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Os resistores são medidos em ohms. 1.000 = 1K , 1.000.000 = 1M (megohm) Os capacitores são medidos em Farads. Mais usualmente em Micro Farads. 1 Farad = 1.000.000 uF (microfarads); 1 uF = 1.000 nF (nanofarads) e 1 nF = 1.000 pF (picofarads) Os indutores são medidos em henries. 1 Henry = 1.000 mH (milihenries) e 1mH = 1.000 uH (microhenries) Uma analogia pode nos ajudar a entender a relação entre as várias grandezas eletroeletrônicas; O curso de água de um rio pode muito bem exemplificar a relação tensão, corrente e potência. Podemos além disso visualizar as características da resistência, capacitância e indutância. Tensão - A corrente de água exerce uma certa força a fim de avançar pelo leito do rio, esta pode ser maior ou menor como se pode ver pela velocidade da água. A força que impulsiona os elétrons que chamamos de tensão. Esta é medida em volts. Corrente - A mesma corrente de água possui um volume que pode variar de acordo com a profundidade e largura do rio. Este volume é comparável à corrente elétrica, visto que esta representa a quantidade de elé- trons impulsionados. Esta corrente é medida em amperes. Potência - É a capacidade de realizar um trabalho. A água de um rio pode ser represada e utilizada para acionar turbinas de geradores e outros equipamentos. Para isso a corrente de água precisa ter força e volume, não é diferente no caso da corrente elétrica com sua tensão e corrente. Assim a potência elétrica é o resultado da multiplicação da tensão pela corrente e é dada em Watts. Corrente contínua - É a forma de eletricidade que flui sempre em uma mesma direção (do negativo para o positivo). Pode-se comparar à corrente de um rio, que sempre flui da nascente para o mar. Corrente alternada - Neste tipo de corrente elétrica o fluxo alterna sua direção continuamente (60 hertzs = 60 inversões por segundo). Se comparássemos a corrente contínua a uma serra-circular, a corrente alter- nada sería comparável a um serrote. Assim na corrente alternada não temos um polo positivo e outro nega- tivo, mas fase e neutro, (o neutro é o conectado à terra) porque o negativo e positivo se alternam continuamente. Resistência - Se em um determinado ponto do leito do rio for colocada uma grande pedra ou outro obstáculo, este sem dúvida oporá resistência à passagem da corrente de água. Este efeito é identico ao que o material de um resistor faz. O material do qual o resistor é feito oferece resistência à passagem dos elétrons. Assim estes têm dificuldade em fluir. Esta dificuldade é chamada de resistência ou resistividad e e pode ser medida em Ohms. Tipos diferente de materiais oferecem resistências diferentes. A mistura niquel-cromo e o carbo- no são muito usados na confecção de resistores. Capacitância - Quando se represa a água de um rio, esta pode estar disponível até mesmo quando o rio pára de correr. A quantidade de água represada depende da capacidade de reter água da referida represa. Similar- mente o capacitor tem a característica de armazenar energia e de de volve-la ao circuito. Sua capacidade ou capacitância é medida em farads ou mais comumente pelo seu submúltiplo o microfarad. IIndutância - Se fizermos a água passar por um longo tubo teremos um efeito parecido à indutância. Visto que o próprio tubo tem de encher-se antes de permitir que a água chegue à sua extremidade de saída, ele não permite uma passagem imediata da água. Mas quando se interrompe o fluxo de água entrante, a água que preenchia o tubo continua fluindo por um tempo. Ésta é uma comparação bastante simplista e serve apenas para visualizar o funcionamento básico de um indutor tambem conhecido como bobina. Transformador - Se o tubo anteriormente mencionado tiver as extremidades diferentes entre sí, podemos compará-lo a um transformador. Se na extremidade mais larga injetarmos água sob pressão teremos aí um fluxo com uma corrente grande devido à largura do tubo mas com baixa velocidade (tensão). Na extremi- dade mais estreita a mesma água agora terá maior velocidade mas um volume de corrente menor. Este sería o exemplo de um transformador elevador de tensão. Num enrolamento poderemos ter 5 amperes de corrente com uma tensão de 12 volts, mas no de saída poderemos ter 120 volts e uma corrente de 0,5 amperes. Em termos de potência não houve alteração: 12 V . 5 A = 60 W e 120 V . 0,5 A = 60 W. Estes valores são apro- ximados visto que há perdas no processo. Voltando à analogia do tubo. Se o invertermos teremos uma função inversa. O mesmo ocorre com o transfor- mador. Se trocarmos a entrada pela saida poderemos introduzir 120 V 0,5A e obter na saida 12 V 5 A. Obs.: A corrente elétrica no transformador deve ser alternada. SEMICONDUTOR - O semicondutor mais simples é o diodo. Este é comparável a uma válvula unidirecional, ou que deixa passar a corrente apenas em um sentido. O transistor podería ser comparado a uma vávula unidirecional controlada, ou seja havería um controle do fluxo através da vávula. Este controle no transistor é a base. O emissor pode ser visto como a entrada do fluxo, enquanto o coletor é a saida. A característica da amplificação é como se o controle da vávula fosse feito com uma alavanca cujo ponto de apoio fica próximo à válvula e com um leve toque na extremidade mais longa pudés- semos controlar um grande fluxo. No tran sistor com uma diminuta quantidade de energia na base pode-se controlar um grande fluxo de energia entre o emissor e o coletor. SEGUNDA PARTE: PRATICANDO UM POUCO COM TENSÃO, CORRENTE, POTÊNCIA E RESISTÊNCIA: Condutor, resistor e resistência: (Veja as fórmulas e tabelas na coluna à esquerda.) Dentre os condutores há, bons condutores (prata, cobre, aluminio, etc) e maus condutores (grafite, carbono, níquel-cromo, etc). Existem ainda os semicondutores, cuja condução pode ser controlada (como nos transisto- res) e os não-condutores ou isolantes (borracha, mica, etc). Mesmo os bons condutores oferecem uma pequena resistência à passagem de corrente. Por exemplo um fio de cobre de 1mm (#18) oferece uma resistência de 20,73 ohms por quilometro de extensão. O resistor é o componente normalmente usado para limitar a passagem de corrente em circuitos eletro-eletrô- nicos. O resistor é fabricado com materiais maus-condutores e seu tamanho depende em parte da potência que terá de dissipar. O filamento de uma lampada é confeccionado com tungstênio, que é um material condutor. Embora o filamento tenha resistência, sua finalidade principal é gerar luz. Sua resistência torna-se um fator de desperdício, visto que grande parte da energia será transformada em calor e apenas uma pequena parcela em luz. Uma lampada de 60 watts e 120 volts será percorrida por uma corrente de (I = P / E = 60 / 120 = 0,5) 500 miliamperes e sua resistência é de (R = E / I = 120 / 0,5 = 240) 240 ohms. Já um ferro de solda faz o contrário, ele aproveita o fato de a resistência gerar calor, para derreter solda. Os cadinhos e fogareiros elétricos utilizam este mesmo princípio. Vamos então realizar um pequeno circuito que nos ajudará na prática a mexer com a eletricidade; Usaremos uma pilha e um resistor. O nosso esquema fica como a figura ao lado: Qual a função do resistor no circuito? Se colocássemos um fio no lugar do resistor estaríamos colocando em curto a pilha e toda a corrente da mesma se escoaría pelo fio descarregando totalmente a pilha. Calculando, chega-se à conclusão que o resistor serviu para limitar a passagem de corrente em 100 miliamperes. A nossa pilha é de 1,5 volts e o resistor de 15 Ohms. Achamos a corrente circulante: I = E / R = 1,5 / 15 = 0,1 amperes ou 100 miliamperes (observe as setas que indicam o sentido da corrente). Já o resistor deve supor- tar uma potência (em calor) de: P = E . I = 1,5 . 0,1 = 0,15 watt ou 150 miliwatts. Como a potência dos resis- tores é dada em frações então teríamos 1/6 de watt, mas por medida de segurança devemos aplicar um resistor que suporte um pouco mais de potência, como um de 1/4 de watt. |
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Os elementos básicos de um circuito eletrônico são: Resistor, capacitor, indutor e semidondutor. |
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Resistência específica de certos materiais: Prata 0,015 Ouro 0,024 Cobre 0,017: Aluminio 0,0292 Ferro 0,13 Antimônio 0,417 Niquel-cromo 1,1 Grafite 13,0 |
Lei de Ohm: R=Resistência =Ohms E = Tensão = Volts I = Corrente =Amperes R = E / I I = E / R E = R . I |
Ligação em série: R tot. = R1 + R2 + Rx Ligação em paralelo de 2 resistores: R tot. = (R1 . R2) / ( R1 + R2) Ligação em paralelo de vários resistores: R tot. = 1 / (1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + 1/Rx) |
Potência: P = Potência = Watts Fórmulas de Potência e derivadas: |
Ligação paralela de 2 capacitores: C tot. = C1 + C2 + Cx Tensão de isolação: E tot. = (E1 . E2) / (E1 + E2) Ligação série de 2 capacitores: C tot. = (C1 . C2) / (C1 + C2) Tensão de isolação: E tot. = E1 + E2 |
Em que situação necessitaríamos limitar a passagem de corrente em um circuito? No circuito ao lado além do resistor e da fonte de energia (uma bateria de 9V) temos também uma lampada. O problema é que a bateria é de 9 volts e a lampada é para 3 volts. Ligando a lampada em 3 volts ela consome 150 mA, o que significa que ela tem uma resistência interna (seu filamento é resistivo) de 20 ohms (R = E/I = 3 / 0,15 = 20). A potência que seu filamento suporta é de: P = E . I = 3 . 0,15 = 0,45, ou seja 450 miliwatts. Se a ligarmos em 9 volts multiplicaremos essa potência (faça o cálculo: 9 / 20 = 0,45 e 9 . 0,45 = 4,05 ou mais de 4 watts). |
Se o filamento suporta apenas 450 mW a lampada irá queimar. Deveríamos portanto limitar
a corrente so- bre a lampada em 150 mA. Como fazer esse cálculo? Basta
achar o valor da resistência e potência do re- sistor
R em série com a lampada. O que precisamos para achar
o valor de um resistor? (R = E / I)
Já sabemos que que a corrente é de 150 mA
(0,15 A), falta a tensão. Ora se a tensão sobre
a lampada é de 3 volts e a tensão da fonte é 9 V,
a tensão sobre o resistor será: 9 - 3 = 6V, e o
resistor terá o valor de: 6 / 0,15 = 40 ohms. Falta agora acharmos
sua poten- cia de dissipação de calor: P =
E . I = 6 . 0,15 = 0,9 watts. Por medida de segurança podemos
usar um resistor de 1,5 ou 2 watts. |
para acender. Se o ligássemos a uma fonte de 3 volts ele acendería mas,
por não haver limitação ele logo queimaría por excesso
de corrente. Assim, vamos utilizar um resistor cuja
resistência será de (R = E / I = 3 / 0,005 = 600) ohms e uma dissipação de (P =
E . I = 3 . 0,005 = 0,015) miliwats. Como é muito pouca potência
(1/66) usaremos um resistor de
1/8 de watt, um valor comercial fácil de encontrar . Obs.: Não se esqueça que o led é um diodo e por isso tem polaridade, sendo o positivo o lado do chanfro. |
A primeira montagem. Mas vamos àquele circuito que na prática todo mundo faz, quando começa em eletrônica; acender um led. Alguns já tentaran acender um led sem usar resis- tor, o led acendeu, mas logo queimou. Porquê? Os circuitos anteriores já nos mostraram uma coisa fundamental; em um circuito eletrônico é necessário limitar a corrente utilizando resistores. Qual a ten- são necessária para acender um led? Qual a corren- te? Bem, sabe-se que um led necessita de pelo menos 1,6 volts e uma corrente de no mínimo 5 miliamperes |