma tabela:


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P = i . U

A relao entre a potncia, a corrente e a tenso pode serexpressa pela frmula:

Potncia = corrente x tenso

ou

Para que se possa obter esses diferentes graus de

aquecimento preciso controlar o valor da corrente

eltrica no resistor.

Ao dificultar muito, mais ou menos ou pouco, a passagem

da corrente no resistor, controla-se o valor da corrente.

O controle do aquecimento nas lmpadas, chuveiros eoutros aparelhos resistivos realizado atravs do valor dacorrente eltrica que existe no resistor. Assim,

MAIOR MAIOR MAIOR AQUECIMENTO POTNCIA CORRENTE

Assim, utiliza-se o conceito de resistncia eltrica de um

resistor para medir a dificuldade que ele ope passagem

de corrente.

resistncia eltrica corrente eltrica

Os resistores no so feitos de cobre, que o material das

instalaes. Nas lmpadas, por exemplo, o material

utilizado o tungstnio.

Alm disso, a espessura do filamento alterada e,

assim,obtm-se valores diferentes de corrente

e,consequentemente, de potncia sem que seja necessrio

mudar o valor da tenso.

J no chuveiro, o material utilizado uma mistura de

nquel e cromo e o aquecimento maior no inverno

obtido usando apenas um pedao menor do seu filamento.

.

P = i . U

resumindo ...

Para se obter diferentes graduaes no

aquecimento de um certo tipo de aparelhoresistivo, o fabricante ou muda a espessura

e/ou muda o comprimento do resistor.

grande pequenaX


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exercitando...

Rompendo a barreira da escurido

parte 1

Como diz o grande sbio que mora aqui no bairro depois

de um tropeo, vem a seguir uma escorregada. Pois,

no foi, estava eu com a cozinha na mais completa

escurido quando no tive outra sada e fui at o

mercadinho para comprar uma lmpada.

Na urgncia em que me encontrava, peguei a lmpada

e fui logo substituindo pela queimada. Ao ligar percebi

que a luz que ela produzia era to fraquinha que parecia

de uma vela.

Minha primeira reao foi de culpar o mercadinho, mas

logo me dei conta que fui eu mesmo quem pegou a

lmpada.

Verificando a potncia da lmpada observei o valor de

60 W, a mesma da lmpada queimada, mas a sua tenso

era de 220 volts e no 110V.

Voc pode me explicar por que o brilho no foi o

esperado?

parte 2

Voltando ao mercadinho verifiquei que todas as

lmpadas postas venda eram de tenso 220V, mas as

potncias iam de 25W at 250W. Que sugesto voc me

daria para que fosse possvel, emergencialmente, aumentar

a luminosidade da minha cozinha? Explique sua sugesto.

Efeito bumerangue

Preocupada com o aumento da conta de luz que subia a

cada ms, a me, que era a chefe daquela famlia, resolveu

agir, depois de todos os apelos para que seus anjinhos

ficassem mais espertos na hora do banho.

Ela retirou o chuveiro novo que havia comprado e que

tinha a potncia de 5600W / 2800W - 220V e recolocou o

antigo que tinha potncia 3300W/2200W-220V.

Houve mudana no aquecimento da gua?

Calcule o valor da corrente em cada caso e verifique se

isso est de acordo com sua resposta anterior.

Se isso acontecesse com voc, que outra providncia

tomaria?


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37

10

O controle dacorrente eltrica

Agora voc vai saber de

que maneira se

consegue diferentes

aquecimentos

Vero - inverno no chuveiro; 40W, 60W, 100W naslmpadas. Atravs da potncia, obtm-se diferentes

aquecimentos. Como o fabricante consegue fazer isso?


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10 O controle da corrente eltrica

uso materiaisresistncia

especfica*instalao residencial cobre

antena alumnio

lmpada tungstnio

chuveiros nquel-cromo

capas de fios borracha

suporte de fios em

postesmadeira

apoio de fios empostes

vidro

*materiais a 20 C, medido em volt x metro/ampre

1,7 . 10-8

2,8 . 10-8

o

5,6 . 10-8

1,1 . 10-6

1013 a 1016

108 a 1014

1010 a 1014

Resistncia eltrica

A escolha adequada do material a ser usado como resistorleva em conta a temperatura que ele dever atingir,lembre-se de que ele no pode derreter, e tambm a suacapacidade de resistir corrente eltrica. Essa capacidade diferente para cada tipo de material e, por isso, ela denominada de resistncia especfica. O valor daresistncia especfica do material vai dizer se ele bomcondutor ou no: quanto maior for esse valor, maior ser aresistncia que ele oferece corrente:

resistncia especfica ALTA mau condutor eltrico

resistncia especficabaixa bom condutor eltrico

A tabela a seguir ilustra os valores de alguns materiais:

atravs do controle da corrente que se pode graduar o

aquecimento produzido pelos aparelhos resistivos.

Escolhendo um material para ser o resistor, uma espessura

e um comprimento adequados, a resistncia eltrica do

resitor fica determinada e assim o valor da corrente eltrica

pode ser controlado.

Existe uma frmula que permite o clculo da resistncia

eltrica. Adotando-se:

Rpara a resistncia eltrica do resistor;

(l-se r) para resistncia especfica do material;

lllll para o comprimento do resistor;

A para a rea de sua espessura;

podemos escrever que:

RA

= l

Nesta expresso matemtica podemos obter um valor

numrico para a resistncia eltrica do resistor dos aparelhos

resistivos como o filamento da lmpada, do chuveiro, dos

aquecedores, os fios de ligao, etc.

Note que esta expresso est de acordo com a forma como

as lmpadas so construdas, pois, quanto maior for a

espessura do filamento, maior ser a sua rea e menor ser

a resistncia eltrica (lembre-se que ela aparece no

denominador da frmula).


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Consequentemente, maior ser a corrente e a potncia. O

mesmo se pode dizer para os chuveiros: como o

comprimento aparece no numerador da frmula, quanto

maior ele for, maior ser a resistncia eltrica e, portanto,

menor ser a corrente e a potncia. Isso corresponde

posio vero.

Ateno

Esta expresso permite o clculo da resistncia eltrica de

um resistor na temperatura em que a resistncia especfica

foi obtida o seu valor. Isso quer dizer que se tivermos o

comprimento e a rea da espessura do resitor do chuveiro

e conhecermos o material utilizado, podemos calcular asua resistncia eltrica. O valor encontrado, entretanto,

pode no ser aquele que o resistor do chuveiro vai ter ao

funcionar.

Unidade:

Quando a tenso medidaem volt e a corrente emampre, a resistncia

medida em volt/ampre(V/A).

inverno

vero

desligado > ligado

A temperatura do resistor muda bastante quando por ele

est passando corrente eltrica e, consequentemente, o

valor de sua resistncia eltrica tambm se altera: ele

aumenta muito. Isso acontece porque o valor da resistncia

especfica depende da temperatura.O filamento de uma lmpada de 40W-110V, por exemplo,

tem resistncia eltrica de aproximadamente 30 unidades

quando est desligada. Acesa, a temperatura do filamento

chega a 2200oC e o valor de sua resistncia passa a ter o

valor de aproximadamente, 302,5 unidades.

Existe uma frmula que permite o clculo da resistncia

de um resistor em funcionamento:

tenso eltrica

Resistncia eltrica = ________________

corrente eltrica

ou seja:

R = U/i R = U/i

.


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40

Teste seu vestibular

1) Qual dos eletrodomsticos abaixo tem seu

funcionamento baseado no efeito Joule:

a. Geladeira b. Batedeira c. Torradeira

d. Liquidificador e. Espremedor de laranjas

2) No caso de um chuveiro ligado rede de distribuio

de energia eltrica:

a. diminuindo-se o comprimento do resistor, reduz-se a

potncia consumida.

b. aumentando-se o comprimento do resistor e

conservando-se constante a vazo de gua, a sua

temperatura aumenta.c. para conservar a temperatura da gua, quando se

aumenta a vazo, deve-se diminuir o comprimento do

resistor do chuveiro.

d. a potncia consumida independe da resistncia eltrica

do chuveiro.

e. nenhuma das anteriores.

exercitando ...

Planos (nada) econmicos

parte 1

Numa certa escola, j h algum tempo, os alunos

reinvidicavam um chuveiro para tomar banho quente

depois dos jogos de campeonatos que se realizavam

aos sbados tarde. Com a verba curta e os preos nada

atrativos, foi providenciado um chuveiro baratinho, que

depois de instalado, mal dava para perceber que estava

funcionando, pois a gua praticamente no esquentava.

Proponha duas maneiras diferentes de solucionar esse

problema excluda a possibilidade de trocar o chuveiro.

parte 2

Na organizao da entrega dos diplomas no teatro da

escola, a diretora verificou que era preciso fazer a ligao

de uma tomada para a aparelhagem de som. Encarregou

o vigia para providenciar o material necessrio mas

recomendou: no gaste muito, que a verba est no

fim. Na loja de materiais eltricos, o vendedor coloca

o vigia diante de um dilema: comprar os 10 m de fios

necessrios de qual espessura: mais fino e mais barato

ou o outro um pouco mais grosso e mais caro? Ajude o

vigia a no entrar numa fria e no deixe que ele coloque

em risco a formatura dos alunos. Leve em conta que a

potncia do aparelho de som 350W-110V.


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11Ligaes eltricas

na residncia

Agora voc vai saber

como se obtm o 110 e o

220 e ainda como se fazas ligaes de

lmpadas, tomadas e

chuveiros.

Nas ruas somos capazes de observar quilmetros e

mais quilmetros de fios apoiados nos postes. Emnossas casas dois ou trs destes fios passam pelo

medidor e depois deixam de serem vistos.O que foi feito deles?


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11 Ligaes eltricas na residnciaPara compreender um pouco mais e saber como feita ainstalao eltrica em nossas casas, vamos ver os fios quechegam dos postes.

As caractersticas da eletricidade da rede pblica

Em alguns municpios a rede eltrica feita com dois fios,um fiofase, que um fio energizado, e um fio neutro,que pode ser tocado sem que se leve choque quando ocircuito est aberto. Nesse caso, a rede chamada demonofsicae s pode ser ligados aparelhos de 110V. Asvezes, a rede eltrica constituida de dois fios fase e atenso fornecida 220V.

Detalhes da instalao eltrica residencial

Vamos olhar com mais detalhes para os fios que chegamdo poste de sua casa ou prdio e desce para seu medidorde consumo de energia eltrica (relgio de luz).

Normalmente so trs fios que vo para o quadro dedistribuio. Depois de passar pelo relgio de luz que oaparelho que mede o consumo de energia eltrica, chegamao quadro de distribuio trs fios que passam pela chavegeral, da para outras chaves.

A chave geral serve como interruptor de toda a instalaoeltrica, quando desligada os aparelhos no funcionam,isso facilita o manuseio na instalao e at pequenos reparos.

Da chave geral os fios podem ser combinados dois a dois

podendo fornecer tenses 110V e 220V passando poroutras chaves de distribuio: fase e neutro (110V) e fasefase (220V).

Em outros municpios chegam trs fios, sendo dois fiosfase e um fio neutro, nesse caso, a rede chamada de

bifsica, podendo ligar aparelhos de 110V ou 220V,dependendo da distribuio do circuito residencial.


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43

2. Tomada simples e lmpada cominterruptor (220V)

Nesse caso, os dois fios de ligao datomada so ligados aos fios fase darede eltrica. Na lmpada, um fio fase ligado ao interruptor e o outro ligado diretamente a um dos contatosno soquete.

Uma outra maneira de ligar os aparelhos eltricos chanmada de ligao em srie. Nesse caso, uma lmpadaou aparelho depende do funcionamento dos demais. Seum aparelho for desligado por qualquer motivo, o circuitofica aberto, impedindo o funcionamento dos outros, pois,impede a passagem da corrente. Portanto, esse tipo deligao no feita nas instalaes de aparelhos eltricosresidenciais.

A ligao em srie utilizada em alguns circuitos deiluminao de rvores de Natal e nos circuitos interno dealguns aparelhos como: rdio, TV, etc.

Os fusveis so colocados somente nos fios energizados(fios fase). No devemos colocar fusveis nos contatos dachave por onde passa o fio neutro, pois, se ele queimar, o

circuito ficar sem o neutro, e um aparelho ligado a estecircuito no funcionar. Alm disso, se uma pessoa tocar oaparelho, poder levar um choque, conduzindo a correnteeltrica para a Terra.

Tipos de ligao

Os aparelhos eltricos normalmente j vem com a tensoe a potncia eltrica especificada e que precisam deintensidades de correntes diferentes para funcionaremcorretamente.

Atravs do funcionamento das lmpadas e aparelhoseltricos de uma residncia, possvel perceber que assuas ligaes so independentes. Isto , se a lmpada dasala queimar ou for desligada, no interfere nofuncionamento de outras lmpadas ou aparelho que estiverfuncionando.

Nessa situao, os aparelhos so ligados de forma quetenham a mesma tenso.A esse tipo de ligao chamamosde ligao em paralelo.

ateno!

2. O manuseio durante uma

troca de lmpada ou um

reparo numa tomada devesempre ser feito com o

circuito aberto, o que feito

desligando-se a chave

geral.

1.Na ligao de torneiras echuveiros se faz

necessrio a ligao de um

fio terra para evitar um

possvel choque.

Como devem ser instalados osaparelhos

1.Tomada simples e lmpada cominterruptor (110V)

Na ligao da tomada, um fio ligadoao fase e o outro ao neutro. Nalmpada, o fio neutro deve estarligado ao soquete e o fio fase aointerruptor.Esta medida evita que setome choque quando for trocar almpada, estando o interruptordesligado.

3. Torneira e chuveiro eltrico

Normalmente estes aparelhos so fabricados parafuncionarem em 220V mas podem ser fabricados para110V.

fase

fase

fasefaseneutro

Ta nt o nu m ca so co monoutro, as ligaes sofeitas de modosemelhante tomada220V ou 110V, conformeo caso.

neutro


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44

1. Quando mais de um aparelho entra em funcionamento,em certos trechos de circuito eltrico residencial a correnteeltrica maior do que se estivesse ligado apenas um

aparelho. Isso deve ser levado em conta no uso debenjamins. O correto ligar um aparelho de cada vez numatomada e o benjamim serve para deixar j conectado aela.

saiba que ...

1. A figura ilustra uma instalao feita corretamente,descubra o fio fase e o fio neutro. fio .........

fio ..........

2. Faa as ligaes corretamente.

2. A espessura dos fios de ligao tem um papelimportante. Nas instalaes pode ocorrer perdas deenergia, seja por aquecimento dos fios (efeito joule), fugas

de corrente ,etc, colocando em risco a segurana daspessoas e de toda a instalao.

Como a corrente determinada pelo aparelho, aespessura dos fios da instalao tem um papel importante,pois se estes forem finos, sua resistncia eltrica sermaior, aumentando assim a potncia dissipada.

Uma mesma corrente que passa por um fio de cobrefino, provoca um aquecimento maior do que se ela passarpor um fio de cobre grosso.Portanto, quanto mais grosso

o fio, maior a acorrente que ele suporta sem aquecer.A escolha da fiao para uma instalao deve levar emconta a corrente mxima que os fios suportam.

tabela

exercitando ....

fio em

AWG

espessur

em mm

corrente mxima

em aberto (A)

corrente

mxima emconduite (A)

16 1,5 15 11

14 2,1 20 15

12 3,3 25 20

10 5,3 40 30

8 8,4 55 40

6 13 80 55

4 21 105 70

2 34 140 95

2

fase

fase

neutro


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45

12Circuitos eltricos e

sua representao

Vamos aprender uma

maneira de simplificar

desenhos querepresentam os circuitos

eltricos

B

A C

D

E

F

G

Hfase

neutro

fase

Na figura abaixo est representada uma rede dedistribuio de 110V, onde foram instaladas 2

lmpadas e 2 tomadas: uma para ligar um ferroeltrico e uma secador de cabelo. Do relgio de luz

at a ltima lmpada, foram utilizados 30 metros defio de cobre 14, incluindo o fase e o neutro. Para as

tomadas e lmpadas foram necessrios, para

completar as ligaes, 4 metros de fio 16.

1

1

2

2


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46

11 Circuitos eltricos e sua representaoc) Suponhamos que apenas a lmpada do interruptor 1 esteja ligada.

A corrente exigida para seu funcionamento ser: i1=

100

1100 91, A .

Se ligarmos tambm o ferro eltrico na tomada 2, a corrente exigida

para seu funcionamento ser: i2

= 750110

6 81, A .

De modo que a corrente entre o relgio de luz e os pontos E e F ser:

i = i1+ i

2= 6,81 + 0,91 = 7,72A

Ptotal

= 500 + 100 + 60 + 750 = 1 410W

a) Para identificar se as ligaes foram feitas em srie ou paralelo,vamos observar onde os fios da tomada e das lmpadas foramconectados. Nesse caso foram conectados no fio fase e neutro quefornecem uma tenso de 110V. Portanto a ligao foi feita em paralelo.

Nesse tipo de ligao, o funcionamento desses aparelhos no interrompido quando um deles ligado, desligado ou "queimado".

b) Para sabermos o fusvel adequado para uma instalao, devemos

levar em conta que todos os aparelhos estejam ligados, fazer a somatotal da potncia consumida de cada aparelho, desprezando apotnciadissipada na fiao,

1. Com base nos dados indicados na figura da pgina anterior

vamos discutir as questes:

a) Identifique se as ligaes dos aparelhos foram feitas em srie ouparalelo.

b) Qual o fusvel adequado para proteger esta instalao, sabendo-seque a corrente mxima admissvel para o fio 14 20A?

c) Discuta por que possvel substituir por um fio mais fino (16) asligaes das lmpadas e tomadas.

d) Represente esquematicamente esse circuito, calculando os valoresdas resistncias em cada trecho.

Se todos os aparelhos estiverem funcionando, cada um exigir umadeterminada corrente que pode ser calculada pela equao P = U.i e acorrente total, que a soma de todas essas correntes, corresponderapenas ao trecho entre o relgio de luz e os pontos A e B.

d) O clculo das resistncias podem ser feitos usando as equaes:P=U . i e R= U/i . Usando o smbolo para os resistores temos:

Usando a equao: P = Ui, obtemos: iP

U

W

VA= =

1410

11012 8, que

a corrente que passa pela chave na caixa de luz. O fusvel adequadopara proteger a instalao eltrica de 15A, pois compatvel com acorrente mxima admitida pelo fio de cobre 14 e est acima do valorda corrente requerida por todos os aparelhos funcionando ao mesmotempo.

Admitindo-se que os fios da rede principal e os fios que ligam aosaparelhos possuem resistncia eltrica que pode ser consideradadesprezvel se aescolha deles foradequada. Assim,podemos simplificarum pouco maisesse circuito erepresent-lo damaneira ilustradaao lado.


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47Na associao em srie, cada lmpada do circuito est submetida a

uma tenso cuja soma equivale tenso total entre os extremos A e Bdo circuito (uma vez que as perdas na fiao podem ser consideradasdesprezveis).

Como a tenso em cada lmpada sempre menor que a tenso aplicadanos terminais da associao, a potncia dissipada em cada uma delasna ligao em srie sempre menor do que a indicada pelo fabricante.Nessas condies ela ter um brilho bem menor que o esperado. Alm

disso, se uma lmpada queimar, interrompe o circuito econsequentemente as outras apagam. Por isso este tipo de ligaono usado nas instalaes residenciais.

UAB

= UAC

+ UAD

+ UDB

Como: UAC

= R1.i, U

CD= R

2.i e U

DB= R

3.i

ento: UAB

= R1.i + R

2.i + R

3.i

Para calcularmos a resitncia equivalente da associao usaremos a

relao: UAB = Req.i, portanto:R

eq. i = (R

1+ R

2+ R

3).i

Req

= R1+ R

2+ R

3

A potncia dissipada na associao em srie calculada pela relao:

P= R .i2

= Req .i2

= (R1 + R2 + R3 ) . i2

= R1 .i2

+ R2 . i2

+ R3 . i2

ou seja,

P = P1

+ P2

+ P3

2. Vamos verificar de que modo podemos ligar trs lmpadas

L1, L

2e L

3de mesma tenso em um circuito.

Existem trs formas diferentes: todas em srie, todas em paralelo, duas

em srie e em paralelo com a terceira.

As vantagens e as desvantagens de cada tipo de associao, serodiscutadas a seguir:

1. Ligao em srie: neste tipo de ligao a mesma corrente seestabelece nas trs lmpadas do circuito. Vejamos a figura.

A tenso total aplicada s trs lmpadas pode ser escrita como:

De um modo mais simplificado temos:

110V


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2. Ligao em paralelo: este tipo de ligao se caracteriza pelo fatode todas as lmpadas estarem submetidas a uma mesma tenso,desprezando-se a resistncia eltrica dos fios da instalao.

A tenso AB igual s tenses CD, EF e GH, pois estamos desprezandoa resistncia dos fios. Desse modo, podemos reduzir ainda mais osesquema:

i = U/Req, onde Req a resistncia equivalente da associao.

Sendo i1

= U/R1, i

2= U/R

2e i

3 = U/R

3

Substituindo na equao i = i1

+ i2

+ i3, teremos:

As correntes estabelecidas em cada uma delas ser i1, i

2, i

3, e a corrente

total, estabelecida entre os pontos A e B do circuito, ser i = i1

+ i2

+i3.

Assim, se a tenso a mesma, pela lei de Ohm, temos:

U/Req

= U/R1

+ U/R2

+ U/R3

ou

1/Req

= 1/R1

+ 1/R2

+ 1/R3

Na associao em paralelo, a tenso em cada lmpada a mesma e apotncia dissipada em cada lmpada independente do nmero delmpadas agrupadas e, consequentemente, o brilho da lmpadatambm so. O brilho igual ao que teria se ela estivesse sozinha.Alm disso se uma das lmpadas queimar as demais no sofremalterao. por isso que essa ligao utilizada nas instalaes eltricasresidenciais.

3. Ligao mista: quando combinando os dois tipos de ligaoconforme mostra a figura:

Nessa situao, a tenso U se aplica nos terminais da srie R1 + R2 e emR3. Assim, L

3ter brilho maior que L

1e L

2. Em funo dessa caracterstica,

esse tipo de circuito tambm no empregado nas instalaes eltricasresidenciais mas muito utilizado nos circuitos internos dos aparelhoseletrnicos como rdio, TV, comutadores, etc...

Podemos ainda representar esquematicamente a mesma ligao daseguinte forma:


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13

Voc vai rever o

contedo das aulas

anteriores fazendoe pensando

nestas questes

EXEXEXEXEXEXERCCIOSExerccios (Resistncia, tenso e corrente)


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50

13 Exerccios: resitncia, tenso e corrente

a) A resistncia do filamento da lmpada, quando ela estdesligada.

b) A resistncia do filamento da lmpada ligada.

4. Considerando que o dimetro do filamento de tungstniode uma lmpada de 40W - 110V cerca de 3,6 . 10 -2 mm,

seu comprimento 50cm e sua resistividade 5,6 . 10-8ma 20oC, determine:

e) Faa os mesmos clculos dos itens c e d para a ligaoinverno, considerando que o comprimento do fio, nestecaso, 2,8m.

f) Por que na posio inverno a gua da ducha sai maisquente?

a) Faa o esquema da ligao vero desta ducha.

b) Faa o esquema da ligao inverno.

c) Calcule a resistncia eltrica na posio vero, quandoela est desligada.

d) Calcule a resistncia eltrica da ducha em funcionamentona posio vero,

detalhe do resistor

C A B1. Um aquecedor de ambiente cuja potncia 800W ligado na tenso 110V.

a. qual o valor da corrente eltrica no resistor?

b. qual o valor da resitncia eltrica do resistor?

c. qual deve ser o valor da resistncia ltrica do resitorpara que ele tenha a mesma potncia e seja ligado natenso 220V?

2. Numa instalao eltrica residencial no se deve colocarfusvel no fio neutro, pois se ele se queimar, possvelque haja um aumento de tenso indesejvel em certosaparelhos. Vamos conferir? Considere o esquema:

(R1, R

2,...,R

6so as

resistncias eltricasde 6 lmpadas)determine:

a) a tenso aplicada s lmpadas, quando o fusvel do fioneutro est normal (sem queimar);

b) a tenso aplicada s duas lmpadas de baixo, se ofusvel do fio neutro se queimar.

3. O resistor de uma ducha com a inscrio (220V -2800W/3800W) tem o aspecto da figura. Esse resistor constitudo de um fio de nquel-cromo de resistncia

especfica 1,1.10-6m, 0,6 mm de dimetro e 4 m decomprimento, enrolado em espiral, com trs pontos de

contato eltrico. No ponto A est ligado um dos fios fasee aos pontos B e C, dependendo da posio da chave,liga-se o outro fio fase, que estabelece as ligaes invernovero.


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8. Numa residncia, geralmente, chegam trs fios da rua,dois fases e um neutro, que so ligados chave geral.

a) Faa o esquema de uma chave geral e de trs chavesparciais, de modo a obter duas chaves de distribuio de110V e outra de 220V.

b) Faa um esquema indicando a ligao de uma lmpadacom interruptor, de uma tomada em 110V e de um chuveiroem 220V.

a) a corrente exigida pelo aparelho para dissipar aspotncias nominais quando o chuveiro est ligado com a

chave na posio "vero" e na posio "inverno";

b) o menor dimetro possvel do fio e o fusvel que devemser utilizados nessa instalao. Consulte a tabela;

c) a energia consumida num banho de 15 minutos com ochuveiro ligado na posio "inverno";

d) a porcentagem de consumo de energia em banhos deaproximadamente 15 minutos de uma fmilia de trspessoas, cujo consumo mensal de 250kWh.

5. Numa rede de 220V ligado um chuveiro com ainscrio 220V - 2 800 / 4 400W.

Utilizando essas informaes e as da tabela da aula 10,determine:

6. Nas figuras abaixo esto indicadas as informaesencontradas nos folhetos ou chapinhas que acompanhamaparelhos eltricos.

Qual(is) dele(s) no poderia(m) ser ligado(s) tomada desua casa? Se voc o fizesse, quais seriam asconsequncias?

7. Uma lmpada de abajour possui a seguinte inscrio(127V - 22W).

a) O que acontece se a ligarmos nos terminais de umabateria de 12V?

b) Seria possvel, se dispusssemos de muitas baterias,ligar esta lmpada de modo que ela tenha brilho normal?

c) Em caso afirmativo, como voc faria?

d) Caso no seja possvel fazer a ligao da lmpada nasbaterias como e onde ela deveria ser ligada para ter brilhonormal?

liquidificador

110V/300W/60Hz

TV 12V/DC

30W

chuveiro 220V 2800W/3800Wbatedeira

50/60HZ

250W

110V


31/31

52

1. Uma corrente eltrica de 0,500A flui num resistor

de 10 . A ddp ou tenso eltrica entre asextremidades do resistor, em volts, igual a:

a)( ) 5,0 . 102 c)( ) 20 e)( ) 5,0 . 10-2

b)( ) 5,0 . 10 d)( ) 5,0

2. Os resistores R1, R

2e R

3esto associados como

indica a figura abaixo. Sabendo que R1

= 2,0 , R2

=

2,0 , e R3

= 4,0 , podemos afirmar que aresistncia equivalente entre os pontos A e B emohms de:

a)( ) 2,0 b)( ) 3,3 c)( ) 4,0 d)( ) 6,0 e)( )

8,03. Um eletricista instalou numa casa, com tenso de120V, dez lmpadas iguais. Terminado o servio,verificou que havia se enganado, colocando todas aslmpadas em srie. Ao medir a corrente no circuito,encontrou 5,0 . 10-2A. Corrigindo o erro, ele colocoutodas as lmpadas em paralelo. Suponha que asresitncias das lmpadas no variam com a corrente.Aps a modificao, ele mediu, para todas aslmpadas acesas, uma corrente total de:

a)( ) 5,0A b)( ) 100A

c)( ) 12A d)( ) 10A

e)( ) 24A

teste seu vestibular

7. Uma lmpada incandescente possui as seguintesespecificaes (ou valor nominal): 120V, 60W.

a) Se ela for ligada em 220V, a potncia permanecer60W.

b) Quando a lmpada ligada conforme as especificaes,

a resistncia vale 240 ,

c) A resistncia na lmpada permanece constante,qualquer que seja a tenso a ela aplicada.

d) quando desligada, a resistncia da lmpada maior

que quando ligada.

e) Quando ligada, conforme as especificaes, a corrente de 2,0A.

4. A transmisso de energia eltrica grande distncia acompanhada de perdas causadas pela transformao deenergia eltrica em:

a.( ) calor c.( ) energia cintica

b.( )magnetismo d.( ) luz

5. Um aquecedor eltrico dissipa 240W quando ligado auma bateria de 12V. A corrente que percorre a resistncia:

a.( ) 0,050 A c. ( ) 1,67 A e. ( ) 2880 A

b. ( ) 0,60 A d. ( ) 20 A

6. Um condutor atravessado por uma corrente de 2ampres quando a tenso em seus terminais vale 100volts. A resistncia do condutor de:

a. ( ) 0,02 c.( ) 200

b. ( ) 50 d.( ) 400

eletrica residencial basica

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