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Energias das residências e circuitos elétricos

Nesta videoaula apresentamos como são produzidas as energias normalmente presentes nas residências, a partir da rede elétrica que entra na casa. Destacamos a utilização de elementos elétricos e a construção de circuitos.

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Transcrição de vídeo

RKA - E aí, pessoal, tudo bem? Nesta aula, nós vamos falar sobre os principais tipos de energias utilizadas nas residências. Mas o que é energia? Bem, eu posso dizer que energia é a capacidade de um corpo de realizar trabalho. Então, eu vou colocar aqui que a energia é a capacidade de um corpo de realizar trabalho. E, nessa aula, eu vou falar de dois principais tipos de energia, que são: a energia elétrica e a energia térmica. Ok, mas na sua residência você tem alguns aparelhos que utilizam energia elétrica, que são eles: a TV, o celular, eletrodomésticos, chuveiro elétrico etc. E a respeito da energia térmica, acredito que, em sua residência, você utiliza aquecimento e cozimento a gás. Então, esses são os principais tipos de energia que você encontra em sua residência. E a energia elétrica é uma das formas de energia mais utilizadas no mundo. Ela é gerada, principalmente, nas usinas hidrelétricas, usando o potencial energético da água, e nós precisamos bastante da energia elétrica, assim como precisamos comer e beber, já que, hoje em dia, a humanidade não vive sem esse tipo de energia. Ou seja, precisamos dela para assistir a um filme, para ouvir nossa rádio favorita, para ligarmos o PC e estudar ou utilizar uma rede social, entre tantas outras coisas. E sobre a energia térmica, eu estou falando da energia do calor; e nós utilizamos esse tipo de energia nos alimentos, no aquecimento da água, e ao secar uma roupa; e, na indústria, ela é bastante utilizada também, como por exemplo no arado, na construção do papel e do vidro. Ah, e claro, no transporte, é utilizada na queima de combustível para o movimento dos motores. Ok, se a energia elétrica entra na residência por uma única fiação, como podemos ter tantos elementos, ou seja, equipamentos, que podem ser desligados e ligados de forma independente? Deixa eu explicar mais ou menos isso aqui para você. Bem, pessoal, o que acontece é que a fiação do poste vai para o medidor da residência (que nós chamamos vulgarmente de "relógio de luz") e, daí, a energia vai para o quadro de distribuição. E, com isso, cria-se um circuito elétrico na residência. Mas o que é um circuito elétrico? Um circuito elétrico é um conjunto formado por um gerador elétrico, um condutor em um circuito fechado, e um elemento capaz de utilizar energia produzida pelo gerador. E eu já vou falar a respeito desses elementos aqui do circuito elétrico. O que acontece é que o nosso interruptor, quando nós apertamos ele, ele pode fechar a passagem de corrente elétrica, ou seja, ele acaba fechando o circuito elétrico. Você reparou que eu coloquei três fios saindo do poste? Aqui, eu quero que você preste atenção: a quantidade de fios vai dizer o tipo de rede que eu tenho. Então... (eu vou mudar a cor aqui para ficar melhor para você)... então, quando nós temos um fio de fase (eu vou colocar o azul aqui como o fio de fase) e quando eu junto com um fio de neutro (que eu vou colocar aqui em branco), eu vou ter uma rede monofásica. Agora, quando eu tenho dois fios de fase mais um fio de neutro (que eu vou colocar em branco), você tem uma rede bifásica. E quando você tem quatro fios, que é uma rede trifásica, você tem três fios de fases (então, aqui, três fios azuis) combinados com um fio neutro. Então, três fios de fase mais o fio branco, que é o fio neutro, e isso vai te dar uma rede trifásica. Então, no meu poste aqui, eu teria uma rede bifásica, porque seriam dois de fase (em azul) e um neutro. Entendido isso, nós podemos ver os elementos de um circuito elétrico. Mas, antes disso, eu quero que você saiba que a palavra "circuito" nos remete a um caminho fechado onde o fim é também o começo; e o termo "circuito elétrico" é explicado como sendo um ou mais caminhos fechados em que se percorre a corrente elétrica. Tá, mas o que é corrente elétrica? Então, aqui, eu tenho alguns conceitos antes de nós vermos os elementos de circuitos elétricos. Bem, a corrente elétrica, ela designa o movimento ordenado de cargas elétricas. Ou seja, íons ou elétrons. Então, digamos que você tenha um condutor aqui, e você tem as cargas elétricas aqui dentro dele... (e sabendo que condutores são materiais nos quais as cargas elétricas se deslocam de maneira relativamente livre)... e, quando esses elétrons aqui, eles começam a se mover de forma ordenada em uma direção, nós temos uma corrente elétrica. Deixa eu desenhar isso aqui. Então, quando as cargas elétricas (ou seja, os elétrons) começam a se mover em uma única direção, nós temos uma corrente elétrica. E é importante que isso aconteça, porque um elétron parado não adianta de tanta coisa, né? Ou seja, é importante que os elétrons se movam a fim de causar os fenômenos que nós conhecemos na eletricidade. E, aqui, nós temos um condutor, que é o primeiro elemento do nosso circuito elétrico. E como você faz para movimentar estes elétrons? Nós utilizamos uma coisa chamada "tensão elétrica" ou "diferença de potencial (DDP)", que nada mais é do que a diferença de potencial entre dois pontos. Ou, explicando melhor, é a quantidade de energia gerada para movimentar uma carga elétrica. Pense em uma mangueira com água, na qual a entrada de água e a saída existe uma diferença na quantidade de água; e essa diferença trata-se da DDP entre esses dois pontos. Já no condutor por onde circula a carga elétrica, a diferença entre o gerador, que é o equipamento responsável por gerar energia, e o consumidor, que pode ser seu computador ou outro equipamento, é que simboliza qual é a tensão que existe nesse condutor. Então, nós temos um outro elemento de um circuito elétrico, que é o gerador, que é o equipamento responsável por gerar energia. E um outro elemento bastante importante em um circuito elétrico são os resistores, que são aparelhos responsáveis por converter energia elétrica em energia térmica, ou seja, são usados como aquecedores ou dissipadores de eletricidade. E essa energia elétrica que transita nos resistores, que transforma a energia elétrica em energia térmica (ou seja, calor) é chamada de "efeito Joule". E a resistência de um fio condutor facilita ou dificulta a passagem de corrente elétrica. E, aí, nós temos que a resistência é igual à DDP sobre a intensidade da corrente. Deixa eu escrever isso aqui: que "R" é a resistência, que é medida em ohms, "U" é a diferença de potencial elétrico (que nós conhecemos como DDP), que é medida em volts, e "I" é a intensidade da corrente elétrica, que é medida em ampère. E essa equação aqui é conhecida como a Primeira Lei de Ohm. Eu não vou entrar muito em detalhes nessa primeira lei. O que eu quero que você entenda é que o resistor é o outro elemento de um circuito elétrico. Bem, eu já falei de um condutor, de um gerador e de um resistor; e, agora, eu preciso de um receptor elétrico. Então, aqui, um receptor elétrico, que é um aparelho que transforma a energia elétrica em outras formas de energia, não sendo exclusivamente a energia térmica. Em nosso cotidiano, o melhor exemplo de receptor é o motor elétrico, que transforma energia elétrica em energia mecânica. Eu já fiz a representação de um condutor; e a representação de um gerador pode ser assim: eu tenho dois pontos, e, aí, uma diferença de potencial, e aqui a intensidade da corrente elétrica. O resistor, eu posso representar de duas formas: a primeira sendo mais ou menos assim, que é a mais comum, mas eu também posso representar desta maneira aqui. Na verdade, não é muito comum representar assim, né? E, por fim, o receptor, eu posso representar assim (de novo, com uma diferença de potencial), e, agora, a direção da corrente elétrica está aqui, com uma intensidade, e aqui nós temos o receptor, que tem uma diferença de potencial e também uma intensidade da corrente elétrica. E observe que esses dois, eles não são a mesma coisa, porque aqui nós temos uma intensidade nesta direção e aqui está na direção oposta. E, se nós quiséssemos dimensionar um circuito elétrico que faça funcionar uma tomada, uma lâmpada de teto e um ventilador em um quarto, como faríamos? Eu já fiz um circuito elétrico aqui, mais ou menos, para você ver. Então, nós temos aqui a tensão de 127 volts (afinal de contas, eu estou falando aqui de uma rede elétrica monofásica) então, nós temos aqui positivo e negativo, e isso causa uma diferença de potencial. Nossa tomada está aqui (então, aqui, nós temos a nossa tomada); aqui, eu posso colocar a minha lâmpada; e o meu ventilador pode estar aqui. E, aqui, nós temos dois interruptores. Bem, essa tensão, essa diferença de potencial, ela cria o movimento dos elétrons. O que acontece é que os elétrons, eles se movem por aqui e aqui a corrente é dividida, que pode ir um pouco para a tomada e outro vai continuar nesta direção. Então, se os meus interruptores estiverem desligados, tanto a lâmpada quanto o ventilador não vão funcionar, mas a minha tomada pode funcionar. E digamos que eu ligue o interruptor da lâmpada. O que acontece é que eu vou fechar aqui; e, aí, eu vou permitir a passagem da corrente para a lâmpada (isso, mesmo se esse interruptor estiver desligado). Agora, se eu ligar esse interruptor aqui, o que acontece é que a corrente vai vir para aqui, e vai ter acesso ao ventilador. Então, este aqui é um exemplo de um circuito elétrico [em] que funciona uma lâmpada, um ventilador e uma tomada. E eu espero que vocês tenham entendido mais ou menos como funciona um circuito elétrico. Mas é isso aí, pessoal. Até a próxima aula!