Aula 4 - Eletricidade e Eletrônica - Resistores

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Aula 4 - Eletricidade e Eletrônica - Resistores

  1. 1. Eletricidade e Eletrônica
  2. 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. 3. Atuação: - Docente da Faculdade Anhanguera desde Fevereiro / 2013 - Tutor EAD Anhanguera Educacional desde Maio / 2014 - Docente do Senac – Ribeirão Preto desde fevereiro/2012. - Docente do Centro de Educação Tecnológica Paula Souza, na Etec Prof. José Martimiano da Silva e Etec Prof. Alcídio de Souza Prado desde fevereiro/2010.
  4. 4. Contatos: Prof. Guilherme Nonino Rosa guinonino@gmail.com guilhermerosa@aedu.com http://guilhermenonino.blogspot.com
  5. 5. PEA –Plano de Ensino e Aprendizagem
  6. 6. PLANO DE ENSINO E APRENDIZAGEM
  7. 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. 8. Objetivos Conhecer os conceitos básicos de eletricidade e eletrônica, seus componentes básicos: capacitor, resistor, indutor, diodos e transistores.
  9. 9. Procedimentos Metodológicos • Aula expositiva • Exercício em classe • Aula prática.
  10. 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. 11. Bibliografia Padrão 1) BOYLESTAD, Robert L.. Introdução à Análise de Circuitos.. 10ª ed. São Paulo: Pearson, 2006.
  12. 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. 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. 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. 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. 16. Resistores Os resistores são encontrados em diversos aparelhos eletrônicos como, por exemplo, televisores, rádios e amplificadores. Um resistor pode ser definido como sendo um dispositivo eletrônico que tem duas funções básicas: ora transforma energia elétrica em energia térmica (efeito joule), ora limita a quantidade de corrente elétrica em um circuito, ou seja, oferece resistência à passagem de elétrons. FIGURA 3.19 RESISTOR FIXO DE CARBONO.
  17. 17. Tipos de resistores FIGURA 3.20 RESISTORES FIXOS DE CARBONO DE DIFERENTES POTÊNCIAS. slide 17 Os resistores são fabricados basicamente de carbono, podendo apresentar resistência fixa ou variável.
  18. 18. slide 18 Tipos de Resistores FIGURE 3.24 CIRCUITOS COM RESISTORES DE FILME FINO. (COURTESIA DA DALE ELECTRONICS, INC.)
  19. 19. slide 19 Tipos de Resistores Resistores fixos que usam fios de alta resistência ou fitas de metal FIGURA 3.22 RESISTORES FIXOS. [PARTES (A) E (C) CORTESIA DA OHMITE MANUFACTURING CO. PARTE (B) CORTESIA DA PHILIPS COMPONENTS INC.]
  20. 20. Tipos de resistores FIGURA 3.20 RESISTORES FIXOS DE CARBONO DE DIFERENTES POTÊNCIAS. slide 20 Quando os resistores apresentam resistência variável passam a ser chamados de potenciômetros ou reostatos.
  21. 21. slide 21 Aferindo resistores FIGURA 3.27 RESISTÊNCIA ENTRE OS TERMINAIS DE UM POTENCIÔMETRO: (A) ENTRE OS TERMINAIS EXTERNOS; (B) ENTRE TODOS OS TERMINAIS.
  22. 22. CÓDIGO DE CORES E LEITURA DE RESISTORES Os resistores são medidos em OHM ( Ω ). Em alguns tipos este valor já vem indicado direto no corpo em forma de número. Porém a maioria usa um sistema de anéis coloridos para indicar o valor, conforme visto abaixo: FIGURA 3.30 CÓDIGO DE CORES – RESISTOR FIXO DE CARBONO.
  23. 23. CÓDIGO DE CORES E LEITURA DE RESISTORES
  24. 24. Procedimento para Determinar o Valor do Resistor baixo valor 1. Identificar a cor do primeiro anel, e verificar através da tabela de cores o algarismo correspondente à cor. Este algarismo será o primeiro dígito do valor do resistor. 2. Identificar a cor do segundo anel. Determinar o algarismo correspondente ao segundo dígito do valor da resistência. 3. Identificar a cor do terceiro anel. Determinar o valor para multiplicar o número formado pelos itens 1 e 2. Efetuar a operação e obter o valor da resistência. 4. Identificar a cor do quarto anel e verificar a porcentagem de tolerância do valor nominal da resistência do resistor.
  25. 25. Procedimento para Determinar o Valor do Resistor 1ª. Faixa: Amarelo  4 2ª. Faixa: Violeta  7 3ª. Faixa: Laranja  1000 4ª. Faixa: Prata  10% 47x1,000 = 47,000 Ω ou 47 KΩ Conclusão: O resistor acima possui uma Resistência de 47000 Ω ou 47 KΩ, e sua tolerância pode variar de 42,300 ohm(42,3 KΩ) a 51,700 ohm(51,7KΩ).
  26. 26. Exercícios Ache a resistência dos resistores abaixo:
  27. 27. Exercícios Ache a resistência dos resistores abaixo:
  28. 28. Exercícios Ache a resistência dos resistores abaixo: Com o multímetro na função ohmímetro, vamos medir:
  29. 29. Conectar as pontas de prova do medidor nos terminais do resistor FIGURA 3.33 MEDIDO A RESISTÊNCIA DE UM ELEMENTO ISOLADO.
  30. 30. FIGURA 3.34 CHECANDO A CONTINUIDADE DE UMA CONEXÃO. slide 30 Jamais conecte um ohmimetro a um circuito energizado, o aparelho será danificado e a medida de resistência será inválida.  Faça o teste de continuidade primeiro
  31. 31. FIGURA 3.35 IDENTIFICANDO OS FIOS DE UM CABO. slide 31  Com o teste de continuidade é possível:  Identificar a extremidade do segundo fio conectando o ohmímetro e testando até encontrar o seu par.
  32. 32.  Um termistor é um dispositivo semicondutor de dois terminais cuja resistência é sensível a variação de temperatura. FIGURA 3.36 TERMISTOR: (A) CARACTERÍSTICA; (B) SÍMBOLO.
  33. 33. slide 33  Um aumento de corrente que passa através do dispositivo eleva sua temperatura, provocando a diminuição da resistência. FIGURA 3.37 TERMISTORES NTC (NEGATIVE TEMPERATURE COEFFICIENT – COEFICIENTE DE TEMPERATURA NEGATIVO) E PTC (POSITIVE TEMPERATURE COEFFICIENT – COEFICIENTE DE TEMPERATURA POSITIVO). (CORTESIA DA SIEMENS COMPONENTS, INC.)
  34. 34. FIGURA 3.39 CÉLULAS FOTOCONDUTORAS. (CORTESIA OF EG&G VACTEC, INC.) slide 34  Uma célula fotocondutora é um dispositivo semicondutor de dois terminais cuja resistência é determinada pela intensidade da luz incidente em sua superfície.
  35. 35. FIGURA 4.1 GEORG SIMON OHM. Descobriu, em 1827, uma das mais importantes leis empíricas relativas a circuitos elétricos: a lei de Ohm. Quando publicou seus resultados pela primeira vez, Ohm apresentou uma documentação que foi considerada incompleta e incoerente, o que fez com que perdesse seu emprego de professor, passando a ganhar a vida realizando as mais diferentes tarefas, além de dar algumas aulas particulares. Foram necessários cerca de 22 anos para que seu trabalho fosse reconhecido como uma importante contribuição para o estudo da eletricidade. Ganhou então uma cátedra na Universidade de Munique, e recebeu a Medalha Copley da Royal Society em 1841. Realizou pesquisas também nas áreas de física molecular, acústica e comunicação telegráfica.
  36. 36. FIGURA 4.2 CIRCUITO BÁSICO. Exercício 1: Determine a corrente resultante quando conectamos uma bateria de 9V aos terminais de um circuito cuja resistência é 2,2Ω? Exercício 2: Calcule a resistência do filamento de uma lâmpada de 60W se uma corrente de 500mA for estabelecida em função de uma tensão aplicada de 120V. Exercício 3: Calcule a corrente através do resistor de 2kΩ se a queda de tensão entre seus terminais for de 16V.
  37. 37. a) Elemento resistivo isolado, onde a polaridade da queda da tensão, ou melhor o fluxo de cargas, ocorre do potencial mais alto (+) para o mais baixo (-). b) Uma inversão no sentido da corrente inverte a polaridade da tensão. FIGURA 4.3 DEFINIÇÃO DE POLARIDADE.
  38. 38. FIGURA 4.6 GRÁFICO V – I PARA UM RESISTOR QUE OBEDECE À LEI DE OHM. slide 40 a) Para um gráfico, como ao lado, qualquer valor de corrente ou tensão pode ser determinado quando se conhece uma das grandezas envolvidas.
  39. 39. Comparando as curvas de um resistor de 1Ω e 10Ω, observamos que quanto menor a resistência, maior é a inclinação próxima ao eixo vertical da reta. FIGURA 4.7 PARA UM GRÁFICO V-I DE UM RESISTOR, QUANTO MENOR FOR A RESISTÊNCIA MAIOR SERÁ A INCLINAÇÃO DA RETA.
  40. 40. FIGURA 4.8 APLICANDO A EQUAÇÃO ABAIXO: slide 42 I  V R y x m 1  inclinação      
  41. 41. FIGURA 4.11 JAMES WATT. slide 43 Em 1757, com 21 anos de idade, utilizou seu talento inovador para criar instrumentos matemáticos como o transferidor, o compasso e vários tipos de esquadros. Introduziu em 1765 o uso de um condensador para aumentar a eficiência das máquinas a vapor. Registrou nos anos seguintes um grande número de patentes importantes referentes a inovações no projeto de máquinas, incluindo o movimento giratório para a máquina a vapor (em oposição ao movimento alternativo) e uma máquina de dupla ação, na qual o pistão empurrava e também puxava ao realizar seu movimento cíclico. Introduziu o termo horsepower para designar a potência média desenvolvida por um cavalo robusto ao puxar uma pequena carroça durante um dia de trabalho.
  42. 42. POTÊNCIA Potência: é uma grandeza que mede quanto trabalho (conversão de energia de uma forma em outra) pode ser realizado num determinado período de tempo. S.I. = > Potência = joules/segundo (J/s) Sistemas Elétricos e Eletrônicos => 1 watt (W) = 1 joule/segundo
  43. 43. POTÊNCIA Potência Consumida: é calculada em termos de tensão aplicada ao componente e da corrente que o atravessa. P = VI (watts) Utilizando-se a expressão de Ohm, encontra-se: Uma carga absorve ou consome potência. 1 horse-power = 746 watts
  44. 44. FIGURA 4.12 POTÊNCIA DISSIPADA POR UM ELEMENTO RESISTIVO. slide 46 Indicação da potência absorvida pelo resistor, que pode ser calculada diretamente dependendo das informações disponíveis.
  45. 45. FIGURA 4.13 POTÊNCIA (A) FORNECIDA; (B) DISSIPADA POR UMA BATERIA. slide 47 A potência é fornecida pela fonte, pois seu sentido é o mesmo de um circuito com fonte única. A bateria neste caso está consumido potência, igual quando esta sendo carregada. Pode indicar a presença de mais de uma fonte de alimentação
  46. 46. POTÊNCIA Ex1.: É possível ligar um resistor de 1kΩ com Potência nominal de em 2W em 110V ?
  47. 47. POTÊNCIA Ex2.: Qual a potência dissipada por um resistor de 5 Ω se a corrente nele for de 4 A? P = I2R = (4A)2(5Ω) = 80W
  48. 48. POTÊNCIA A ENERGIA ELÉTRICA é dada pelo produto da potência elétrica absorvida ou fornecida pelo tempo o qual esta absorção ou fornecimento ocorre:
  49. 49. WATTíMETROS Instrumento que mede a potência fornecida por uma fonte a um elemento dissipativo. FIGURA 4.16 MEDIDOR DE POTÊNCIA OU WATTÍMETRO. (CORTESIA DA ELECTRICAL INSTRUMENT SERVICE, INC.)
  50. 50. Conectamos os quatros terminais para encontrar a potência que é uma função dos valores de tensão e corrente. FIGURA 4.17 CONEXÕES DO MEDIDOR DE POTÊNCIA.
  51. 51. EFICIÊNCIA Quando há transformação de energia (elétrica x mecânica) sempre se associa perdas. O nível de perda é definido pelo conceito de Eficiência (η).{eta}
  52. 52. EFICIÊNCIA Um motor de 2 hp opera com uma eficiência de 75%. Qual a potência de entrada em watts? Se a tensão aplicada ao motor é 220V, qual a corrente na entrada?
  53. 53. FIGURA 4.21 JAMES PRESCOTT JOULE. slide 55 Desempenhou papel importante no estabelecimento da lei da conservação da energia, demonstrando que dentro do limite do erro experimental a energia elétrica, a energia mecânica e a energia térmica podem ser consideradas manifestações diferentes de uma mesma entidade. Em 1841, publicou a lei de Joule, segundo a qual a potencia dissipada termicamente em um fio é igual ao produto do quadrado da intensidade da corrente pela resistência do fio (I2R). Além disso, comprovou experimentalmente que a quantidade de calor produzida por uma unidade de tempo é equivalente à potência absorvida pelo resistor, estabelecendo assim que o calor é uma fonte de energia.
  54. 54. Energia (Wh) = 푝표푡ê푛푐푖푎 푊 푥 푡푒푚푝표 ℎ Energia(kWh) = 푝표푡ê푛푐푖푎 푊 푥 푡푒푚푝표(ℎ) 1.000
  55. 55. POTÊNCIA Ex.: Qual o consumo de energia mensal?
  56. 56. slide 58 O medidor de quilowatts-horas é um instrumento destinado a medir a energia elétrica fornecida a consumidores residenciais e comerciais. FIGURA 4.22 MEDIDORES DE QUILOWATTS-HORA: (A) ANALÓGICO; (B) DIGITAL. (CORTESIA DA ABB ELECTRIC METERING SYSTEMS.)
  57. 57. Considerando as posições dos ponteiros vistos na imagem anterior, calcule o valor a ser pago, que consta na conta de energia elétrica, se a leitura anterior foi 4.650 kWh, sendo o custo de 9 centavos por quilowatt-hora.
  58. 58. Limitamos os níveis de corrente, com fusíveis e disjuntores para que não aconteça acidentes, danificando equipamentos e riscos a saúde aos usuários. FIGURA 4.24 FUSÍVEIS: (A) CC-TRON® (0-10 A); (B) DE MATRIZ SÓLIDA, SUBMINIATURIZADO; (C) SEMITRON (0-600 A). (CORTESIA DA BUSSMAN MANUFACTURING CO.)

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