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NAVEGACAO MARITIMA
01-03-2017 1
Escola Superior de Ciencias Nauticas
Electrostatica
 A parte da eletricidade que estuda o comportamento
de cargas elétricas estáticas no espaço é conhecida pelo
nome de electrostática. Ela desenvolveu-se
precocemente dentro da história da ciência e se baseia
na observação das forças de atração ou repulsão que
aparecem entre as substâncias com carga elétrica.
01-03-2017 2
Escola Superior de Ciencias Nauticas
Campo elétrico
 Define-se campo elétrico como uma alteração
introduzida no espaço pela presença de um corpo com
carga elétrica, de modo que qualquer outra carga de
prova localizada ao redor indicará sua presença.
 Uma forma diferente de explicar a força eletrostática
entre duas partículas com carga consiste em admitir
que cada carga elétrica cria à sua volta um campo de
forças que atua sobre outras partículas com carga. Se
colocarmos uma partícula com carga num ponto onde
existe um campo elétrico
01-03-2017 3
Escola Superior de Ciencias Nauticas
A corrente elétrica
 É o fluxo "ordenado" de partículas portadoras de carga
elétrica , ou também, é o deslocamento de cargas
dentro de um condutor, quando existe uma diferença
de potencial elétrico entre as extremidades. Tal
deslocamento procura restabelecer o equilíbrio
desfeito pela ação de um campo elétrico ou outros
meios (reação química, atrito, luz, etc.) .
01-03-2017 4
Escola Superior de Ciencias Nauticas
Noção de material condutor
Qualquer corpo pode possuir no seu interior um
determinado número de electrões livres. Esses
electrões livres podem existir em grande quantidade
ou serem em muito reduzido, dependendo do tipo de
material que constitui o corpo.
Quando se aplica um Campo Eléctrico exterior a um
dado corpo, as forças do Campo Eléctrico vão actuar
sobre os electrões livres desse corpo, deslocando-os
todos no mesmo sentido e então dois casos podem
ocorrer:
01-03-2017 5
Escola Superior de Ciencias Nauticas
 Material (corpo) condutor, que é um material no
interior do qual há electrões livres que se movem
contínua e ordenadamente por acção de um Campo
Eléctrico exterior. Exemplos: prata, cobre, alumínio,
etc.
 Material (corpo) isolante, que é um material no
interior do qual ou não existem electrões livres ou
existem em muito pequena quantidade; portanto,
quando se aplica a esse material um Campo Eléctrico
exterior muito poucas cargas se podem movimentar.
Exemplos: mica, certos plásticos, certas resinas, etc.
01-03-2017 6
Escola Superior de Ciencias Nauticas
Um qualquer isolante pode passar a comportar-se como
condutor, se a intensidade de Campo Eléctrico a que
estiver sujeito, ultrapassar certos limites, dá-se então a
perfuração do isolante. Haverá electrões que deixam de
estar ligados ao núcleo e que passam a comportar-se
como electrões livres.
Rigidez dieléctrica– é o máximo valor da intensidade de
Campo Eléctrico a que um isolante pode estar sujeito
sem perder as suas propriedades de isolante.
01-03-2017 7
Escola Superior de Ciencias Nauticas
 A corrente eléctrica é portanto um movimento
ordenado, contínuo e estável de electrões livres, sob o
efeito de um Campo Eléctrico exterior aplicado a um
material condutor. A corrente cessará quando deixar de
actuar o Campo Eléctrico exterior que a originou.
 Arbitrou-se que o sentido positivo da corrente eléctrica
é o sentido oposto ao do movimento dos electrões
livres; a corrente eléctrica tem portanto o sentido dos
potenciais decrescentes.
01-03-2017 8
Escola Superior de Ciencias Nauticas
A intensidade de corrente eléctrica
Consideremos um condutor, com a seguinte
forma, sob a acção de um campo eléctrico
exterior.
O valor da intensidade de corrente eléctrica
depende da “quantidade” de electrões livres que
atravessam uma secção recta do condutor, por
unidade de tempo.
Q = n . q0 ; q0= - 1,6 * 10-19C
01-03-2017 9
Escola Superior de Ciencias Nauticas
Resistencia Electrica
 Os electrões livres ao moverem-se vão chocar com as
outras partículas estacionárias que formam a rede cristalina
do metal (protões, neutrões e electrões não livres); essas
colisões são a causa da resistência oferecida pelo material
condutor à passagem da corrente.
 Quando se dá a colisão, o electrão perde parte da energia
cinética que o Campo Eléctrico lhe tinha fornecido (porque
perde velocidade); essa energia libertada é transmitida ao
metal e vai aumentar a energia térmica dos iões e portanto
aumentar a temperatura do material condutor (efeito de
Joule). Portanto, a passagem da corrente eléctrica provoca
um aumento da temperatura do material.
01-03-2017 10
Escola Superior de Ciencias Nauticas
Resistência e condutância de um condutor;
É a capacidade de um corpo qualquer se opor à passagem de
corrente elétrica mesmo quando existe uma diferença de
potencial aplicada. Seu cálculo é dado pela Primeira Lei de
Ohm, e, segundo o Sistema Internacional de Unidades (SI), é
medida em ohms.
Resistencia Condutancia
01-03-2017 11
Escola Superior de Ciencias Nauticas
Codigo de cores
Os valores ôhmicos dos resistores podem
ser reconhecidos pelas cores das faixas
em suas superfícies, cada cor e sua
posição no corpo do resistor representam
um número.
A PRIMEIRA FAIXA em um resistor é
interpretada como o PRIMEIRO DÍGITO
do valor ôhmico da resistência Para o
resistor mostrado, a primeira faixa é
verde, assim o primeiro dígito é 5.
A SEGUNDA FAIXA dá o SEGUNDO
DÍGITO. Essa é uma faixa azul, então o
segundo dígito é 6.
A TERCEIRA FAIXA é chamada de
MULTIPLICADOR e não é interpretada
do mesmo modo. O número associado à
cor do multiplicador nos informa
quantos "zeros" devem ser colocados
após os dígitos que já temos. Aqui, uma
faixa amarela nos diz que devemos
acrescentar 4 zeros. O valor ôhmico
desse resistor é então 560000ohms, quer
dizer, 560000Ωou 560kΩ.
01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 12
Lei de Ohm
 A lei de Ohm estabelece a relação entre, a queda de
tensão ou diferença de potencial (V) aplicada aos
terminais do condutor em estudo, a sua resistência (R)
e a intensidade de corrente (I) que então o percorrerá.
 Assim, consideremos um dado condutor representado
pela sua resistência R, aos terminais do qual é aplicada
a diferença de potencial ou queda de tensão V.
01-03-2017 13
Escola Superior de Ciencias Nauticas
Variação da resistência de um condutor
com a temperatura
 Consideremos um condutor de resistividade ρ e
resistência R. Para variações relativamente pequenas
da temperatura (por exemplo, variações de 10º C), a lei
de variação da resistividade e da resistência com a
temperatura são, respectivamente:
01-03-2017 14
Escola Superior de Ciencias Nauticas
Indutância
 Em um sistema constituído de uma ou mais espiras,
formando uma bobina perfeita - (resistência interna
igual a zero) - quando percorrido por uma corrente
elétrica produz um campo magnético, campo este que
faz um fluxo que as atravessa.
 Indutância pode ser definida como a razão entre o
enlace total do fluxo e a corrente elétrica envolvida.
 A capacidade de uma bobina de espiras em criar o
fluxo com determinada corrente que percorre o
circuito é denominada Indutância (símbolo L)
medida em henry cujo símbolo é H
01-03-2017 15
Escola Superior de Ciencias Nauticas
Capacitância
 A propriedade que os dispositivos têm de armazenar
energia elétrica sob a forma de um campo eletrostático
é chamada de capacitância ou capacidade (C) e é
medida pelo quociente da quantidade de carga (Q)
armazenada pela diferença de potencial ou tensão (V)
que existe entre as placas.
01-03-2017 16
Escola Superior de Ciencias Nauticas
Formas da corrente eléctrica
 A energia eléctrica, sendo utilizada de múltiplas
maneiras, pode apresentar-te nos circuitos em
diferentes formas
 Corrente contínua (CC ou DC - do inglês direct
current) é o fluxo ordenado de cargas elétricas no
mesmo sentido. Esse tipo de corrente é gerado por
baterias de automóveis ou de motos (6, 12 ou 24V),
pequenas baterias (geralmente de 9V), pilhas (1,2V e
1,5V), dínamos, células solares e fontes de alimentação
de várias tecnologias, que retificam a corrente
alternada para produzir corrente contínua.
01-03-2017 17
Escola Superior de Ciencias Nauticas
formas de ondas
01-03-2017 18
Escola Superior de Ciencias Nauticas
Cont…
 Corrente alternada
 A corrente alternada (CA ou AC - do inglês alternating
current) é uma corrente elétrica cujo sentido varia no
tempo, ao contrário da corrente contínua cujo sentido
permanece constante ao longo do tempo. A forma de
onda usual em um circuito de potência CA é senoidal
por ser a forma de transmissão de energia mais
eficiente. Entretanto, em certas aplicações, diferentes
formas de ondas são utilizadas, tais como triangular ou
ondas quadradas.
01-03-2017 19
Escola Superior de Ciencias Nauticas
Associacao de resistencias
 Em Serie
 Todas as resistências (ligadas em série ) são percorridas
pela mesma corrente I; a diferença de potencial ou queda
de tensão nos terminais de cada uma das resistências é:
Vab= R1*I; Vbc= R2*I; Vcd= R3*I
01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 20
Circuito equivalente
 Podemos substituir o conjunto das três resistências R1,
R2e R3(em série) por uma só resistência, desde que,
quando ambos os circuitos estiverem a ser percorridos
pela mesma corrente I, tenhamos nos seus terminais a
mesma d.d.p. ou queda de tensão V. Então teremos
Neste circuito V = R I, onde R é a resistência equivalente
à série de resistências R1, R2, R3.
01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 21
 Em Paralelo
Todas as resistências ( ligadas em paralelo) apresentam
nos seus terminais a mesma queda de tensão V. Logo:
V = R1*I1 V = R2*I2 V = R3*I3
01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 22
Circuito equivalente
 Podemos substituir o conjunto das três resistências R1, R2e R3(em
paralelo) por uma só resistência, desde que, quando ambos os circuitos
estiverem a ser percorridos pela mesma corrente I, tenhamos nos seus
terminais a mesma d.d.p. ou queda de tensão V. Então teremos
Neste circuito V = R I, onde R é a resistência equivalente à paralelo de
resistências R1, R2, R3.
A corrente Iserá igual à soma das correntes que percorrem as três
resistências R1, R2, R3 (lei dos nós de Kirchhoff) I = I1 + I2 + I3
01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 23
 Caso se esteja a considerar apenas 2 resistências em
paralelo, teremos:
 Associacao Mista.
01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 24
Amperímetros e Voltímetros
 Os amperímetrossão instrumentos de muito baixa
resistência interna; os voltímetros, pelo contrário, tem
elevada resistência interna.
 Sendo assim, num circuito, o modo de ligação, de um
amperímetro ou de um voltímetro tem de ser
diferente. Os amperímetros ligam-se em série e os
voltímetros em paralelo.
01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 25
Divisor de tensao
 Consideremos o seguinte circuito; dados R, R’ e V,
determinar V’.
01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 26
Divisor de corrente
 Consideremos o seguinte circuito; dados R, R’ e I,
determinar I’.
01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 27
Diodos Semicondutores
 Semicondutor e um material que apresenta uma
resistividade elétrica intermediária. Como exemplo
temos o germânio e silício.
 A partir da junção PN surge o diodo semicondutor.
O diodo semicondutor é um componente
unidirecional, ou seja, conduz a corrente somente em
um único sentido, de anodo(A) para o Katodo(K).
01-03-2017 28
Escola Superior de Ciencias Nauticas
Polarização do diodo
 Na condição de condução do diodo é polarizado de
forma direta, como mostra o exemplo:
 Com essa polarização as lacunas do cristal P são
empurradas contra a barreira de potencial, o mesmo
ocorre com os elétrons do cristal N. Com isso a barreira
de potencial sofre um estreitamento, permitindo uma
recombinação de cargas em maior escala, colocando o
diodo em condução
 Na polarização reversa o anodo é conectado ao pólo (-)
da fonte e o katodo(+) da fonte, colocando o diodo em
corte. Neste caso a barreira de potencial sofre um
alargamento distanciando os elétrons e as lacunas.
01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 29
30
Diodo Zener-Constituição
Um díodo zener é constituído por uma junção PN de material semicondutor
(silício ou germânio) e por dois terminais, o Ânodo (A) e o Cátodo (K).
Símbolo:
01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas
31
Identificação visual dos terminais
O terminal que se encontra mais próximo do anel é o cátodo (K).
K
K
K
A
A
A
Tensão de zener (UZ= 27 V)
Tensão de zener (UZ= 8,2 V)
01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas
32
Utilização
Se desejarmos alimentar uma carga qualquer com uma tensão invariável,
perfeitamente isenta de qualquer variação ou flutuação, nada mais há do que
montar o sistema constituído pelo díodo zener (polarizado inversamente) e a
resistência limitadora R, de tal modo que o díodo fique em paralelo com a carga.
R – Resistência que tem por
função limitar a corrente no
zener (IZ).
Rc – Resistência de carga
(receptor)
+
_
01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas
33
Polarização
O díodo zener quando polarizado inversamente (ânodo a um potencial
negativo em relação ao cátodo) permite manter uma tensão constante aos
seus terminais (UZ) sendo por isso muito utilizado na
estabilização/regulação da tensão nos circuitos.
Saída
estabilizada
a 12 Volt
Entrada não
estabilizada de 15
a 17 Volt
01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas
34
O díodo zener como estabilizador
de tensão
Para que o díodo zener estabilize a tensão nos seus terminais deve-se ter em atenção
o seguinte:
O díodo zener tem que se encontrar polarizado inversamente (A   e K  ).
A tensão de alimentação do circuito tem que ser superior à tensão de zener (UZ) do
díodo.
A carga ou cargas do circuito têm que estar ligadas em paralelo com o díodo zener.
01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas
35
O díodo zener como estabilizador
de tensão
A corrente que circula pela
resistência limitadora é a mesma
corrente que circula pelo díodo
zener e é dada pela expressão:
I = (VE – VZ) / R
I = (15 – 10) / 500
I = 10 mA
Para que ocorra o efeito estabilizador de tensão é necessário que o díodo
zener trabalhe dentro da zona de ruptura, respeitando-se as especificações
da corrente máxima.
500R
I
01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas
36
Curva característica
Os díodos zener são
definidos pela sua tensão de
zener (UZ) mas para que
possa existir
regulação/estabilização de
tensão aos seus terminais a
corrente que circula pelo
díodo zener (IZ) deve
manter-se entre os valores
de corrente zener definidos
como máximo e mínimo,
pois se é menor que o valor
mínimo, não permite a
regulação da tensão e, se é
maior, pode romper a
junção PN por excesso de
corrente.
ZONA DE TRABALHO
01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas
37
Curva característica
O gráfico de funcionamento do
zener mostra-nos que,
directamente polarizado (1º
quadrante), ele conduz por volta
de 0,7V, como um díodo comum.
Porém, na ruptura (3º quadrante),
o díodo zener apresenta um
joelho muito pronunciado,
seguido de um aumento de
corrente praticamente vertical. A
tensão é praticamente constante,
aproximadamente igual a Vz em
quase toda a região de ruptura. As
folhas de dados (data sheet)
geralmente especificam o valor de
Vz para uma determinada
corrente zener de teste Izt.
ZONA DE
TRABALHO
01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas
38
Curva característica
Quando um díodo zener
está a trabalhar na zona
de ruptura, um aumento
na corrente produz um
ligeiro aumento na
tensão. Isto significa que
o díodo zener tem uma
pequena resistência que
também é denominada
impedância zener (ZZ).
ZONA DE RUPTURA
01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas
39
Características técnicas
Variando-se o nível de dopagem dos díodos de silício, o fabricante pode
produzir díodos zener com diferentes tensões de zener.
A utilização do díodo zener é limitada pelos seguintes parâmetros:
Vz – Tensão de zener (este valor é geralmente especificado para uma determinada corrente de teste IZT)
Izmáx – Corrente de zener máxima
Izmin – Corrente de zener mínima
Pz – Potência de dissipação (PZ = VZ x IZ)
Desde que a potência não seja ultrapassada, o díodo zener pode trabalhar dentro
da zona de ruptura sem ser destruído.
01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas
40
Díodo zener ideal
Na primeira aproximação, podemos
considerar a região de ruptura como uma
linha vertical. Isto quer dizer que a tensão de
saída (VZ) será sempre constante, embora
haja uma grande variação de corrente, o que
equivale a ignorar a resistência zener.
Isto significa que num circuito o díodo zener
pode ser substituído por uma fonte de tensão
com resistência interna nula.
V
I
01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas
41
Díodo zener real
Na segunda aproximação deve ser levada
em consideração a resistência zener (RZ)
em série com uma bateria ideal. Isto
significa que quanto maior for a corrente,
esta resistência produzirá uma queda de
tensão maior.
Isto quer dizer que na região de ruptura a
linha é ligeiramente inclinada, isto é, ao
variar a corrente haverá uma variação,
embora muito pequena, da tensão de saída
(VZ). Essa variação da tensão de saída será
tanto menor quanto menor for a resistência
de zener.
V
I
01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas
42
Principio de funcionamento
Vimos que o díodo rectificador se comportava quase como isolador quando a
polarização era inversa. O mesmo se passa com o díodo zener até um
determinado valor da tensão (VZ), a partir do qual ele começa a conduzir
fortemente.
Qual será então o facto que justifica esta transformação de isolador em
condutor?
A explicação é-nos dada pela teoria do efeito de zener e o efeito de
avalanche.
01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas
Escola Superior de Ciencias Nauticas 43
Principio de funcionamento
Efeito de zener – ao aplicar ao díodo uma tensão inversa de determinado valor (VZ) é
rompida a estrutura atómica do díodo e vencida a zona neutra, originando assim a
corrente eléctrica inversa. Este efeito verifica-se geralmente para tensões inversas VR
<5 Volt e o seu valor pode ser variado através do grau de dopagem (percentagem de
impurezas) do silício ou do germânio.
Efeito de avalanche – Para tensões inversas VR >7 Volt, a condução do díodo é
explicada exclusivamente pelo efeito de avalanche. Quando se aumenta o valor da
tensão inversa, aumenta também a velocidade das cargas eléctricas (electrões). A
velocidade atingida pode ser suficiente para libertar electrões dos átomos
semicondutores, através do choque. Estes novos electrões libertados e acelerados
libertam outros, originando uma reacção em cadeia, à qual se dá o nome de efeito de
avalanche.
Para tensões inversas VR, entre 5V e 7V, a condução do díodo é explicada
cumulativamente pelos dois efeitos (efeito de zener e efeito de avalanche).
01-03-2017
RETIFICADORES MONOFÁSICOS
 A maioria dos circuitos eletrônicos necessita de uma tensão
de alimentação em corrente contínua para trabalhar
adequadamente. Como a tensão residencial e industrial são
do tipo alternada, deve-se converter tensão alternada (CA)
em tensão contínua (CC), que é a função básica dos
circuitos retificadores.
RETIFICADOR MONOFÁSICO DE MEIA ONDA
 Teoricamente o retificador monofásico de meia onda é o
mais simples das estruturas empregadas em eletrônica
industrial. Ele é comumente utilizado para fazer
alimentação da armadura de pequenos motores de corrente
contínua, alimentação de enrolamentos de excitação de
máquinas elétricas, carregamento de baterias e
alimentação de circuitos eletrônicos.
01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 44
 Circuito Retificador
01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 45
RETIFICADORES MONOFÁSICOS DE ONDA COMPLETA À DIODO.
 A estrutura é composta basicamente de um
transformador com ponto médio no secundário, dois
diodos e uma carga. A carga pode ser resistiva,
capacitiva, indutiva ou mista. Em aplicações de
potência normalmente alimenta-se um carga RL.
 Pode também ser empregada na alimentação dos
motores de corrente contínua, alimentação de circuitos
eletrônicos, enrolamento de campo de máquinas
elétricas, carregadores de baterias, etc.
01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 46
CARGA E DESCARGA DO CAPACITOR
 No primeiro semiciclo positivo de tensão no
secundário, o diodo conduz e liga os terminais do
capacitor diretamente aos extremos do enrolamento
secundário. Durante a primeira metade do semiciclo
positivo, a tensão no secundário vai aumentando até
atingir o pico positivo, acontecendo o mesmo com a
tensão no capacitor. A figura a seguir mostra o
capacitor carregado
01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 47
Cont…
 Observe que a tensão no capacitor tem a mesma polaridade
da tensão no secundário. Se o diodo for considerado ideal,
quando a tensão no secundário atingir o pico positivo, a
tensão no capacitor também será igual à Vp.
 Logo depois que a tensão no secundário atinge o valor de
pico ela começa a diminuir, e o diodo então para de
conduzir. Porque?
 Observe que a tensão que chega nos terminais do diodo é a
diferença entre as tensões no secundário do transformador
e no capacitor, devidos as suas polaridades. Quando a
tensão no secundário começa a diminuir após o pico
positivo, a tensão no capacitor se torna ligeiramente maior
que a tensão no secundário porque a tensão no mesmo não
diminui na mesma velocidade. Isto que faz com que
prevaleça a polaridade da tensão no capacitor, o que
polariza o diodo inversamente.
01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 48
 No retificador de onda completa a ondulação é bem
menor. Os dois semiciclos são aproveitados e, em
conseqüência disto, o capacitor se descarrega durante
um intervalo de tempo duas vezes menor, o que
significa que a ondulação é duas vezes menor. A seguir
vemos a fórmula para calcular a tensão de ondulação
de pico a pico( Vpp(ond)) no capacitor de filtro.
 A freqüência de ondulação é igual à freqüência de
entrada se o retificador for de meia onda, e o dobro da
freqüência de entrada se for de onda completa. O
gráfico a seguir mostra a tensão ondulada na carga com
todas as indicações importantes
01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 49
Circuito multiplicador
 Um circuito multiplicador de tensão é um arranjo de
capacitores e diodos retificadores que é
frequentemente usado para gerar altas tensões de. Este
tipo de circuito usa o princípio de carregar capacitores
em paralelo, de uma entrada CA, e adicionar as tensões
acopladas em série para obter tensões CC mais altas
que a tensão da fonte. Podem ser conectados em série
circuitos individuais de multiplicadores de tensão
(frequentemente chamados estágios) para obter
tensões de saída ainda mais altas.
01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 50
Circuito Detector
 Circuito detector dependente de luz
01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 51
Transistores
 De todos os componentes eletrônicos, talvez o mais
importante seja o transistor bipolar ou simplesmente
transistor. O transistor pode amplificar sinais, gerar
sinais ou ainda funcionar como uma chave eletrônica,
ligando e desligando circuitos. Em outras palavras,
colocando um transistor num circuito ele pode
controlar este circuito a partir de sinais de comando.
01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 52
Cont.
 Existem dois tipos de transistores que são
diferenciados pelo modo como sua estrutura de silício
é determinada. Se usarmos dois pedaços de silício N e
um de silício P teremos um transistor NPN. Por outro
lado, usando dois pedaços de silício P e um de N,
teremos um transistor PNP.
01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 53
Cont.
 Abaixo vamos identificar a base, coletor e emissor de
alguns tipos de transistores bipolar. Isso é muito
importante para que você saiba utiliza-los
corretamente em uma montagem ou até mesmo em
substituição durante o reparo de algum equipamento.
01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 54
Cont…
 Através da simbologia do transistor não é possível
saber qual é o seu encapsulamento, temos que
identificar no circuito através da descrição qual o tipo
do transistor que esta sendo utilizado. Geralmente os
fabricantes identificam os transistores em um circuito
utilizando letras como Q , T , TR, acrescentando um nº
conforme a ordem .
 Em um esquema eletrônico identificamos os
transistores bipolares pelo seu símbolo, pode ser um
transistor NPN ou um transistor PNP.
01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 55
Tiristores
 São diodos especiais destinados ao controle de
corrente intensas com um terminal para o disparo do
componente, havendo dois tipos principais que podem
se encontrados. Os SCRs são usados em corrente
contínua e os TRIACs são usados em corrente
alternada. Abaixo veremos os seus aspectos físicos e o
símbolo destes dois tipos de componentes:
 SCR (Silicon Controlled Rectfier) ou Diodo Controlado
de Silício.
01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 56
Cont…
 Trata-se de um dispositivo semicondutor de 4 camada
destinado ao controle de correntes intensas nos
circuitos. Este dispositivo possui um anodo e um
catodo entre os quais passa a corrente principal, e um
elemento de disparo denominado gate. Abaixo você
encontra alguns modelos reais de SCRs.
01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 57
TRIACs
 Os TRIACs conduzem corrente nos dois sentidos
quando disparados, e por isso são indicados para o
controle de dispositivos em circuitos de corrente
alternada. São usados para controlar a passagem da
corrente alternada em lâmpadas incandescentes,
motores, resistências de chuveiros, etc. Este tipo de
circuito controlador recebe o nome de "dimmer". O
TRIAC é um componente formado basicamente por
dois SCRs internos ligados em paralelo, um ao
contrário do outro. Ele possui três terminais: MT1
(anodo 1), MT2 (anodo 2) e gate (G).
01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 58
 Os relés são dispositivos comutadores
eletromecânicos. Nas proximidades de um eletroímã é
instalada uma armadura móvel que tem por finalidade
abrir ou fechar um jogo de contatos. Quando a bobina
é percorrida por uma corrente elétrica é criado um
campo magnético que atua sobre a armadura,
atraindo-a. Nesta atração ocorre um movimento que
ativa os contatos, os quais podem ser abertos, fechados
ou comutados, dependendo de sua posição, conforme
mostra a figura.
01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 59
Relés
Cont…
 Podemos controlar circuitos de características
completamente diferentes usando relés: um relé, cuja
bobina seja energizada com apenas 5, 6 ou 12V, pode
perfeitamente controlar circuitos de tensões mais altas
como 110V ou 220V. Abaixo você encontra alguns
modelos reais de relés.
01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 60
Cont…
 Em um esquema eletrônico identificamos os relés pelo
seu símbolo, conforme o número de pinos e contatos
NA e NF. Os relés são dotados de contatos, que podem
ser do tipo normalmente abertos NA e do tipo
normalmente fechado NF. Abaixo você encontra
algumas formas simbólicas para os relés
01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 61
Aula pratica
 Identificando os componentes eletrônicos em um
circuito
 Agora vamos colocar em prática o conteúdo visto até
aqui, utilizando alguns exemplos de circuitos
eletrônicos, iremos identificar os componentes em
seus respectivos circuitos.
 O objetivo principal desta etapa é fazer com que você
se familiarize com os componentes eletrônicos em um
esquema eletrônico real, aprendendo a identificar os
componentes e compreendendo as conexões do
esquema, para que posteriormente você possa utiliza-
lo nas montagens eletrônicas.
01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 62
Circuito 1
01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 63
Circuito 2
01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 64
Exercicio
01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 65

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NAVEGACAO MARITIMA: Introdução à eletrostática, corrente elétrica e circuitos

  • 1. NAVEGACAO MARITIMA 01-03-2017 1 Escola Superior de Ciencias Nauticas
  • 2. Electrostatica  A parte da eletricidade que estuda o comportamento de cargas elétricas estáticas no espaço é conhecida pelo nome de electrostática. Ela desenvolveu-se precocemente dentro da história da ciência e se baseia na observação das forças de atração ou repulsão que aparecem entre as substâncias com carga elétrica. 01-03-2017 2 Escola Superior de Ciencias Nauticas
  • 3. Campo elétrico  Define-se campo elétrico como uma alteração introduzida no espaço pela presença de um corpo com carga elétrica, de modo que qualquer outra carga de prova localizada ao redor indicará sua presença.  Uma forma diferente de explicar a força eletrostática entre duas partículas com carga consiste em admitir que cada carga elétrica cria à sua volta um campo de forças que atua sobre outras partículas com carga. Se colocarmos uma partícula com carga num ponto onde existe um campo elétrico 01-03-2017 3 Escola Superior de Ciencias Nauticas
  • 4. A corrente elétrica  É o fluxo "ordenado" de partículas portadoras de carga elétrica , ou também, é o deslocamento de cargas dentro de um condutor, quando existe uma diferença de potencial elétrico entre as extremidades. Tal deslocamento procura restabelecer o equilíbrio desfeito pela ação de um campo elétrico ou outros meios (reação química, atrito, luz, etc.) . 01-03-2017 4 Escola Superior de Ciencias Nauticas
  • 5. Noção de material condutor Qualquer corpo pode possuir no seu interior um determinado número de electrões livres. Esses electrões livres podem existir em grande quantidade ou serem em muito reduzido, dependendo do tipo de material que constitui o corpo. Quando se aplica um Campo Eléctrico exterior a um dado corpo, as forças do Campo Eléctrico vão actuar sobre os electrões livres desse corpo, deslocando-os todos no mesmo sentido e então dois casos podem ocorrer: 01-03-2017 5 Escola Superior de Ciencias Nauticas
  • 6.  Material (corpo) condutor, que é um material no interior do qual há electrões livres que se movem contínua e ordenadamente por acção de um Campo Eléctrico exterior. Exemplos: prata, cobre, alumínio, etc.  Material (corpo) isolante, que é um material no interior do qual ou não existem electrões livres ou existem em muito pequena quantidade; portanto, quando se aplica a esse material um Campo Eléctrico exterior muito poucas cargas se podem movimentar. Exemplos: mica, certos plásticos, certas resinas, etc. 01-03-2017 6 Escola Superior de Ciencias Nauticas
  • 7. Um qualquer isolante pode passar a comportar-se como condutor, se a intensidade de Campo Eléctrico a que estiver sujeito, ultrapassar certos limites, dá-se então a perfuração do isolante. Haverá electrões que deixam de estar ligados ao núcleo e que passam a comportar-se como electrões livres. Rigidez dieléctrica– é o máximo valor da intensidade de Campo Eléctrico a que um isolante pode estar sujeito sem perder as suas propriedades de isolante. 01-03-2017 7 Escola Superior de Ciencias Nauticas
  • 8.  A corrente eléctrica é portanto um movimento ordenado, contínuo e estável de electrões livres, sob o efeito de um Campo Eléctrico exterior aplicado a um material condutor. A corrente cessará quando deixar de actuar o Campo Eléctrico exterior que a originou.  Arbitrou-se que o sentido positivo da corrente eléctrica é o sentido oposto ao do movimento dos electrões livres; a corrente eléctrica tem portanto o sentido dos potenciais decrescentes. 01-03-2017 8 Escola Superior de Ciencias Nauticas
  • 9. A intensidade de corrente eléctrica Consideremos um condutor, com a seguinte forma, sob a acção de um campo eléctrico exterior. O valor da intensidade de corrente eléctrica depende da “quantidade” de electrões livres que atravessam uma secção recta do condutor, por unidade de tempo. Q = n . q0 ; q0= - 1,6 * 10-19C 01-03-2017 9 Escola Superior de Ciencias Nauticas
  • 10. Resistencia Electrica  Os electrões livres ao moverem-se vão chocar com as outras partículas estacionárias que formam a rede cristalina do metal (protões, neutrões e electrões não livres); essas colisões são a causa da resistência oferecida pelo material condutor à passagem da corrente.  Quando se dá a colisão, o electrão perde parte da energia cinética que o Campo Eléctrico lhe tinha fornecido (porque perde velocidade); essa energia libertada é transmitida ao metal e vai aumentar a energia térmica dos iões e portanto aumentar a temperatura do material condutor (efeito de Joule). Portanto, a passagem da corrente eléctrica provoca um aumento da temperatura do material. 01-03-2017 10 Escola Superior de Ciencias Nauticas
  • 11. Resistência e condutância de um condutor; É a capacidade de um corpo qualquer se opor à passagem de corrente elétrica mesmo quando existe uma diferença de potencial aplicada. Seu cálculo é dado pela Primeira Lei de Ohm, e, segundo o Sistema Internacional de Unidades (SI), é medida em ohms. Resistencia Condutancia 01-03-2017 11 Escola Superior de Ciencias Nauticas
  • 12. Codigo de cores Os valores ôhmicos dos resistores podem ser reconhecidos pelas cores das faixas em suas superfícies, cada cor e sua posição no corpo do resistor representam um número. A PRIMEIRA FAIXA em um resistor é interpretada como o PRIMEIRO DÍGITO do valor ôhmico da resistência Para o resistor mostrado, a primeira faixa é verde, assim o primeiro dígito é 5. A SEGUNDA FAIXA dá o SEGUNDO DÍGITO. Essa é uma faixa azul, então o segundo dígito é 6. A TERCEIRA FAIXA é chamada de MULTIPLICADOR e não é interpretada do mesmo modo. O número associado à cor do multiplicador nos informa quantos "zeros" devem ser colocados após os dígitos que já temos. Aqui, uma faixa amarela nos diz que devemos acrescentar 4 zeros. O valor ôhmico desse resistor é então 560000ohms, quer dizer, 560000Ωou 560kΩ. 01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 12
  • 13. Lei de Ohm  A lei de Ohm estabelece a relação entre, a queda de tensão ou diferença de potencial (V) aplicada aos terminais do condutor em estudo, a sua resistência (R) e a intensidade de corrente (I) que então o percorrerá.  Assim, consideremos um dado condutor representado pela sua resistência R, aos terminais do qual é aplicada a diferença de potencial ou queda de tensão V. 01-03-2017 13 Escola Superior de Ciencias Nauticas
  • 14. Variação da resistência de um condutor com a temperatura  Consideremos um condutor de resistividade ρ e resistência R. Para variações relativamente pequenas da temperatura (por exemplo, variações de 10º C), a lei de variação da resistividade e da resistência com a temperatura são, respectivamente: 01-03-2017 14 Escola Superior de Ciencias Nauticas
  • 15. Indutância  Em um sistema constituído de uma ou mais espiras, formando uma bobina perfeita - (resistência interna igual a zero) - quando percorrido por uma corrente elétrica produz um campo magnético, campo este que faz um fluxo que as atravessa.  Indutância pode ser definida como a razão entre o enlace total do fluxo e a corrente elétrica envolvida.  A capacidade de uma bobina de espiras em criar o fluxo com determinada corrente que percorre o circuito é denominada Indutância (símbolo L) medida em henry cujo símbolo é H 01-03-2017 15 Escola Superior de Ciencias Nauticas
  • 16. Capacitância  A propriedade que os dispositivos têm de armazenar energia elétrica sob a forma de um campo eletrostático é chamada de capacitância ou capacidade (C) e é medida pelo quociente da quantidade de carga (Q) armazenada pela diferença de potencial ou tensão (V) que existe entre as placas. 01-03-2017 16 Escola Superior de Ciencias Nauticas
  • 17. Formas da corrente eléctrica  A energia eléctrica, sendo utilizada de múltiplas maneiras, pode apresentar-te nos circuitos em diferentes formas  Corrente contínua (CC ou DC - do inglês direct current) é o fluxo ordenado de cargas elétricas no mesmo sentido. Esse tipo de corrente é gerado por baterias de automóveis ou de motos (6, 12 ou 24V), pequenas baterias (geralmente de 9V), pilhas (1,2V e 1,5V), dínamos, células solares e fontes de alimentação de várias tecnologias, que retificam a corrente alternada para produzir corrente contínua. 01-03-2017 17 Escola Superior de Ciencias Nauticas
  • 18. formas de ondas 01-03-2017 18 Escola Superior de Ciencias Nauticas
  • 19. Cont…  Corrente alternada  A corrente alternada (CA ou AC - do inglês alternating current) é uma corrente elétrica cujo sentido varia no tempo, ao contrário da corrente contínua cujo sentido permanece constante ao longo do tempo. A forma de onda usual em um circuito de potência CA é senoidal por ser a forma de transmissão de energia mais eficiente. Entretanto, em certas aplicações, diferentes formas de ondas são utilizadas, tais como triangular ou ondas quadradas. 01-03-2017 19 Escola Superior de Ciencias Nauticas
  • 20. Associacao de resistencias  Em Serie  Todas as resistências (ligadas em série ) são percorridas pela mesma corrente I; a diferença de potencial ou queda de tensão nos terminais de cada uma das resistências é: Vab= R1*I; Vbc= R2*I; Vcd= R3*I 01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 20
  • 21. Circuito equivalente  Podemos substituir o conjunto das três resistências R1, R2e R3(em série) por uma só resistência, desde que, quando ambos os circuitos estiverem a ser percorridos pela mesma corrente I, tenhamos nos seus terminais a mesma d.d.p. ou queda de tensão V. Então teremos Neste circuito V = R I, onde R é a resistência equivalente à série de resistências R1, R2, R3. 01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 21
  • 22.  Em Paralelo Todas as resistências ( ligadas em paralelo) apresentam nos seus terminais a mesma queda de tensão V. Logo: V = R1*I1 V = R2*I2 V = R3*I3 01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 22
  • 23. Circuito equivalente  Podemos substituir o conjunto das três resistências R1, R2e R3(em paralelo) por uma só resistência, desde que, quando ambos os circuitos estiverem a ser percorridos pela mesma corrente I, tenhamos nos seus terminais a mesma d.d.p. ou queda de tensão V. Então teremos Neste circuito V = R I, onde R é a resistência equivalente à paralelo de resistências R1, R2, R3. A corrente Iserá igual à soma das correntes que percorrem as três resistências R1, R2, R3 (lei dos nós de Kirchhoff) I = I1 + I2 + I3 01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 23
  • 24.  Caso se esteja a considerar apenas 2 resistências em paralelo, teremos:  Associacao Mista. 01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 24
  • 25. Amperímetros e Voltímetros  Os amperímetrossão instrumentos de muito baixa resistência interna; os voltímetros, pelo contrário, tem elevada resistência interna.  Sendo assim, num circuito, o modo de ligação, de um amperímetro ou de um voltímetro tem de ser diferente. Os amperímetros ligam-se em série e os voltímetros em paralelo. 01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 25
  • 26. Divisor de tensao  Consideremos o seguinte circuito; dados R, R’ e V, determinar V’. 01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 26
  • 27. Divisor de corrente  Consideremos o seguinte circuito; dados R, R’ e I, determinar I’. 01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 27
  • 28. Diodos Semicondutores  Semicondutor e um material que apresenta uma resistividade elétrica intermediária. Como exemplo temos o germânio e silício.  A partir da junção PN surge o diodo semicondutor. O diodo semicondutor é um componente unidirecional, ou seja, conduz a corrente somente em um único sentido, de anodo(A) para o Katodo(K). 01-03-2017 28 Escola Superior de Ciencias Nauticas
  • 29. Polarização do diodo  Na condição de condução do diodo é polarizado de forma direta, como mostra o exemplo:  Com essa polarização as lacunas do cristal P são empurradas contra a barreira de potencial, o mesmo ocorre com os elétrons do cristal N. Com isso a barreira de potencial sofre um estreitamento, permitindo uma recombinação de cargas em maior escala, colocando o diodo em condução  Na polarização reversa o anodo é conectado ao pólo (-) da fonte e o katodo(+) da fonte, colocando o diodo em corte. Neste caso a barreira de potencial sofre um alargamento distanciando os elétrons e as lacunas. 01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 29
  • 30. 30 Diodo Zener-Constituição Um díodo zener é constituído por uma junção PN de material semicondutor (silício ou germânio) e por dois terminais, o Ânodo (A) e o Cátodo (K). Símbolo: 01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas
  • 31. 31 Identificação visual dos terminais O terminal que se encontra mais próximo do anel é o cátodo (K). K K K A A A Tensão de zener (UZ= 27 V) Tensão de zener (UZ= 8,2 V) 01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas
  • 32. 32 Utilização Se desejarmos alimentar uma carga qualquer com uma tensão invariável, perfeitamente isenta de qualquer variação ou flutuação, nada mais há do que montar o sistema constituído pelo díodo zener (polarizado inversamente) e a resistência limitadora R, de tal modo que o díodo fique em paralelo com a carga. R – Resistência que tem por função limitar a corrente no zener (IZ). Rc – Resistência de carga (receptor) + _ 01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas
  • 33. 33 Polarização O díodo zener quando polarizado inversamente (ânodo a um potencial negativo em relação ao cátodo) permite manter uma tensão constante aos seus terminais (UZ) sendo por isso muito utilizado na estabilização/regulação da tensão nos circuitos. Saída estabilizada a 12 Volt Entrada não estabilizada de 15 a 17 Volt 01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas
  • 34. 34 O díodo zener como estabilizador de tensão Para que o díodo zener estabilize a tensão nos seus terminais deve-se ter em atenção o seguinte: O díodo zener tem que se encontrar polarizado inversamente (A   e K  ). A tensão de alimentação do circuito tem que ser superior à tensão de zener (UZ) do díodo. A carga ou cargas do circuito têm que estar ligadas em paralelo com o díodo zener. 01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas
  • 35. 35 O díodo zener como estabilizador de tensão A corrente que circula pela resistência limitadora é a mesma corrente que circula pelo díodo zener e é dada pela expressão: I = (VE – VZ) / R I = (15 – 10) / 500 I = 10 mA Para que ocorra o efeito estabilizador de tensão é necessário que o díodo zener trabalhe dentro da zona de ruptura, respeitando-se as especificações da corrente máxima. 500R I 01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas
  • 36. 36 Curva característica Os díodos zener são definidos pela sua tensão de zener (UZ) mas para que possa existir regulação/estabilização de tensão aos seus terminais a corrente que circula pelo díodo zener (IZ) deve manter-se entre os valores de corrente zener definidos como máximo e mínimo, pois se é menor que o valor mínimo, não permite a regulação da tensão e, se é maior, pode romper a junção PN por excesso de corrente. ZONA DE TRABALHO 01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas
  • 37. 37 Curva característica O gráfico de funcionamento do zener mostra-nos que, directamente polarizado (1º quadrante), ele conduz por volta de 0,7V, como um díodo comum. Porém, na ruptura (3º quadrante), o díodo zener apresenta um joelho muito pronunciado, seguido de um aumento de corrente praticamente vertical. A tensão é praticamente constante, aproximadamente igual a Vz em quase toda a região de ruptura. As folhas de dados (data sheet) geralmente especificam o valor de Vz para uma determinada corrente zener de teste Izt. ZONA DE TRABALHO 01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas
  • 38. 38 Curva característica Quando um díodo zener está a trabalhar na zona de ruptura, um aumento na corrente produz um ligeiro aumento na tensão. Isto significa que o díodo zener tem uma pequena resistência que também é denominada impedância zener (ZZ). ZONA DE RUPTURA 01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas
  • 39. 39 Características técnicas Variando-se o nível de dopagem dos díodos de silício, o fabricante pode produzir díodos zener com diferentes tensões de zener. A utilização do díodo zener é limitada pelos seguintes parâmetros: Vz – Tensão de zener (este valor é geralmente especificado para uma determinada corrente de teste IZT) Izmáx – Corrente de zener máxima Izmin – Corrente de zener mínima Pz – Potência de dissipação (PZ = VZ x IZ) Desde que a potência não seja ultrapassada, o díodo zener pode trabalhar dentro da zona de ruptura sem ser destruído. 01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas
  • 40. 40 Díodo zener ideal Na primeira aproximação, podemos considerar a região de ruptura como uma linha vertical. Isto quer dizer que a tensão de saída (VZ) será sempre constante, embora haja uma grande variação de corrente, o que equivale a ignorar a resistência zener. Isto significa que num circuito o díodo zener pode ser substituído por uma fonte de tensão com resistência interna nula. V I 01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas
  • 41. 41 Díodo zener real Na segunda aproximação deve ser levada em consideração a resistência zener (RZ) em série com uma bateria ideal. Isto significa que quanto maior for a corrente, esta resistência produzirá uma queda de tensão maior. Isto quer dizer que na região de ruptura a linha é ligeiramente inclinada, isto é, ao variar a corrente haverá uma variação, embora muito pequena, da tensão de saída (VZ). Essa variação da tensão de saída será tanto menor quanto menor for a resistência de zener. V I 01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas
  • 42. 42 Principio de funcionamento Vimos que o díodo rectificador se comportava quase como isolador quando a polarização era inversa. O mesmo se passa com o díodo zener até um determinado valor da tensão (VZ), a partir do qual ele começa a conduzir fortemente. Qual será então o facto que justifica esta transformação de isolador em condutor? A explicação é-nos dada pela teoria do efeito de zener e o efeito de avalanche. 01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas
  • 43. Escola Superior de Ciencias Nauticas 43 Principio de funcionamento Efeito de zener – ao aplicar ao díodo uma tensão inversa de determinado valor (VZ) é rompida a estrutura atómica do díodo e vencida a zona neutra, originando assim a corrente eléctrica inversa. Este efeito verifica-se geralmente para tensões inversas VR <5 Volt e o seu valor pode ser variado através do grau de dopagem (percentagem de impurezas) do silício ou do germânio. Efeito de avalanche – Para tensões inversas VR >7 Volt, a condução do díodo é explicada exclusivamente pelo efeito de avalanche. Quando se aumenta o valor da tensão inversa, aumenta também a velocidade das cargas eléctricas (electrões). A velocidade atingida pode ser suficiente para libertar electrões dos átomos semicondutores, através do choque. Estes novos electrões libertados e acelerados libertam outros, originando uma reacção em cadeia, à qual se dá o nome de efeito de avalanche. Para tensões inversas VR, entre 5V e 7V, a condução do díodo é explicada cumulativamente pelos dois efeitos (efeito de zener e efeito de avalanche). 01-03-2017
  • 44. RETIFICADORES MONOFÁSICOS  A maioria dos circuitos eletrônicos necessita de uma tensão de alimentação em corrente contínua para trabalhar adequadamente. Como a tensão residencial e industrial são do tipo alternada, deve-se converter tensão alternada (CA) em tensão contínua (CC), que é a função básica dos circuitos retificadores. RETIFICADOR MONOFÁSICO DE MEIA ONDA  Teoricamente o retificador monofásico de meia onda é o mais simples das estruturas empregadas em eletrônica industrial. Ele é comumente utilizado para fazer alimentação da armadura de pequenos motores de corrente contínua, alimentação de enrolamentos de excitação de máquinas elétricas, carregamento de baterias e alimentação de circuitos eletrônicos. 01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 44
  • 45.  Circuito Retificador 01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 45
  • 46. RETIFICADORES MONOFÁSICOS DE ONDA COMPLETA À DIODO.  A estrutura é composta basicamente de um transformador com ponto médio no secundário, dois diodos e uma carga. A carga pode ser resistiva, capacitiva, indutiva ou mista. Em aplicações de potência normalmente alimenta-se um carga RL.  Pode também ser empregada na alimentação dos motores de corrente contínua, alimentação de circuitos eletrônicos, enrolamento de campo de máquinas elétricas, carregadores de baterias, etc. 01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 46
  • 47. CARGA E DESCARGA DO CAPACITOR  No primeiro semiciclo positivo de tensão no secundário, o diodo conduz e liga os terminais do capacitor diretamente aos extremos do enrolamento secundário. Durante a primeira metade do semiciclo positivo, a tensão no secundário vai aumentando até atingir o pico positivo, acontecendo o mesmo com a tensão no capacitor. A figura a seguir mostra o capacitor carregado 01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 47
  • 48. Cont…  Observe que a tensão no capacitor tem a mesma polaridade da tensão no secundário. Se o diodo for considerado ideal, quando a tensão no secundário atingir o pico positivo, a tensão no capacitor também será igual à Vp.  Logo depois que a tensão no secundário atinge o valor de pico ela começa a diminuir, e o diodo então para de conduzir. Porque?  Observe que a tensão que chega nos terminais do diodo é a diferença entre as tensões no secundário do transformador e no capacitor, devidos as suas polaridades. Quando a tensão no secundário começa a diminuir após o pico positivo, a tensão no capacitor se torna ligeiramente maior que a tensão no secundário porque a tensão no mesmo não diminui na mesma velocidade. Isto que faz com que prevaleça a polaridade da tensão no capacitor, o que polariza o diodo inversamente. 01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 48
  • 49.  No retificador de onda completa a ondulação é bem menor. Os dois semiciclos são aproveitados e, em conseqüência disto, o capacitor se descarrega durante um intervalo de tempo duas vezes menor, o que significa que a ondulação é duas vezes menor. A seguir vemos a fórmula para calcular a tensão de ondulação de pico a pico( Vpp(ond)) no capacitor de filtro.  A freqüência de ondulação é igual à freqüência de entrada se o retificador for de meia onda, e o dobro da freqüência de entrada se for de onda completa. O gráfico a seguir mostra a tensão ondulada na carga com todas as indicações importantes 01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 49
  • 50. Circuito multiplicador  Um circuito multiplicador de tensão é um arranjo de capacitores e diodos retificadores que é frequentemente usado para gerar altas tensões de. Este tipo de circuito usa o princípio de carregar capacitores em paralelo, de uma entrada CA, e adicionar as tensões acopladas em série para obter tensões CC mais altas que a tensão da fonte. Podem ser conectados em série circuitos individuais de multiplicadores de tensão (frequentemente chamados estágios) para obter tensões de saída ainda mais altas. 01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 50
  • 51. Circuito Detector  Circuito detector dependente de luz 01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 51
  • 52. Transistores  De todos os componentes eletrônicos, talvez o mais importante seja o transistor bipolar ou simplesmente transistor. O transistor pode amplificar sinais, gerar sinais ou ainda funcionar como uma chave eletrônica, ligando e desligando circuitos. Em outras palavras, colocando um transistor num circuito ele pode controlar este circuito a partir de sinais de comando. 01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 52
  • 53. Cont.  Existem dois tipos de transistores que são diferenciados pelo modo como sua estrutura de silício é determinada. Se usarmos dois pedaços de silício N e um de silício P teremos um transistor NPN. Por outro lado, usando dois pedaços de silício P e um de N, teremos um transistor PNP. 01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 53
  • 54. Cont.  Abaixo vamos identificar a base, coletor e emissor de alguns tipos de transistores bipolar. Isso é muito importante para que você saiba utiliza-los corretamente em uma montagem ou até mesmo em substituição durante o reparo de algum equipamento. 01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 54
  • 55. Cont…  Através da simbologia do transistor não é possível saber qual é o seu encapsulamento, temos que identificar no circuito através da descrição qual o tipo do transistor que esta sendo utilizado. Geralmente os fabricantes identificam os transistores em um circuito utilizando letras como Q , T , TR, acrescentando um nº conforme a ordem .  Em um esquema eletrônico identificamos os transistores bipolares pelo seu símbolo, pode ser um transistor NPN ou um transistor PNP. 01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 55
  • 56. Tiristores  São diodos especiais destinados ao controle de corrente intensas com um terminal para o disparo do componente, havendo dois tipos principais que podem se encontrados. Os SCRs são usados em corrente contínua e os TRIACs são usados em corrente alternada. Abaixo veremos os seus aspectos físicos e o símbolo destes dois tipos de componentes:  SCR (Silicon Controlled Rectfier) ou Diodo Controlado de Silício. 01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 56
  • 57. Cont…  Trata-se de um dispositivo semicondutor de 4 camada destinado ao controle de correntes intensas nos circuitos. Este dispositivo possui um anodo e um catodo entre os quais passa a corrente principal, e um elemento de disparo denominado gate. Abaixo você encontra alguns modelos reais de SCRs. 01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 57
  • 58. TRIACs  Os TRIACs conduzem corrente nos dois sentidos quando disparados, e por isso são indicados para o controle de dispositivos em circuitos de corrente alternada. São usados para controlar a passagem da corrente alternada em lâmpadas incandescentes, motores, resistências de chuveiros, etc. Este tipo de circuito controlador recebe o nome de "dimmer". O TRIAC é um componente formado basicamente por dois SCRs internos ligados em paralelo, um ao contrário do outro. Ele possui três terminais: MT1 (anodo 1), MT2 (anodo 2) e gate (G). 01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 58
  • 59.  Os relés são dispositivos comutadores eletromecânicos. Nas proximidades de um eletroímã é instalada uma armadura móvel que tem por finalidade abrir ou fechar um jogo de contatos. Quando a bobina é percorrida por uma corrente elétrica é criado um campo magnético que atua sobre a armadura, atraindo-a. Nesta atração ocorre um movimento que ativa os contatos, os quais podem ser abertos, fechados ou comutados, dependendo de sua posição, conforme mostra a figura. 01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 59 Relés
  • 60. Cont…  Podemos controlar circuitos de características completamente diferentes usando relés: um relé, cuja bobina seja energizada com apenas 5, 6 ou 12V, pode perfeitamente controlar circuitos de tensões mais altas como 110V ou 220V. Abaixo você encontra alguns modelos reais de relés. 01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 60
  • 61. Cont…  Em um esquema eletrônico identificamos os relés pelo seu símbolo, conforme o número de pinos e contatos NA e NF. Os relés são dotados de contatos, que podem ser do tipo normalmente abertos NA e do tipo normalmente fechado NF. Abaixo você encontra algumas formas simbólicas para os relés 01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 61
  • 62. Aula pratica  Identificando os componentes eletrônicos em um circuito  Agora vamos colocar em prática o conteúdo visto até aqui, utilizando alguns exemplos de circuitos eletrônicos, iremos identificar os componentes em seus respectivos circuitos.  O objetivo principal desta etapa é fazer com que você se familiarize com os componentes eletrônicos em um esquema eletrônico real, aprendendo a identificar os componentes e compreendendo as conexões do esquema, para que posteriormente você possa utiliza- lo nas montagens eletrônicas. 01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 62
  • 63. Circuito 1 01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 63
  • 64. Circuito 2 01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 64
  • 65. Exercicio 01-03-2017 Escola Superior de Ciencias Nauticas 65