Grupo 6 (praça triangular) - Alimentação (formas de alimentar: corrente alternada/ corrente contínua, baterias, pilhas, série, paralelo etc).
Conceito de corrente elétrica:
Quando um campo elétrico é estabelecido em um condutor qualquer, as cargas livres aí presentes entram em movimento sob a ação deste campo. Dizemos que este deslocamento de cargas constitui uma corrente elétrica.
Nos metais, a corrente elétrica é constituída por elétrons livres em movimento. Nos líquidos, as cargas livres que se movimentam são íons positivos e íons negativos enquanto, nos gases, são íons positivos, íons negativos e também elétrons.
Tipos de corrente:
Ao se aplicar um campo elétrico em um fio condutor se estabelecerá uma corrente elétrica, cujo sentido (convencional) é o mesmo do vetor campo. Então se o sentido do campo elétrico aplicado permanecer sempre o mesmo o sentido da corrente também se manterá inalterado, isto é, as cargas se deslocarão sempre no mesmo sentido ao longo do fio. Uma corrente elétrica como essa é determinada corrente continua e são fornecidas pelas pilhas ( usadas em lanternas, rádios, controles.. ) ou pelas baterias de automóvel.
A corrente alternada ocorre quando o campo elétrico estabelecido no condutor muda periodicamente de sentido. Consequentemente, as cargas elétricas no fio oscilarão, deslocando-se ora em um sentido, ora em sentido contrário. Então a corrente elétrica assim como o campo muda periodicamente de sentido, sendo, por esse motivo denominada corrente alternada. A frequencia de uma corrente alternada é ,normalmente, igual a 60 hertz.
Uma corrente alternada pode ser transformada em corrente continua por meio de dispositivos especiais, denominados retificadores.
Pilhas:
A pilha é o que mantem a diferença de potencial entre os polos de um circuito graças á reações quimicas que se processão no seu interior.
Em uma pilha seca comum 1,5V o polo positivo fica em cima (bastão de grafita) e o polo negativo fica em baixo (invólucro de zinco) .
Tipos de pilha:
São os elementos químicos constituintes das pilhas que definem as caracteristicas e muitas vezes, o nome genérico pelo qual são conhecidas. No caso das pilhas recarregáveis/baterias (ou acumuladores) os principais conjuntos electroquímicos são:
NiCad :: níquel-cádmio (1,2 V p/elemento) NiMH :: níquel-metal-hidreto (1,2 V p/elemento) Chumbo-ácido (2 V p/elemento) Iões de litio (3,6 V p/elemento) sendo este último o que melhor desempenho apresenta, face á elevada densidade de energia conseguida com esta tecnologia.
Não devemos esquecer que o processo de carga/descarga de um acumulador, é algo que também tem limites e tipicamente pode ser repetido mais ou menos 1000 vezes.
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Pilha de lítio (vários formatos)
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3V
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Câmaras fotográficas,equipamento informático,calculadoras,controlo remoto,equipamento imagem
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Pilha de botão com óxido de prata
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1,55V
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Relógios
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Pilha alcalina
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1,5V
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Equipamentos portáteis de som, jogos, câmaras fotográficas
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Pilha seca (ou salina)
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1,5V
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Brinquedos,Alarmes, flashes, relógios, lanternas
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Pilha de botão zinco-ar
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1,4V
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Aparelhos auditivos
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Pilha/Acumulador NiCad
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1,2V
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Ferramentas eléctricas, telefones sem fio
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Acumulador NiMH
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1,2V
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Câmara de video , PC portáteis, telefones sem fio
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Acumulador Li-Ion
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3,6V
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PC portáteis, Câmaras de video digitais
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Formatos de pilhas Os formatos de pilhas estão de acordo com standards da industria, regulados por diferentes entidades no mundo, que mantêm contudo equivalência entre eles. Entre nós, apesar de tudo são os formatos americanos (ANSI) os mais divulgados e reconhecidos (AA, AAA, etc). Na norma IEC as pilhas alcalinas designam-se pela sigla "LR" e as pilhas secas pela sigla "R". As pilhas alcalinas têm uma maior duração que as pilhas secas, podendo durar até 2 vezes mais sob regimes de carga mais intensos.
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Dimensões
(em mm)
diâmetro x altura
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Pilha Micro
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AAA
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LR03 / R03
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AM4 / UM4N
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10,5 x 44,5
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Pilha Mini
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AA
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LR6 / R6
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AM3 / UM3N
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14,5 x 50,5
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Pilha Média
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C
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LR14 / R14
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AM2 / UM2N
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26,2 x 50
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Pilha Grande
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D
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LR20 / R20
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AM1 / UM1N
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34,2 x 61,5
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Pilha 9 V
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1604D
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6LR61 / 6F22
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6AM / 006PN
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26,5 x 17,5 x 48,5
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Pilha "plana" 4,5V
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3LR12 / 3R12
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26 x 22 x 67
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Pilha 3V longa
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É possível associar varias pilhas secas de modo a se obter uma voltagem mais elevada essa associação é obtida ligando-se o polo positivo de uma no polo negativo da outra ( Elas estão associadas em série).
Baterias:
Bateria de níquel-cádmio: Composta pelos elementos químicos: Níquel (Ni) e Cádmio (Cd), é usada em filmadoras e celulares e possui a vantagem de ser recarregável. Nos últimos anos essa bateria se tornou uma das mais utilizadas em todo o mundo. Um gerador externo (carregador) é responsável pela recarga desse tipo de bateria.
Bateria de chumbo: É a responsável por manter automóveis em funcionamento, são fabricadas desde 1915, e constituem baterias muito duradouras. Apesar do nome dessa bateria mencionar apenas o chumbo, a bateria é composta também por solução aquosa de ácido sulfúrico (H2SO4).
Tipos de associação :
Série:
Em uma associação em série as resistências são ligadas ao cirtuito elétrico uma seguida da outra. A corrente que passa no circuito é a mesma porém na resistência de maior valor será observada a maior queda de potencial.
V1 + V2 + V3 = Vtotal
i1 = i2 = i3 = i
V1 = R1i V2 = R2i V3 = R3i
A resistência equivalente de uma associação em série é maior que o valor de qualquer uma das resistências da ligação. Quanto mais resitencias associadas maior será o seu valor.
A interrupção da corrente fará com que esta corrente seja interrompida em todos os elementos do circuito.
Paralelo:
Nesse tipo de associação as resistências estão sobre a mesma diferença de potencial porém a corrente fornecida é dividida entre as resistências e a resistência de menor valor será percorrida pela corrente de maior intensidade.
A resistência equivalente de uma associação em paralelo é menor que o valor de qualquer uma das resistências da ligação. Quanto mais resitencias associadas menor será o seu valor.
Nestes sites existem simuladores que auxiliam entender a matéria:
simulador de bateria e resitência:
http://phet.colorado.edu/en/simulation/battery-resistor-circuit
simulador do circuto inteiro:
http://phet.colorado.edu/en/simulation/circuit-construction-kit-ac