A Natureza da Eletricidade

A estrutura da Matéria

A matéria é algo que possui massa e ocupa lugar no espaço. A matéria é constituída de partículas muito pequenas denominadas átomos.

Toda a matéria pode ser classificada como: elemento ou composto.  Num elemento, todos os átomos são iguais. Alumínio, cobre, carbono, germânio e silício são exemplos de compostos.

Um composto é uma combinação de átomos de elementos. A água é um composto de hidrogênio e oxigênio. A menor partícula de qualquer composto que ainda contenha as características originais daquele composto é chamada molécula.

Os átomos são constituídos de partículas subatômicas: elétrons, prótons e nêutrons. 

O elétron é a carga negativa (-) da eletricidade. Os elétrons giram em torno do núcleo do átomo. Os prótons e os nêutrons se encontram aglomerados na parte central do átomo, o núcleo. 

O próton é a carga positiva (+) da eletricidade. Átomos de elementos diferentes diferem pelo número de elétrons e prótons que contêm. No seu estado natural, um átomo de qualquer elemento contém um número igual de elétrons e de prótons. 

Carga Elétrica

O nível de energia de um elétron é proporcional a sua distância do núcleo. Se for aplicada ao átomo uma energia suficiente, alguns dos elétrons abandonarão o átomo. Estes elétrons são chamados de elétrons livres, que é o movimento dos elétrons livres que produz a corrente elétrica num condutor metálico.

Certos átomos são capazes de ceder elétrons, outros são capazes de receber elétrons. Assim, é possível acontecer transferência de elétrons de um corpo para outro. Elétrons e prótons interagem. Prótons se repelem, o mesmo acontecendo com elétrons. Entre um próton e um elétron há atração mútua. A explicação está na carga elétrica. A carga do próton é positiva e a do elétron é negativa. Nêutrons não tem carga elétrica.

Lei das cargas elétricas:

Unidade Coulomb

A quantidade de carga elétrica de um corpo é determinada pela diferença entre o número de prótons e o número de elétrons que o corpo contém. Seu símbolo é Q, expresso numa unidade chamada de coulomb (C).

Um carga de um coulomb negativo, -Q, significa que o corpo contém uma carga de 6,25 x 108 mais elétrons do que prótons. Um carga de um coulomb positivo, +Q, significa que o corpo contém uma carga de 6,25 x 108 mais prótons do que elétrons.

Campo Elétrico

A característica fundamental de uma carga elétrica é a sua capacidade de exercer uma força. Esta força está presente no campo elétrico que envolve cada corpo carregado. Este campo de força é responsável pelos efeitos de atração e repulsão entre eles.

Cargas elétricas num campo elétrico estão sujeitas a uma força elétrica.

O campo elétrico é comumente representado por linhas imaginárias em torno do campo carregado.

Um corpo carregado manterá sua carga temporariamente, se não houver transferência imediata de elétrons para o corpo ou a partir dele. Nesse caso, diz-se que a carga está em repouso. A eletricidade em repouso é chamada de eletricidade estática.

Exemplos de campo elétrico

O campo elétrico sempre “nasce” nas cargas positivas (vetor) e “morre” nas cargas negativas. Quando duas cargas iguais são colocadas próximas uma da outra, é gerada uma região no meio das duas cargas isenta do campo elétrico.

Eletrização

O ato de fazer com que um corpo adquira carga elétrica é conhecido como eletrização. Um corpo neutro não tem carga elétrica, porque possui o mesmo número de prótons e de elétrons. Eletrização por atrito Quando dois corpos neutros são atritados entre si, haverá movimento de elétrons. Uma série denominada série triboelétrica indica o sinal da carga após a fricção.

Na série triboelétrica, o material que ocupar a posição superior da série é o que perderá elétrons, eletrizando-se positivamente:

Eletrização por contato

Quando dois corpos com cargas elétricas diferentes são colocados

em contato, eles trocam cargas elétricas.

Eletrização por indução

Um corpo que contém carga elétrica, ao ser aproximado do outro corpo neutro, sem tocá-lo, separa as cargas deste último.

Descarga de cargas elétricas

Quando dois corpos com cargas elétricas elevadas forem aproximados, os elétrons poderão “pular” do corpo com carga negativa para aquele carregado positivamente antes mesmo de os dois entrarem em contato.

Mais informação

Circuito Elétrico

Circuito Elétrico é o conjunto de fios ligados ao mesmo dispositivo de proteção.

Na Instalação Elétrica Residencial encontramos dois tipos de circuitos: O de Distribuição e os Circuitos Terminais.

Circuito de Distribuição

• Liga o quadro do medidor ao quadro de distribuição.

Circuito de Terminais

• Saem do quadro de distribuição e alimentam diretamente lâmpadas, tomadas de uso geral e específico.

A instalação elétrica de uma residência deve ser dividida em circuitos terminais para facilitar a manutenção e reduzir a interferência. Esta divisão segue critérios seguidos pela NBR 5410.

A seguir alguns exemplos de Circuitos de Distribuição:

Circuito de Iluminação (Fase e Neutro) com disjuntores termomagnéticos.

Se a carcaça da luminária for de metal, ligar o fio terra a ela.

Circuito de Iluminação Externa (Fase e Neutro) com Disjuntor DR

Circuito de Tomadas de Uso Geral (Fase e Neutro) com Disjuntor DR

Circuito de Tomadas de Uso Específico (Fase e Neutro) com Disjuntor DR

Circuito de Tomadas de Uso Específico (Fase e Fase) com Disjuntor DR

Circuito de Tomada de Uso Específico (Fase e Neutro) com Interruptor DR

Circuito de Tomada de Uso Específico (Fase e Fase) com Interruptor DR

Mais informação

Dispositivos de Proteção

Existem três tipos de dispositivos de proteção para a instalação elétrica, são eles:

Disjuntor Termomagnético

Fornece proteção à fiação. Desliga automaticamente quando acontece um curto circuito ou uma sobrecarga. Eles possuem a mesma função que os fusíveis, mas este quando se queima é necessário a troca e os disjuntores basta religá-los.

Interruptor Diferencial Residual
É um interruptor acoplado a um dispositivo chamado de "Diferencial Residual". Portanto ele acumula duas funções, o de ligar e desligar um circuito manualmente e o diferencial que protege as pessoas contra choques elétricos diretos e indiretos.

Disjuntor Diferencial Residual

É constituído de um Disjuntor Termomagnético junto com o Diferencial Residual. Portanto acumula as duas funções, protege a fiação da sobrecarga e protege as pessoas de choques elétricos.

Contato direto: É o contato com partes com tensão, por exemplo um fio desencapado.
Contato indireto: É o contato com a parte metálica de um componente, normalmente sem tensão, mas que podem ficar energizada por falha na isolação, por exemplo a geladeira.

Quanto ao Número de Pólos

Disjuntor Termomagnético:

• Monopolar, Bipolar e Tripolar.
• São ligados somente à fase do circuito.

Interruptor Diferencial Residual

• Bipolar e Tetrapolar
• Devem ser ligados nele as fases e o neutro.
• Deve ser utilizado junto com um disjuntor termomagnético.

Disjuntor Diferencial Residual

• Bipolar e Tetrapolar
• Devem ser ligados nele as fases e o neutro.

Nota: O dispositivo Diferencial Residual (DR) faz o cálculo da corrente que sai pela fase e retorna pelo neutro, se houver uma fuga de corrente de, no máximo, 30 mili ampères (30mA), ele interrompe o circuito, pois alguém poderá estar tomando choque. E por isso o neutro é ligado nele, que também não poderá ser aterrado depois do DR, pois haverá fuga de corrente e interrupção do circuito.

Mais informação

Padrão de Entrada e Quadro de Distribuição

Padrão de entrada nada mais é do que o poste com isolador de roldana, a bengala, a caixa de medição e a haste de terra, que devem estar de acordo com as normas técnicas da concessionária.

Depois de instalado o padrão de entrada deve-se chamar a concessionária para fazer a inspeção.

Se tudo estiver de acordo com a norma, a concessionária irá instalar e ligar o medidor e o ramal de serviço.

Esta norma deve-se obter na agência local da companhia de eletricidade.
Depois que essa ligação estiver pronta a energia elétrica estará disponível para o uso.



Quadro de distribuição é o centro de distribuição de toda instalação elétrica de uma casa, nele se encontram os dispositivos de proteção.
O quadro recebe a energia do medidor através do circuito de distribuição e dele saem vários circuitos para alimentar lâmpadas, tomadas e aparelhos elétricos.
O quadro de distribuição deve estar localizado em lugar de fácil acesso e o mais próximo possível do medidor para evitar gastos com os fios mais grossos.
Os dispositivos de proteção disponíveis hoje são o disjuntor termomagnético (DTM), o disjuntor diferencial residual (DDR) e o interruptor diferencial residual (IDR). Falaremos mais detalhado sobre eles em outro artigo.

Mais informação

Tipos de Fornecimento e Tensão

Cada concessionária de energia elétrica possui sua própria regulamentação para o fornecimento de energia elétrica. 
Falaremos aqui sobre as áreas de concessão da Light, mas quem quiser poderá acessar o site da concessionária de sua cidade e procurar pelas normas técnicas.




1. Para instalações com carga total de 8 KW, a entrada será monofásica.

2. Para instalações com cargas a partir de 8 KW até 15 KW, a entrada será polifásica.

As residências que forem classificadas na categoria monofásica, poderá solicitar instalação bifásica, desde que comprove a existência de equipamentos que operem a 220V.

O fornecimento de energia elétrica em baixa tensão nas áreas de concessão da Light, é feito em corrente alternada, na frequência de 60 hertz, nas tensões de 220/127, para áreas urbanas e 230/115, para áreas rurais.

Clique aqui para fazer o download das normas técnicas da Light.

Uma vez determinado o tipo de fornecimento de energia, pode-se determinar também o padrão de entrada.

Mais informação

Levantamento de Cargas Elétricas

O levantamento das potências é feito prevendo potências mínimas de iluminação e tomadas a serem instaladas. Além disso a previsão de carga deve obedecer às prescrições da NBR 5410, item 4.2.1.2.

Quem se interessar clique aqui para baixar a NBR 5410 afim de tirar todas as dúvidas.

1. Quantidade mínima de pontos de luz

• Prever pelo menos um ponto de luz no teto, comandado por um interruptor de parede.
• Arandelas no banheiro devem estar distantes, pelo menos, 60 cm do limite do box.

2. Potência mínima de iluminação

• A carga da iluminação é feita em função da área do cômodo da residência.
• Para área igual ou inferior a 6 m² => Mínimo de 100 VA.
• Para área superior a 6 m² => Mínimo de 100 VA para os primeiros 6 m², e acrescentar 60 VA para cada amento de 4 m² metros inteiros.

A NBR 5410 não estabelece critérios para iluminação em áreas externas de residências, ficando a decisão por conta do projetista e do cliente.

3. Quantidade mínima de tomadas de uso geral (TUG's)

• Cômodos ou dependências com área igual ou inferior a 6 m²  => No mínimo uma tomada.
• Cômodos ou dependências com mais de 6 m² => Uma tomada para cada 5m e uma para a fração restante. Espaçadas tão uniformemente quanto possível.
• Cozinhas e copas => Uma tomada para cada 3,5m e uma para a fração restante, independente da área.
• Subsolos, varandas, garagens ou sótãos => Pelo menos uma tomada.
• Banheiros => No mínimo uma tomada junto ao lavatório com uma distância mínima de 60 cm do box.

É recomendável prever uma quantidade maior de tomadas de uso geral, para evitar o uso de benjamis (tês), que desperdiçam energia além de comprometer a segurança da instalação.

4. Potência mínima para tomadas de uso geral.

• Banheiros, cozinhas, copas, áreas de serviço, lavanderias e locais semelhantes. => Mínimo de 600 VA por tomada, até 3 tomadas e atribuir 100 VA para as excedentes.
• Demais cômodos ou dependências => Mínimo de 100 VA por tomada.

5. Quantidade de tomadas de uso específico (TUE's)

• A quantidade é definida de acordo com o número de aparelhos de utilização.
• São destinadas a ligação de equipamentos fixos e estacionários, como chuveiro, torneira elétrica, secadora, etc.

Quando o termo "tomada" de uso específico é citado aqui, não necessariamente quer dizer que a ligação do equipamento será por meio de uma tomada. Em alguns casos a ligação poderá ser feita por ligação direta (emenda) de fios ou por uso de conectores.

6. Potência de tomadas de uso específico

• Atribuir a potência do equipamento a ser alimentado

7. Levantamento da potência total

• Para obter a potência total de uma instalação, será necessário calcular as potências ativas e somá-las.
• Para a iluminação, deve-se multiplicar a potência calculada pelo fator de potência, que será 1,0.
• Para as tomadas de uso geral o fator de potência será de 0,8.
• Para as tomadas de uso específico não será necessário realizar este cálculo, pois o equipamento já vem mostrando a potência ativa (W).

A potência ativa total determina o tipo de fornecimento, a tensão de alimentação e o padrão de entrada.

Mais informação

Energia elétrica

Apesar de ter muitas outras fontes de energia, a energia elétrica é a principal fonte de energia do mundo atualmente.

Energia Elétrica é a capacidade de uma corrente elétrica realizar trabalho. A função da energia elétrica é a transformação desse tipo de energia em outros, como, por exemplo, a energia mecânica e a energia térmica. ("Na natureza nada se cria, nada se perde, tudo se transforma." Lavoisier)

O cálculo da energia elétrica é feito pela seguinte equação:
E=P.∆t
Onde:
E= Energia elétrica
P= Potência elétrica
∆t= Intervalo de tempo

A unidade de medida utilizada no sistema internacional (SI) é o joule (J), porém a mais utilizada no Brasil é o quilowatt-hora (KWh).

Exemplo:

Uma pessoa compra um chuveiro de 5000 watts e liga numa rede de 127 volts, ao utilizar o chuveiro por 1 hora ela terá consumido quanto de energia?

E=P.∆t   Portanto  E=5000x1  logo: 

Energia gasta será de 5000KWh

E se essa pessoa tivesse comprado um chuveiro de 5000 watts e 220 volts, quanto ela gastaria durante 1 hora de uso?

Teria gasto os mesmos 5000KWh, pois a energia elétrica independe da tensão em que a carga e ligada, mas da potência que ela consome.

Símbolo da energia elétrica

Mais informação