Aula 1 - Eletricidade e Eletrônica - Apresentação e introdução

1. Eletricidade e Eletrônica

2. Prof. Guilherme Nonino Rosa
- Técnico em Informática pela ETESP – Escola Técnica de
São Paulo
- Graduado em Ciências da Computação pela Unifran –
Universidade de Franca no ano de 2000.
- Licenciado em Informática pela Fatec – Faculdade de
Tecnologia de Franca no ano de 2011.
- Pós-Graduado em Tecnologia da Informação aplicada
aos Negócios pela Unip-Universidade Paulista no ano de
2012.
- Pós-Graduando em Docência no Ensino Superior pelo
Centro Universitário Senac.

3. Atuação:
- Docente da Faculdade Anhanguera desde
Fevereiro / 2013
- Docente do Senac – Ribeirão Preto desde
fevereiro/2012.
- Docente do Centro de Educação Tecnológica
Paula Souza, na Etec Prof. José Ignácio de
Azevedo Filho e Etec Prof. Alcídio de Souza
Prado desde fevereiro/2010.

4. Contatos:
Prof. Guilherme Nonino Rosa
guinonino@gmail.com
guilhermerosa@aedu.com
http://guilhermenonino.blogspot.com

5. PEA –Plano de Ensino e
Aprendizagem

6. PLANO DE ENSINO E APRENDIZAGEM

7. EMENTA
• Eletrização e cargas elétricas.
• Quantização de cargas.
• Campo, potencial e diferença de potencial.
• Corrente elétrica.
• Componentes elétricos básicos: capacitor, resistor e
indutor.
• Carga e descarga de um capacitor - circuito RC.
• Dispositivos semicondutores: diodos e transistores.

8. Objetivos
Conhecer os conceitos básicos de
eletricidade e eletrônica, seus
componentes básicos: capacitor,
resistor, indutor, diodos e
transistores.

9. Procedimentos Metodológicos
• Aula expositiva
• Exercício em classe
• Aula prática.

10. Sistema de Avaliação
1° Avaliação - PESO 4,0
Atividades Avaliativas a Critério do Professor
Práticas: 03
Teóricas: 07
Total: 10
2° Avaliação - PESO 6,0
Prova Escrita Oficial
Práticas: 03
Teóricas: 07
Total: 10

11. Bibliografia Padrão
1) BOYLESTAD, Robert L.. Introdução à Análise de Circuitos.. 10ª
ed. São Paulo: Pearson, 2006.

12. Bibliografia Básica Unidade
Faculdade Anhanguera de Ribeirão Preto (FRP)
1) RAMALHO JR, F. Os Fundamentos da
Física. 9ª ed. São Paulo: Moderna, 2007.
2) HALLIDAY, David. Física 3. 5ª ed. Rio de
Janeiro: LTC - Livros Técnicos e Científicos,
2004.

13. Cronograma de Aulas
Semana n°. Tema
1 Apresentação da Disciplina e Metodologia de Trabalho.
Conceitos básicos de Eletricidade
e Eletrônica.
2 Eletrização e Cargas Elétricas.
3 Quantização de Cargas.
4 Campo, Potencial e Diferença de Potencial.
5 Campo, Potencial e Diferença de Potencial.
6 Corrente Elétrica.
7 Componentes Elétricos Básicos: Capacitor, Resistor e
Indutor.
8 Componentes Elétricos Básicos: Capacitor, Resistor e
Indutor.

14. Cronograma de Aulas
Semana n°. Tema
9 Atividades de Avaliação.
10 Laboratório - Instrumentação.
11 Laboratório - Instrumentação.
12 Carga e Descarga de um Capacitor - Circuito RC.
13 Circuito RC.
14 Circuito RC.
15 Dispositivos Semicondutores: Diodos e Transistores.
16 Dispositivos Semicondutores: Diodos e Transistores.

15. Cronograma de Aulas
Semana n°. Tema
17 Dispositivos Semicondutores: Diodos e Transistores.
18 Prova Escrita Oficial
19 Exercícios de Revisão.
20 Prova Substitutiva.

16. O que é a Eletrônica?
A eletrônica é o estudo do controle de pequenas correntes
elétricas para fazer com que todos os tipos de equipamentos
eletrônicos funcionem. Embora seja uma ciência nova, seria difícil
imaginar um mundo sem televisores, rádios, computadores, etc.

17. BREVE HISTORIA DA ELETRICIDADE
 Tales de Mileto – Atritou a pele de um animal com um
pedaço de âmbar e percebeu que este
passava a atrair pequenos objetos
leves, como pedacinhos de palha,
pequenas sementes e penas.
VI a.C.

18. BREVE HISTORIA DA ELETRICIDADE
 Willian Gilbert – Médico da rainha Elizabeth I, rainha da
Inglaterra, notou que além do âmbar
outros materiais sofriam o mesmo
fenômeno. ( Vidro, enxofre e resinas)

19. BREVE HISTORIA DA ELETRICIDADE
 Otto Von Guericke – Prefeito da cidade de Magdeburgo,
Alemanha, montou a primeira
máquina eletrostática de que se
tem notícia.
1602 - 1686

20. BREVE HISTORIA DA ELETRICIDADE

21. BREVE HISTORIA DA ELETRICIDADE
 Stephen Gray – fez a distinção entre materiais
condutores e não condutores.
- Transmitiu cargas elétricas a grandes
distâncias usando fio de seda
1729

22. BREVE HISTORIA DA ELETRICIDADE
 Charles Francis DuFay - descobriu que a eletricidade
produzida por fricção podia ser
de duas classes – positiva ou
negativa
1730

23. BREVE HISTORIA DA ELETRICIDADE
 Piter Van Musschenbroek – inventou a garrafa de
Leyden, destinada a armazenar
carga elétrica(primeiro capacitor)
e demonstrou choques elétricos
1745

24. BREVE HISTORIA DA ELETRICIDADE
 Benjamin Franklin -
1745
Carregou uma garrafa de Leyden
utilizando pipas durante tempestades
e constatou que os raios são uma
forma de eletricidade.
Possibilitou a invenção dos primeiros
para raios.

25. BREVE HISTORIA DA ELETRICIDADE
 Benjamin Franklin - No século XVIII acreditava-se que a
eletricidade era um fluido. Com base
nesta teoria Franklin estabeleceu
(1750) os termos “eletricidade positiva
“ e “eletricidade negativa” assim como
as propriedades de atração e repulsão
entre corpos carregados.

26. BREVE HISTORIA DA ELETRICIDADE
 Luigi Galvani -
1780
descobre que as pernas de um sapo
morto, que estava sobre uma placa
metálica, sofriam uma contração
quando tocadas com um bisturi.
Atribui este fenômeno à descarga
elétrica; mas a explicação iria demorar
mais alguns anos.

27. BREVE HISTORIA DA ELETRICIDADE
 Alessandro Volta –
1796
descobre que ocorre uma reação
química quando dois metais diferentes
ficam em contato com uma solução
acida. Devido esta reação surge uma
corrente elétrica.
Construiu a primeira pilha utilizando
discos de cobre e zinco, separados por
um material que continha uma solução
acida.

28. BREVE HISTORIA DA ELETRICIDADE
 Alessandro Volta –
1796

29. BREVE HISTORIA DA ELETRICIDADE
 Charles Augustin Coulomb–
1800
descobriu que a força entre
dois pólos carregados é
inversamente proporcional ao
quadrado da distancia entre
eles e diretamente
proporcional à suas
magnitudes.

30. BREVE HISTORIA DA ELETRICIDADE
 Hans Christian Oersted–
1820
descobre que uma corrente
elétrica fluindo em um condutor é
capaz de alterar a agulha de uma
bússola

31. BREVE HISTORIA DA ELETRICIDADE
 André Maria Ampere
1820
demonstrou que condutores
percorridos por correntes elétricas
desenvolvem forças de atração ou
de repulsão. Ele inventou o
solenóide.

32. BREVE HISTORIA DA ELETRICIDADE
 George Simon Ohm
1827
Descobre a relação entre corrente,
tensão e resistência em um
condutor elétrico surgindo uma das
mais utilizadas expressões na
eletricidade , “ Lei de Ohm”

33. BREVE HISTORIA DA ELETRICIDADE
 Joseph Henry
1830
descobriu a “indução
eletromagnética” e a conversão do
magnetismo em eletricidade.

34. BREVE HISTORIA DA ELETRICIDADE
 Michael Faraday
1831
descobriu que se um condutor se
movimentasse dentro do campo
magnético de um ímã, uma força eletro
motriz era induzida nos terminais do
condutor, criou as leis da eletrólise, da
capacitância elétrica e inventou o motor
elétrico, o dínamo e o transformador

35. BREVE HISTORIA DA ELETRICIDADE
 Wilhelm Weber
e Karl Gauss
1833
- Desenvolveram um telégrafo eletro
magnético que posteriormente foi
aperfeiçoado por Werner Von Siemens
e Samuel Morse

36. BREVE HISTORIA DA ELETRICIDADE
James Maxwell
1864
- desenvolveu as equações
fundamentais do eletro
magnetismo –Leis de Maxwell

37. BREVE HISTORIA DA ELETRICIDADE
Alexander Graham Bell
1875
- Inventou o Telefone

38. BREVE HISTORIA DA ELETRICIDADE
Thomas Edison
1880
- desenvolveu a lâmpada
elétrica incandescente
- projetou e construiu as
primeiras usinas geradoras ,
uma em Londres e duas nos
Estados Unidos. Ambas eram
de pequeno porte e
forneciam eletricidade em
corrente contínua.

39. BREVE HISTORIA DA ELETRICIDADE
George Westhinghouse
1886
-Inaugurou o primeiro
sistema de energia elétrica
em CA utilizando um
transformador eficiente
desenvolvido por W. Stanley
- 1887 já havia algumas
usinas em CA que
alimentavam cerca de
135000 lâmpadas.
- A transmissão era feita em
1000 volts

40. BREVE HISTORIA DA ELETRICIDADE
Nikola Tesla
1890
- criou o sistema de geração
de energia elétrica trifásico,
que passou a ser utilizado
em 1896.

41. UNIDADES DE MEDIDA E O
SISTEMA INTERNACIONAL
Fundamentos da Metrologia
Científica e Industrial

42. MEDIR
 Medir é o procedimento experimental
através do qual o valor momentâneo
de uma grandeza física (mensurando)
é determinado como um múltiplo
e/ou uma fração de uma unidade,
estabelecida por um padrão, e
reconhecida internacionalmente.
Fundamentos da Metrologia Científica e Industrial - Capítulo 2 - (slide 42/48)

43. O CÚBITO DO FARAÓ

44. O PÉ MÉDIO DA IDADE MÉDIA

45. Por que um único sistema de
unidades?

47. IMPORTÂNCIA DO SI
Clareza de entendimentos
internacionais (técnica, científica) ...
Transações comerciais ...
Garantia de coerência ao longo dos
anos ...
Coerência entre unidades
simplificam equações da física ...

48. AS SETE UNIDADES DE BASE
Grandeza Unidade Símbolo
Comprimento Metro m
Massa Quilograma kg
Tempo Segundo S
Corrente Elétrica Ampere A
Temperatura Kelvin K
Intensidade luminosa Candela cd
Quantidade de matéria Mol mol

49. O METRO
 1793: décima milionésima parte
do quadrante do meridiano
terrestre(distância entre a linha
do equador e qualquer um dos
polos ao nível do mar.
 1983: definição atual: É o
comprimento do trajeto percorrido
pela luz no vácuo, durante um
intervalo de tempo de 1/299 792
458 de segundo

50. COMPARAÇÕES ...
 Se o mundo fosse ampliado de forma que 10-
12 m se tornasse 1 mm:
 um glóbulo vermelho teria cerca de 7 km de
diâmetro.
 o diâmetro de um fio de cabelo seria da ordem
de 50 km.
 A espessura de uma folha de papel seria algo
entre 100 e 140 km.
 Um fio de barba cresceria 2 m/s.

51. O SEGUNDO (S)
 é a duração de 9 192 631 770 períodos da
radiação correspondente à transição entre os
dois níveis hiperfinos do estado fundamental
do átomo de Césio 133.
 Observações:
 Incerteza atual de reprodução: 10-15 s

52. COMPARAÇÕES ...
 Se a velocidade com que o tempo passa
pudesse ser desacelerada de tal forma que
10-15 s se tornasse 1 s:
 um avião a jato levaria pouco mais de 120 anos
para percorrer 1 mm.
 o tempo em que uma lâmpada de flash ficaria
acesa seria da ordem de 30 anos.
 uma turbina de dentista levaria cerca de 60
anos para completar apenas uma rotação.
 um ser humano levaria cerca de 600 séculos
para piscar o olho.

53. O QUILOGRAMA (KG)
 é igual à massa do
protótipo
internacional do
quilograma.
 incerteza atual de
reprodução: 2.10-9 g
 busca-se uma melhor
definição ...

54. COMPARAÇÕES ...
 Se as massas das coisas que nos cercam
pudessem ser intensificadas de forma que
2.10-9 g se tornasse 1 g:
 uma molécula d’água teria 6.10-16 g
 um vírus 5.10-10 g
 uma célula humana 2 mg
 um mosquito 3 kg
 uma moeda de R$ 0,01 teria 4 t
 a quantidade de álcool em um drinque seria de
12 t

55. O AMPERE (A)
 é a intensidade de uma corrente elétrica constante
que, mantida em dois condutores paralelos, retilíneos,
de comprimento infinito, de seção circular desprezível,
e situados à distância de 1 metro entre si, no vácuo,
produz entre estes condutores uma força igual a 2 .
10-7 newton por metro de comprimento.
 incerteza atual de reprodução: 9.10-8 A

56. O KELVIN (K)
 O kelvin, unidade de temperatura
termodinâmica, é a fração 1/273,16 da
temperatura termodinâmica do ponto tríplice
da água.

57. A candela (cd)
 é a intensidade luminosa, numa dada
direção, de uma fonte que emite uma
radiação monocromática de frequência 540
. 1012 hertz e cuja intensidade energética
nesta direção é de 1/683 watt por
esterradiano.
 incerteza atual de reprodução: 10-4 cd

58. O mol (mol)
 é a quantidade de matéria de um
sistema contendo tantas entidades
elementares quantos átomos existem
em 0,012 quilograma de carbono 12.
 incerteza atual de reprodução: 2 . 10-9 mol

60. As unidades suplementares
C
O RADIANO (RAD)
 É o ângulo central que subtende um arco de
círculo de comprimento igual ao do
respectivo raio.
R
1 rad
C = R

61. ÂNGULO SÓLIDO
R
A
 = A/R2

O ângulo sólido pode ser
definido como aquele
que, visto do centro de
uma esfera, percorre
uma dada área sobre a
superfície dessa esfera.

62. O ESTERRADIANO (SR)
 É o ângulo sólido que tendo vértice no
centro de uma esfera, subtende na
superfície uma área igual ao quadrado do
raio da esfera.
São exemplos de ângulo sólido: o vértice de
um cone e o facho de luz de uma lanterna
acesa.)

63. As unidades derivadas
Grandeza derivada Unidade derivada Símbolo
área
volume
velocidade
aceleração
velocidade angular
aceleração angular
massa específica
intensidade de campo magnético
densidade de corrente
concentração de substância
Luminância
metro quadrado
metro cúbico
metro por segundo
metro por segundo ao quadrado
radiano por segundo
radiano por segundo ao quadrado
quilogramas por metro cúbico
ampère por metro
ampère por metro cúbico
mol por metro cúbico
candela por metro quadrado
m2
m3
m/s
m/s2
rad/s
rad/s2
kg/m3
A/m
A/m3
mol/m3
cd/m2

64. Grandeza derivada Unidade
derivada
Símbolo Em unidades
do SI
Em termos das
unidades base
frequência
força
pressão, tensão
energia, trabalho, quantidade de calor
potência e fluxo radiante
carga elétrica, quantidade de eletricidade
diferença de potencial elétrico, tensão
elétrica, força eletromotiva.
capacitância elétrica
resistência elétrica
condutância elétrica
fluxo magnético
hertz
newton
pascal
joule
watt
coulomb
volt
farad
ohm
siemens
weber
Hz
N
Pa
J
W
C
V
F

S
Wb
N/m2
N . m
J/s
W/A
C/V
V/A
A/V
V . S
s-1
m . kg . s-2
m-1 . kg . s-2
m2 . kg . s-2
m2 . kg . s-3
s . A
m2 . kg . s-3 . A-1
m-2 . kg-1 . s4 . A2
m2 . kg . s-3 . A-2
m-2 . kg-1 . s3 . A2
m2 . kg . s-2 . A-1

65. Grandeza derivada Unidade
derivada
Símbolo Em unidades
do SI
Em termos das
unidades base
fluxo magnético
indução magnética, densidade de fluxo magnético
indutância
fluxo luminoso
iluminamento ou aclaramento
atividade (de radionuclídeo)
dose absorvida, energia específica
dose equivalente
weber
tesla
henry
lumen
lux
becquerel
gray
siervet
Wb
T
H
lm
lx
Bq
Gy
Sv
V . S
Wb/m2
Wb/A
cd/sr
lm/m2
J/kg
J/kg
m2 . kg . s-2 . A-1
kg . s-2 . A-1
m2 . kg . s-2 . A-2
cd
cd . m-2
s-1
m2 . s-2
m2 . s-2

66. MÚLTIPLOS E SUBMÚLTIPLOS
Fator Nome do
prefixo
Símbolo Fator Nome do
prefixo
Símbolo
1024
1021
1018
1015
1012
109
106
103
102
101
yotta
zetta
exa
peta
tera
giga
mega
quilo
hecto
deca
Y
Z
E
P
T
G
M
k
h
da
10-1
10-2
10-3
10-6
10-9
10-12
10-15
10-18
10-21
10-24
deci
centi
mili
micro
nano
pico
femto
atto
zepto
yocto
d
c
m

n
p
f
a
z
y

67. UNIDADES EM USO COM O SI
Grandeza Unidade Símbolo Valor nas unidades do SI
tempo
ângulo
volume
massa
pressão
temperatura
minuto
hora
dia
grau
minuto
segundo
litro
tonelada
bar
grau Celsius
min
h
d
°
'
"
l, L
t
bar
°C
1 min = 60 s
1 h = 60 min = 3600 s
1 d = 24 h
1° = (/180)
1' = (1/60)° = (/10 800) rad
1" = (1/60)' = (/648 000) rad
1 L = 1 dm3 = 10-3 m3
1 t = 103 kg
1 bar = 105 Pa
°C = K - 273,16

68. UNIDADES TEMPORARIAMENTE EM USO
Grandeza Unidade Símbolo Valor nas unidades do SI
comprimento
velocidade
massa
densidade linear
tensão de sistema
óptico
pressão no corpo
humano
área
área
comprimento
seção transversal
milha náutica
nó
carat
tex
dioptre
milímetros de
mercúrio
are
hectare
ângstrom
barn
tex
mmHg
a
há
Å
b
1 milha náutica = 1852 m
1 nó = 1 milha náutica por hora =
(1852/3600) m/s
1 carat = 2 . 10-4 kg = 200 mg
1 tex = 10-6 kg/m = 1 mg/m
1 dioptre = 1 m-1
1 mm Hg = 133 322 Pa
1 a = 100 m2
1 ha = 104 m2
1 Å = 0,1 nm = 10-10 m
1 b = 10-28 m2

69. GRAFIA DOS NOMES DAS UNIDADES
 Quando escritos por extenso, os nomes de
unidades começam por letra minúscula, mesmo
quando têm o nome de um cientista (por
exemplo, ampere, kelvin, newton,etc.), exceto o
grau Celsius.
 A respectiva unidade pode ser escrita por
extenso ou representada pelo seu símbolo, não
sendo admitidas combinações de partes escritas
por extenso com partes expressas por símbolo.

70. O PLURAL
 Quando pronunciado e escrito por extenso, o
nome da unidade vai para o plural (5 newtons;
150 metros; 1,2 metros quadrados; 10
segundos).
 Os símbolos das unidades nunca vão para o
plural ( 5N; 150 m; 1,2 m2; 10 s).

71. OS SÍMBOLOS DAS UNIDADES
 Os símbolos são invariáveis, não sendo admitido
colocar, após o símbolo, seja ponto de abreviatura,
seja "s" de plural, sejam sinais, letras ou índices.
 Multiplicação: pode ser formada pela justaposição
dos símbolos se não causar anbigüidade (VA, kWh) ou
colocando um ponto ou “x” entre os símbolos (m.N ou
m x N)
 Divisão: são aceitas qualquer das três maneiras
exemplificadas a seguir:
W/(sr.m2) W.sr-1.m-2
W
sr.m2

72. GRAFIA DOS NÚMEROS E SÍMBOLOS
 Em português o separador decimal deve ser a
vírgula.
 Os algarismos que compõem as partes inteira ou
decimal podem opcionalmente ser separados em
grupos de três por espaços, mas nunca por pontos.
 O espaço entre o número e o símbolo é opcional.
Deve ser omitido quando há possibilidade de fraude.

73. ALGUNS ENGANOS
 Errado
 Km, Kg
 
 a grama
 2 hs
 15 seg
 80 KM/H
 250°K
 um Newton
 Correto
 km, kg
 m
 o grama
 2 h
 15 s
 80 km/h
 250 K
 um newton

74. Outros enganos

79. Notação Científica
Potências de base 10
Expoentes positivos
Exemplo: 103 = 10 x 10 x 10 = 1000
Expoentes negativos
Exemplo: 10-3 = 1 = 1 = 0,001
103 1000

80. Notação Científica
Potências de base 10
100 = 1
101 = 10 10-1 = 0,1
102 = 100 10-2 = 0,01
103 = 1000 10-3 = 0,001
104 = 10000 10-4 = 0,0001
105 = 100000 10-5 = 0,00001
106 = 1000000 10-6 = 0,000001
107 = 10000000 10-7 = 0,0000001
108 = 100000000 10-8 = 0,00000001
109 = 1000000000 10-9 = 0,000000001
1010 =10000000000 10-10 =0,0000000001

81. Notação Científica
Existem algumas vantagens em utilizarmos a notação
científica:
• os números muito grandes ou muito pequenos
podem ser escritos de forma reduzida;
• é utilizada por computadores e máquinas de
calcular;
• torna os cálculos mais rápidos e fáceis.

82. Notação Científica
Um número estará em notação científica quando estiver escrito no
seguinte formato:
x . 10 y
• X é um valor qualquer* multiplicado por uma potência de base 10 e
• y é o expoente que pode ser positivo ou negativo
Ex: 3000 = 3.103
0,003 = 3.10-3
Nota: Usamos expoentes positivos quando estamos
representando números grandes e expoentes negativos
quando estamos representando números pequenos.
*O correto é que o valor de x esteja entre 1 e 10, mas não adotaremos essa prática

83. Notação Científica
Exemplos de valores escritos em notação científica
• Velocidade da luz no vácuo: 3 . 105 Km/s
• Diâmetro de um átomo (H): 1 . 10-10 m
• Quantidade de moléculas em 1 mol de uma substância
qualquer: 6,022 . 1023
• Quantidade de segundos em 1 ano: 3,1536 . 107
• Quantidade de água nos oceanos da Terra: 1,35 . 1021 L
• Duração de uma piscada: 2 . 10-1 s
• Massa de um átomo (C): 19,92 . 10-27 Kg

84. Operações com notação científica
Adição
Para somar números escritos em notação científica, é
necessário que o expoente seja o mesmo. Se não o for temos
que transformar uma das potências para que o seu expoente
seja igual ao da outra.
Exemplo: (5 . 104) + (7,1 . 102)
= (5 . 104) + (0,071 . 104)
= (5 + 0,071) . 104
= 5,071 . 104

85. Operações com notação científica
Subtração
Na subtração também é necessário que o expoente seja o mesmo. O
procedimento é igual ao da soma.
Exemplo: (7,7 . 106) - (2,5 . 103)
= (7,7 . 106) - (0,0025 . 106)
= (7,7 - 0,0025) . 106
= 7,6975 . 106

86. Operações com notação científica
Multiplicação
Multiplicamos os números sem expoente, mantemos a potência de base 10
e somamos os expoentes de cada uma.
Exemplo: (4,3 . 103) . (7 . 102)
= (4,3 . 7) . 10(3+2)
= 30,1 . 105

87. Operações com notação científica
Divisão
Dividimos os números sem expoente, mantemos a potência de base 10
e subtraímos os expoentes.
Exemplo: 6 . 103
8,2 . 102
=(6/8,2) . 10(3-2)
= 0,73 . 101

91. Conversões

92. Símbolos