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Excel Básico Nova Apresentação Excel Básico.pptx

1. O documento discute conceitos fundamentais de eletroeletrônica, incluindo a estrutura da matéria a nível atômico e molecular, cargas elétricas e tipos de materiais. 2. É explicado que a matéria é composta por átomos e moléculas, com detalhes sobre a estrutura do átomo com núcleo e elétrons. 3. Condutores elétricos e isolantes são definidos com base na capacidade de conduzir ou não a passagem de elétrons.

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Fundamentos de Eletroeletrônica
Sumário Estrutura da Matéria:  Átomo  Molécula  Cargas Elétricas  Condutores e isolantes
Matéria O estudo da matéria e sua composição é fundamental para a compreensão da teoria eletrônica. Por isso, estudaremos o arranjo físico das partículas que compõem o átomo e a maneira como essas partículas se comportam. Isso facilitará muito o estudo dos fenômenos que produzem a eletricidade. Composição da matéria: é tudo aquilo que nos cerca e que ocupa um lugar no espaço. Ela se apresenta em porções limitadas que recebem o nome de corpos. Estes podem ser simples ou compostos.
Matéria Observação: existem coisas com as quais temos contato na vida diária que não ocupam lugar no espaço, não sendo, portanto, matéria. Exemplos desses fenômenos são o som, o calor e a eletricidade. Corpos simples são aqueles formados por um único átomo. São também chamados de elementos. O ouro, o cobre, o hidrogênio são exemplos de elementos. Corpos compostos são aqueles formados por uma combinação de dois ou mais elementos. São exemplos de corpos compostos o cloreto de sódio (ou sal de cozinha) que é formado pela combinação de cloro e sódio, e a água, formada pela combinação de oxigênio e hidrogênio A matéria e, consequentemente, os corpos compõem-se de moléculas e átomos
Molécula Conceito: é a menor partícula em que se pode dividir uma substância de modo que ela mantenha as mesmas características da substância que a originou. Exemplo: Tomemos como exemplo uma gota de água: se ela for dividida continuamente, tornar- se-á cada vez menor, até chegarmos à menor partícula que conserva as características da água, ou seja, a molécula de água. Veja, na ilustração a seguir, a representação de uma molécula de água.
Molécula As moléculas se formam porque, na natureza, todos os elementos que compõem a matéria tendem a procurar um equilíbrio elétrico.
Átomo Conceito: é a menor partícula em que se pode dividir um elemento e que, ainda assim, conserva as propriedades físicas e químicas desse elemento. Observação: Os átomos são tão pequenos que, se forem colocados 100 milhões deles um ao lado do outro, formarão uma reta de apenas 10 mm de comprimento. Existem átomos de materiais como o cobre, o alumínio, o neônio, o xenônio, por exemplo, que já apresentam o equilíbrio elétrico, não precisando juntar-se a outros átomos. Esses átomos, sozinhos, são considerados moléculas também.
Átomo Estrutura: é formado por uma parte central chamada núcleo e uma parte periférica formada pelos elétrons e denominada eletrosfera. É muito parecida com a do sistema solar, sendo que, os prótons e os nêutrons compõem o núcleo enquanto os elétrons giram em torno deste em orbitais formando a eletrosfera. Fique ligado: O núcleo é constituído por dois tipos de partículas - os prótons, com carga positiva, e os nêutrons, que são eletricamente neutros.
Átomo Aplicando a um átomo a quantidade apropriada de energia sob a forma de calor, luz, pressão, etc., ele poderá liberar ou capturar partículas elétricas. Os elementos diferenciam- se uns dos outros pela quantidade de elétrons em órbita e pelo número de prótons e nêutrons no núcleo. Os átomos normais têm o mesmo número de elétrons e de prótons.
Átomo Os elétrons não se movem todos na mesma direção em torno do núcleo, mas em diferentes órbitas. Existe grande número de órbitas, relativamente próximas, que são chamadas de camadas.
Átomo Quando a órbita mais externa não está completamente preenchida, o elemento (átomo) tem a capacidade de libertar elétrons livres que forem submetidos à tensão. Neste caso, o átomo não exerce grande força de atração sobre os elétrons da última camada, permitindo que o elétron que esteja sobrando, se desprenda e passe para outro átomo que esteja com falta de elétrons.
Átomo Alguns átomos têm todas as camadas completamente cheias. Esses elementos são chamados de inertes, porque são incapazes de ceder um elétron ou de recebê-lo de outros átomos. Exemplo: átomo de Neônio. O seu número atômico é 10, e possui 10 elétrons e 10 prótons; a última camada contém 8 elétrons, portanto está completa.
Átomo Por outro lado, o átomo de Flúor tem apenas 7 elétrons na última camada, por isso o flúor é um elemento ativo; e não inerte.
Átomo No seu estado natural, o átomo possui o número de prótons igual ao número de elétrons. Nessa condição, dizemos que o átomo está em equilíbrio ou eletricamente neutro. O átomo está em desequilíbrio quando tem o número de elétrons maior ou menor que o número de prótons. Esse desequilíbrio é causado sempre por forças externas que podem ser magnéticas, térmicas ou químicas. O átomo em desequilíbrio é chamado de íon. O íon pode ser negativo ou positivo. Os íons negativos são os ânions e os íons positivos são os cátions.
Átomo Veja, no vídeo a seguir, como podemos representá-los:
Resumo Geral
Condutores Elétricos Os condutores elétricos são todos os materiais que conduzem eletricidade, ou seja, que permitem a livre movimentação dos elétrons. Encontramos os condutores elétricos nas máquinas elétricas, componentes eletroeletrônicos, baterias, etc., como fios, conectores e botões. Estes condutores são responsáveis por conduzir a eletricidade necessária ao funcionamento das máquinas.
Condutores Elétricos Vamos conhecer alguns exemplos? Obs.: Lembre-se de que todo material metálico possui excelente capacidade de condução elétrica.
Materiais Isolantes Contrário aos condutores elétricos, os materiais isolantes não permitem a passagem de eletricidade. São utilizados como barreiras de proteção contra choques elétricos, revestimentos dos fios, cabos elétricos e ferramentas, luvas de proteção, solados de botas de segurança, conectores de cerâmica para uso em serviços com eletricidade, etc.
Condutores Elétricos Vamos conhecer alguns exemplos?
Principais Caraterísticas
Fique por Dentro!!!
Materiais Link: https://www.youtube.com/watch?v=HZ-t0M9gsLM&feature=youtu.be
Cargas Elétricas Quando dois corpos contêm cargas idênticas, isto é, ambas positivas ou ambas negativas, e com a mesma intensidade, diz-se que os corpos têm cargas iguais. Quando outros dois corpos contêm cargas diferentes, isto é, um corpo é positivo enquanto o outro é negativo, diz-se que eles apresentam cargas opostas.
Cargas Elétricas A lei das cargas elétricas pode ser enunciada da seguinte forma: Cargas iguais se repelem, cargas opostas se atraem. A propriedade existente nas cargas que produz esse fenômeno é chamada Força Eletrostática. A unidade de carga elétrica e o Coulomb. Coulomb = 6,28 x 1018 elétrons.
Potencial Elétrico É a capacidade que cargas elétricas tem de se atraírem, ou se repelirem de acordo com a força elétrica estabelecida entre elas. O potencial elétrico existente em um determinado ponto é definido pela intensidade do campo elétrico e pela distância que a mesma se encontra deste campo. O potencial elétrico pode ser calculado com a seguinte equação:
Diferença de Potencial (DDP) É sinônimo de tensão elétrica, grandeza fundamental para o estudo da eletrodinâmica. Em termos práticos, a DDP é a força capaz de deslocar os elétrons de um ponto de maior potencial elétrico para outro de menor potencial. A unidade de medida da tensão elétrica é o Volt (V), em homenagem a Alessandro Volta, e esta grandeza elétrica é medida com o auxílio de um instrumento de medidas elétricas chamado de voltímetro. A DDP pode ser calculada com a seguinte equação:
Diferença de Potencial (DDP) Portanto, quando se afirmar que uma tomada de energia elétrica residencial tem tensão de 220 V, declara-se que a diferença de potencial elétrico entre a fase (220 V) e o neutro (0 V) é de 220 V. Outro exemplo prático e usual é quando você se refere à tensão elétrica de uma pilha comum de 1,5 V em que, entre os terminais positivo e negativo, há uma diferença de potencial de 1,5 V.
Sumário 1- Conceitos de Eletricidade  Corrente elétrica • Corrente contínua (CC) • Corrente alternada (CA)  Tensão elétrica  Potência elétrica  Frequência  Resistência elétrica  Capacitância  Indutância  Impedância 2 - Instrumentos de medição 3 – Lei de OHM
A mágica da eletricidade
Corrente Elétrica A eletricidade está presente diariamente em nossa vida, seja na forma de um relâmpago seja no simples ato de ligar uma lâmpada. À nossa volta fluem cargas elétricas que produzem luz, som, calor. Para entender como são obtidos tais efeitos é preciso, em primeiro lugar, compreender o movimento das cargas elétricas e suas particularidades.
Corrente Elétrica Conceito: A corrente elétrica consiste em um movimento orientado de cargas, provocado pelo desequilíbrio elétrico (ddp) entre dois pontos. A corrente elétrica é a forma pela qual os corpos eletrizados procuram restabelecer o equilíbrio elétrico. A proposição básica de um circuito elétrico é a de mover ou transferir cargas através de um percurso especificado. A este movimento de cargas dá-se o nome de Corrente Elétrica.
Corrente Elétrica Você conhece uma pilha? A pilha possui polos positivo e negativo e, quando ligada a algum tipo de carga, é estabelecida uma corrente elétrica que parte do polo negativo para o polo positivo. Contudo, este é um conhecimento relativamente recente. Durante muito tempo, os estudiosos da eletricidade consideraram que o fluxo ocorria do terminal positivo para o terminal negativo, sentido que hoje chamamos de convencional.
Corrente Elétrica Fique Ligado: Para que haja corrente elétrica, é necessário que haja ddp e que o circuito esteja fechado. Logo, pode-se afirmar que existe tensão sem corrente, mas nunca existirá corrente sem tensão. Isso acontece porque a tensão orienta as cargas elétricas
Corrente Elétrica A corrente elétrica, normalmente, é representada pela letra I nas equações e manuais de equipamentos elétricos. Sua unidade de medida é o Ampères, “A”. Para medir essa grandeza, utiliza-se um instrumento chamado amperímetro. Veja, a seguir, a imagem do visor de um amperímetro de painel. Você percebeu o “til” (~) abaixo do “A” na imagem anterior? Isso quer dizer que este é um medidor de corrente alternada. Existem dois tipos de corrente, a corrente alternada (CA), em inglês Alternating Current (AC); e a corrente contínua (CC), em inglês Direct Current (DC)
Corrente Elétrica Como qualquer outra unidade de medida, a unidade da corrente elétrica tem múltiplos e submúltiplos adequados a cada situação. Veja a tabela a seguir:
Corrente Contínua A corrente contínua é oriunda de pilhas ou baterias, fontes que produzem corrente contínua e possuem uma polaridade definida, ou seja, um lado positivo e outro negativo. A corrente contínua apresenta sempre o mesmo sentido, o valor pode ser pulsante ou constante. A corrente pulsante varia o valor de acordo com pulsos; já a constante não varia ao longo do tempo. Este comportamento é mostrado nas imagens ao lado.
Corrente Alternada Link: https://www.youtube.com/watch?v=SpnSZkoGU1U&feature=youtu.be
Corrente Alternada Diferentemente da corrente contínua, a corrente alternada oscila ao longo do tempo, muda de sentido positivo para negativo, e vice-versa, de acordo com a frequência, que é a quantidade de oscilações ou o número de ciclos que a corrente completa em um segundo. Um ciclo é contabilizado a partir do zero, passando pelo máximo positivo, pelo máximo negativo, até chegar novamente ao zero. O valor da corrente alternada está sempre variando, conforme a onda mostrada na figura ao lado.
Corrente Alternada Link: https://www.youtube.com/watch?v=5SEtEf4RStA&feature=youtu.be
Curiosidade Os equipamentos industriais são ligados à rede elétrica das unidades produtivas, onde são alimentados por uma tensão de corrente alternada. Temos, como exemplo: os tornos, fresadoras, compressores, máquinas de soldar, etc. A corrente elétrica é produzida pelas hidrelétricas, como vimos anteriormente, e possui vasta aplicação nos motores elétricos trifásicos, aparelhos fundamentais na indústria. Para que haja corrente em um circuito, é preciso ter um esforço que dê início ao processo. Neste sentido, a tensão elétrica é a grandeza que impulsiona o movimento da corrente.
Tensão Elétrica Conceito: Tensão elétrica, força eletromotriz ou diferença de potencial é a força que faz com que os elétrons se movimentem em um material condutor. Se a corrente elétrica é o fluxo de elétrons, a tensão é o que faz com que se manifeste uma corrente elétrica em um material condutor. Quando entre dois pontos de um condutor, existe uma diferença entre as concentrações de elétrons, existe uma tensão ou diferença de potencial (D.D.P). Logo se pode definir como a força que age nos elétrons. Neste caso se estabelece entre os dois pólos uma diferença de potencial (ddp), fazendo com que as cargas negativas (elétrons) se desloquem do pólo negativo para o pólo positivo.
Tensão Elétrica
Tensão Elétrica Essa grandeza tem como unidade de medida o Volt (V). O instrumento utilizado para efetuar a medição de tensão elétrica é o voltímetro. Observe a imagem do visor de um voltímetro a seguir. Você percebeu o “traço” (–) abaixo do “V” na imagem anterior? Isso quer dizer que este é um instrumento para medição de tensão contínua. Esta é uma informação importante e sempre vem no corpo dos instrumentos analógicos, pois serve para indicar ao usuário sobre o tipo de grandeza que o aparelho pode medir.
Tensão Elétrica Como qualquer outra unidade de medida, a unidade de medida de tensão (volt) também tem múltiplos e submúltiplos adequados a cada situação. Veja tabela a seguir:
Tensão Elétrica Link: https://www.youtube.com/watch?v=-r54OjU9lhU&feature=youtu.be
Tensão Elétrica Link: https://www.youtube.com/watch?v=FjfOJ6lqHMc&feature=youtu.be
Resistência Elétrica Resumo: anteriormente, você aprendeu que para haver tensão, é necessário que haja uma diferença de potencial entre dois pontos. Aprendeu também, que corrente elétrica é o movimento orientado de cargas provocado pela ddp. Ela é a forma pela qual os corpos eletrizados procuram restabelecer o equilíbrio elétrico. Para que haja corrente elétrica, além da ddp, é preciso que o circuito esteja fechado. Por isso, você viu que existe tensão sem corrente, mas não é possível haver corrente sem tensão. Agora, vamos entender a resistência elétrica.
Resistência Elétrica Conceito: Resistência elétrica é a oposição que um material apresenta ao fluxo de corrente elétrica. Todos os dispositivos elétricos e eletrônicos apresentam certa oposição à passagem da corrente elétrica. A resistência dos materiais à passagem da corrente elétrica tem origem na sua estrutura atômica. Para que a aplicação de uma ddp a um material origine uma corrente elétrica, é necessário que a estrutura desse material permita a existência de elétrons livres para movimentação
Resistência Elétrica Por outro lado, nos materiais cujos átomos não liberam elétrons livres entre si com facilidade, a corrente elétrica flui com dificuldade, porque a resistência elétrica desses materiais é grande. Quando os átomos de um material liberam elétrons livres entre si com facilidade, a corrente elétrica flui facilmente através dele. Nesse caso, a resistência elétrica desses materiais é pequena.
Resistência Elétrica Portanto, a resistência elétrica de um material depende da facilidade ou da dificuldade com que esse material libera cargas para a circulação. O efeito causado pela resistência elétrica tem muitas aplicações práticas em eletricidade e eletrônica. Ele pode gerar, por exemplo, o aquecimento no chuveiro, no ferro de passar, no ferro de soldar, no secador de cabelo. Pode gerar também iluminação por meio das lâmpadas incandescentes. A resistência elétrica é medida em Ohms (Ω). O aparelho responsável por sua medição é o ohmímetro, veja na imagem a seguir o visor de um ohmímetro.
Resistência Elétrica
Resistência Elétrica A tabela a seguir mostra os múltiplos do ohm, que são os valores usados na prática
Resistência Elétrica Fatores que influenciam na resistência elétrica de um condutor. Em nossa casa, usamos muitos equipamentos que dependem da energia elétrica disponível nas tomadas para funcionar. Quando ligados, ocorre a circulação de uma corrente elétrica da tomada de energia até o equipamento por meio de fios condutores. Essa circulação da corrente elétrica está relacionada com algumas características construtivas dos fios utilizados, como o comprimento, a área da seção transversal, o material do qual o condutor é feito e a temperatura no condutor. Essas características físicas influenciam na capacidade de conduzir as cargas elétricas, por isso são chamadas de resistência elétrica de um condutor.
Resistência Elétrica RELAÇÃO COMPRIMENTO X RESISTÊNCIA Observe a figura a seguir que mostra fios condutores nos quais o tipo do material, a área da seção transversal e a temperatura são os mesmos. A única diferença é o comprimento dos fios. Então, observe que temos o aumento do valor da resistência elétrica de acordo com o aumento do comprimento do condutor, pois as cargas elétricas precisam percorrer distâncias maiores para circular entre a estrutura atômica do material condutor.
Resistência Elétrica RELAÇÃO ÁREA X RESISTÊNCIA Agora observe a próxima figura. Temos fios condutores nos quais o tipo do material, o comprimento e a temperatura são os mesmos. A única diferença neste caso é a área da seção transversal. Então, observe que temos a diminuição do valor da resistência elétrica de acordo com o aumento da área da seção transversal do condutor, pois as cargas elétricas encontram mais espaços livres para circular na estrutura atômica do material condutor.
Resistência Elétrica RELAÇÃO ÁREA X RESISTÊNCIA Agora observe a próxima figura. Temos fios condutores nos quais o tipo do material, o comprimento e a temperatura são os mesmos. A única diferença neste caso é a área da seção transversal. Então, observe que temos a diminuição do valor da resistência elétrica de acordo com o aumento da área da seção transversal do condutor, pois as cargas elétricas encontram mais espaços livres para circular na estrutura atômica do material condutor.
Resistência Elétrica O que são resistores? Muitas tarefas diárias ficaram mais simples de serem realizadas devido ao uso dos equipamentos elétricos, como aquecer a água do banho com o chuveiro, gerar calor para passar roupas com o ferro elétrico e secar os cabelos com ar quente do secador. Mas você sabia que todos esses equipamentos dependem de um componente chamado resistor?
Resistência Elétrica O resistor é um componente construído com materiais (níquel, cromo, carbono, filme metálico ou óxido-metálico) cujas propriedades de conduzir a corrente elétrica não são tão boas quanto as dos materiais condutores. Sua finalidade nos sistemas elétricos é controlar a passagem da corrente elétrica em um determinado ponto de um circuito ou converter a energia elétrica que circula no equipamento em energia térmica, processo chamado de efeito Joule. A figura a seguir mostra um chuveiro elétrico que utiliza um resistor que tem a função de aquecer a água, transformando a energia elétrica em energia térmica (efeito Joule).
Resistência Elétrica
Resistência Elétrica Tipos de resistores Os resistores podem ser divididos em dois grupos: os resistores fixos, que têm um único valor inalterado, e os resistores variáveis, que permitem que seu valor seja ajustado manualmente, por um movimento mecânico. RESISTOR FIXO É aquele que tem um único valor de resistência determinado pelo fabricante – não é possível alterar esse valor durante a aplicação. Os resistores fixos podem ser encontrados nos circuitos eletrônicos, em chuveiros e estufas elétricas. A figura a seguir mostra um exemplo de resistor fixo construído com fio metálico enrolado sobre um material cerâmico e as simbologias mais aplicadas para representá-lo nos desenhos eletrônicos. O resistor fixo é dotado de dois terminais e não tem uma polaridade positiva ou negativa, por isso pode ser instalado em qualquer posição no circuito eletrônico.
Resistência Elétrica RESISTOR AJUSTÁVEL É aquele que permite variar o valor da resistência elétrica dentro de uma faixa e os limites do ajuste podem ser visualizados no corpo do componente ou em documentos que são fornecidos pelos fabricantes (datasheet). Os resistores ajustáveis (ou variáveis) presentes em equipamentos eletrônicos são chamados de potenciômetro ou trimpot e executam funções de controle, como volume de um rádio, velocidade de um ventilador, brilho de uma lâmpada e outros. O ajuste no valor da resistência do resistor é feito por botão giratório, por parafuso com fenda ou por uma barra deslizante. Na próxima figura temos diferentes exemplos de resistores variáveis, como potenciômetro e trimpot, juntamente com os tipos de símbolos que são utilizados em circuitos eletrônicos.
Resistência Elétrica
Resistência Elétrica RESISTÊNCIA NOMINAL É o valor da resistência elétrica especificada pelo fabricante, expresso em ohms (Ω), e em valores numéricos padronizados e estabelecidos pela norma IEC 63 (Comissão Eletrotécnica Internacional). Observe, nesta figura, um resistor de cerâmica que tem valor nominal da resistência de 27 Ω, estampado no corpo do componente.
Resistência Elétrica VALOR DE TOLERÂNCIA É uma faixa percentual que indica a variação possível no valor da resistência elétrica (decorrente do processo de fabricação) que o resistor pode apresentar em relação ao valor padronizado da resistência nominal. Essa faixa de tolerância indica que o valor nominal pode variar para mais ou para menos. Por exemplo, a figura a seguir mostra um resistor de fio com valor nominal de 22 Ω, que apresenta uma tolerância de 5%. Espera-se que o valor apresentado por este resistor seja de 22 Ω ± 1,1 Ω. Portanto, se este resistor estiver em perfeito estado, o valor nominal da sua resistência elétrica deve estar na faixa de 20,9 Ω e 23,2 Ω.
Resistência Elétrica DISSIPAÇÃO NOMINAL DE POTÊNCIA A passagem da corrente elétrica por um resistor produz a conversão de parte da energia elétrica em energia térmica. O resistor deve ser capaz de transferir essa energia térmica para fora de seu corpo, para limitar o seu aquecimento e evitar que seja danificado pelo excesso de temperatura. A capacidade de transferir essa energia térmica para fora de seu corpo é chamada de dissipação de potência e está relacionada com o tamanho físico do componente. Na próxima figura, você pode observar dois resistores com tamanhos diferentes – o da esquerda apresenta maior área de dissipação térmica em comparação ao da direita, permitindo assim maior liberação de calor interno para o ambiente.
Resistência Elétrica
Resistência Elétrica Código de cores para resistores fixos Nas placas eletrônicas que são usadas em sistemas de automação industrial, podemos encontrar vários tipos de resistores fixos que não têm o valor da resistência escrito numericamente em seu corpo. Nesses componentes, tanto os valores da resistência quanto da tolerância estão especificados no seu corpo por meio de faixas coloridas, compostos por um código de cor. Na próxima figura, temos como relacionar as faixas de cores do resistor com a tabela do código de cores. Observe que o resistor apresenta quatro faixas coloridas (verde, azul, preto e cinza) em seu corpo e a leitura deve iniciar sempre na extremidade com mais faixas. As duas primeiras faixas representam o valor da resistência (verde = 5; azul = 6); a terceira é um fator multiplicador (preto = x1); e a quarta e última faixa (prata = ± 10%) indica a tolerância do valor da resistência. Conforme o código de cores, esse resistor apresenta o valor de resistência de 56 Ω com tolerância de ± 10%.
Resistência Elétrica
Resistência Elétrica
Resistência Elétrica Link: https://www.youtube.com/watch?v=wVVLWfRIH7I&feature=youtu.be
Resistência Elétrica RESISTOR EM CIRCUITOS ELETRÔNICOS Nas placas internas dos controladores eletrônicos industriais, são utilizados muitos resistores de filme de carbono com a finalidade de limitar a corrente elétrica em um circuito ou adequar o valor da tensão elétrica da fonte, conforme a necessidade das diferentes etapas do circuito do controlador. Observe, nesta figura, um resistor de filme de carbono em aplicação no circuito eletrônico.
Resistência Elétrica RESISTOR PARA AQUECIMENTO DE LÍQUIDOS Nos processos industriais automotivos, químicos e farmacêuticos, diversos produtos, como óleos, água e solventes necessitam de aquecimento para participarem de etapas específicas do processo produtivo. Esses produtos passam por equipamentos aquecedores construídos com resistores elétricos blindados. A figura a seguir mostra exemplos de resistores elétricos blindados que são utilizados em processos de aquecimento de indústrias químicas.
Resistência Elétrica RESISTOR PARA AQUECIMENTO DE EQUIPAMENTOS Nos processos industriais, como petroquímicos, refinarias de petróleo e indústria de celulose, alguns equipamentos, como motores, extrusora e estufas necessitam de aquecimento de suas estruturas metálicas para operarem adequadamente com os produtos específicos dos seus processos. Nesses equipamentos, são instalados um exemplo de resistor elétrico blindado que é utilizado em extrusoras de instalações petroquímicas.
Potência Elétrica Quando um equipamento elétrico está funcionando, ele está realizando trabalho por um determinado tempo. Isso é o que chamamos de potência elétrica. A potência é medida em Watt (W), sendo também o produto resultante da corrente pela tensão. Conforme o site da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), no Brasil, há diversas tensões nominais secundárias de distribuição. As tensões secundárias são aquelas usadas para atendimento a residências, comércios e pequenas indústrias.
Potência Elétrica A potência elétrica é a capacidade de um equipamento produzir algum tipo de trabalho (mecânico, térmico, luminoso ou outros), a partir da energia elétrica. A lâmpada elétrica produz um trabalho luminoso utilizando a energia elétrica. A figura a seguir mostra a embalagem de uma lâmpada que apresenta a potência elétrica (17 W) utilizada para transformar energia elétrica em energia luminosa.
Potência Elétrica Relação entre potência e trabalho elétrico: Você já percebeu que alguns elevadores são mais rápidos do que outros? Por que isso acontece? Os elevadores mais rápidos contam com motores mais potentes, que executam o trabalho em menor tempo e, por isso, deslocam-se mais rapidamente. A potência elétrica é uma grandeza física que relaciona o trabalho feito com o tempo necessário para sua execução. A grandeza potência elétrica é identificada pela letra P (maiúscula) e sua unidade de medida é o watt, simbolizada pela letra W (maiúscula).
Potência Elétrica Vamos assistir agora a um vídeo que mostra a identificação da potência elétrica em equipamentos. (Link: https://youtu.be/Z7jAdXsubEU).
Indutância A indutância é uma grandeza verificada no componente elétrico chamado indutor, bobina ou enrolamento.
Indutância As bobinas, que nada mais são que condutores enrolados em torno de um núcleo que, quando percorridos por uma corrente, gera um campo magnético. A bobina pode ser chamada de indutor. Este nome é atribuído porque, ao gerar um campo magnético, ela acaba por induzir corrente nos enrolamentos vizinhos. Esse fenômeno é denominado de autoindução.
Indutância A tensão gerada por autoindução tem polaridade oposta à tensão que é aplicada aos seus terminais. Por isso, essa tensão é denominada de força contra eletromotriz ( f.c.e.m.), sendo a capacidade de se opor às variações da corrente denominada de indutância. Observe, na imagem, que a polaridade do campo magnético gerado pelo indutor é determinada por meio do sentido do enrolamento e sentido da corrente elétrica.
Capacitância É a grandeza que determina a capacidade de um determinando material armazenar cargas elétricas. Sua unidade é o farad (F). Mas o que é o capacitor? É o componente elétricos onde se verifica mais comumente a propriedade da capacitância. Ele é composto de lâminas condutoras isoladas entre si, chamadas de placas, e por um dielétrico (elemento isolante). As cargas são armazenadas nas placas sob forma de um capo elétrico.
Capacitância Além de servirem como armazenadores de energia, os capacitores têm outras aplicações. Como exemplo, eles constituem elementos vitais nos circuitos, com os quais sintonizamos os receptores de rádios. Outro exemplo, os capacitores microscópicos formam os bancos de memórias dos computadores. Os campos elétricos nestes minúsculos dispositivos são significativos não só pela energia armazenada, mas também, pela informação “liga/desliga” que a presença, ou ausência deles, proporciona. Os capacitores se apresentam em uma grande variedade de tamanhos e formas, conforme pode ser visto a seguir:
Capacitância Em um diagrama elétrico ou eletrônico, a simbologia utilizada para representar o capacitor é mostrada na figura seguinte. O capacitor polarizado à direita poderá armazenar cargas, desde que seja respeitada a sua polaridade. Pode-se perceber que sua simbologia é inspirada na sua arquitetura, ou seja, duas placas condutoras correspondendo aos dois traçados paralelos e um vazio entre eles, correspondendo ao dielétrico.
Capacitância Para se carregar um capacitor, deve-se coloca-lo em um circuito elétrico que contenha uma bateria. A figura a seguir, mostra, à sua esquerda: uma chave S, um capacitor C e os fios de ligação que conectam os componentes à bateria B.
Impedância A impedância é a oposição à passagem de corrente elétrica CA que um dado elemento ou circuito impõe, cuja unidade é o ohm. A resistência, contribui com sua resistência elétrica para o tal efeito, já capacitores e indutores contribuem com uma propriedade chamada reatância. A reatância é dependente da frequência. Para o indutor, a relação é diretamente proporcional, ou seja, o aumento da frequência CA faz com que a reatância também suba.
Temperatura Para medir a temperatura, os termômetros são colocados em contato térmico com o sistema cuja temperatura se deseja medir. O termômetro de uso cotidiano utiliza um líquido como substância termométrica. Quando a temperatura varia, o líquido dilata ou contrai, permitindo atribuir à cada altura, um número na escala escolhida, o que indicará a temperatura correspondente. As escalas termométricas mais utilizadas são: celsius, fahrenheit e kelvin.
Umidade Podemos medir a umidade de várias maneiras diferentes, mas a umidade relativa é a mais comum. Porém, para entendermos a umidade relativa, é preciso compreender a umidade absoluta.  Umidade absoluta: é a massa de vapor d’água dividida pela massa de ar seco em um volume de ar a uma temperatura específica. Quanto mais quente o ar, mais água ele comporta.  Umidade relativa: é a razão entre a umidade absoluta atual e a maior umidade absoluta possível (que depende da temperatura). Quando os instrumentos indicam umidade relativa de 100% isso quer dizer que o ar está totalmente saturado, com vapor d’água e, não podendo conter nem um pouco a mais de umidade, cria a possibilidade de chuva.
Medição de Grandezas Elétricas As grandezas precisam ser medidas e comparadas, para saber se o que foi definido teoricamente está dentro dos padrões aceitáveis. É sempre bom ler o manual de instruções para se ter um entendimento e um rendimento maior do aparelho e utilizá-lo da melhor maneira possível, para não haver distorções na medida e nem danificar o aparelho. Os aparelhos mais usuais em instalações elétricas são:
Medição de Grandezas Elétricas Amperímetro: mede corrente elétrica. É ligado em série com o circuito;
Medição de Grandezas Elétricas Alicate amperímetro: Mede as grandezas elétricas como: tensão (Volt), corrente (Ampère) e resistência (Ohm). Alguns possuem escala de tensão que podem variar de 0 a 600V, escala de corrente de 2 a 600A, e resistência entre 200 a 20000Ω (Ohm). Pode ser digital ou analógico. A principal característica do alicate amperímetro é a forma como ele consegue medir a corrente que passa por um condutor sem o contato físico, ou seja, ele possui um transformador de ferrite nas garras de medição onde consegue captar o campo magnético gerado em torno do condutor, fazendo a amplificação e registrando o valor no visor.
Medição de Grandezas Elétricas VOLTÍMETRO O multímetro está na função voltímetro quando as seguintes opções são selecionadas: E ele é utilizado para fazer medição de tensão elétrica. Observe, nesta figura, como ajustar o multímetro para medir a tensão contínua. Observe, nesta figura, como ajustar o multímetro para medir a tensão contínua. Para medir a tensão alternada, como as que existem nas tomadas de energia de nossas casas, oprocedimento é o mesmo que foi apresentado para VCC. Basta girar a chave seletora para VCA.
Medição de Grandezas Elétricas Multímetro: Mede mais de uma grandeza, geralmente são três: tensão (Volt), corrente (Ampère) e resistência (Ohm). Como pode ser observado, na parte frontal do multímetro, temos o visor, seletor (com suas escalas) e, na parte inferior, as tomadas que servem para conectar as pontas de prova.
Medição de Grandezas Elétricas Partes de um Multímetro
Medição de Grandezas Elétricas BORNES DE CONEXÃO NO MULTÍMETRO São os terminais destinados para ligar os conectores das pontas de prova. Geralmente, os multímetros têm três ou quatro bornes de conexão, identificados pela cor e pela unidade da grandeza elétrica a ser medida. A ponta de prova preta na maioria das medidas é conectada ao borne COM (comum), cuja cor também é preta. Já a ponta de prova vermelha é conectada ao borne correspondente à grandeza elétrica a ser medida, que pode ser tensão, corrente, resistência etc. A figura a seguir mostra osbornes disponíveis para conexão das pontas de provas.
Medição de Grandezas Elétricas BORNES DE CONEXÃO NO MULTÍMETRO
Medição de Grandezas Elétricas Fique por dentro: O modo de funcionamento tanto do Multímetro como do Alicate Amperímetro se dá através de um circuito eletrônico, alimentado por uma bateria de 9V.
Medição de Grandezas Elétricas Wattímetro: Mede a potência elétrica. O wattímetro é uma composição de dois medidores: voltímetro (mede a tensão elétrica) e amperímetro (mede a intensidade da corrente elétrica). Ele faz a medição de tensão e corrente, calcula e mostra o resultado expresso em potência na unidade Watt (W). Quanto aos tipos, os wattímetros podem ser encontrados como: 1) painel afixado em um painel elétrico ou 2) portátil para uso volante. Os tipos de escalas variam muito, visto que existem vários níveis de potência.
Medição de Grandezas Elétricas Terrômetro: Mede a resistividade da terra. É um instrumento robusto, pode ser encontrado no modelo digital ou analógico. O funcionamento é através da alimentação com pilhas ou baterias. O terrômetro possui conjunto de capacitor multiplicador de tensão, capaz de gerar uma tensão de até 15.000V. .
Medição de Grandezas Elétricas Frequencímetro: Mede a frequência da corrente nas redes elétricas de corrente alternada. Possui uma única escala de medida expressa na unidade Hertz. Isso porque nas redes de energia elétrica só existem dois valores padrões de frequência no mundo: 50Hz e 60Hz. No Brasil, o padrão adotado foi de 60Hz; na maioria dos países estrangeiros, o padrão adotado foi de 50Hz. Quanto aos tipos, o frequencímetro pode ser: eletrônico digital ou analógico de lâminas vibratórias. Os digitais podem ser encontrados nos modelos de uso manual, enquanto que os analógicos são fabricados nos modelos para fixação e painéis de comando de grupo geradores e subestações.
Medição de Grandezas Elétricas Megôhmetro: Mede a resistividade (resistência à passagem de corrente elétrica) dos materiais isolantes. Funciona por pilhas ou baterias e possui um conjunto de capacitores multiplicadores de tensão capazes de gerar tensão de até 1.600V. A referida tensão é ajustada conforme necessidade e injetada no material a ser testado, através da conexão dos cabos de prova do instrumento com o elemento a ser medido. O seu uso mais comum é na medição de isolamento nas instalações elétricas e máquinas elétricas com objetivo de detectar falhas de isolamento capaz de provocar uma fuga de corrente, potencializando acidentes com pessoas, animais ou provocar incêndio nas instalações.
Medição de Grandezas Elétricas
Medição de Grandezas Elétricas Link: https://www.youtube.com/watch?v=nvZcQSlsDcc&feature=youtu.be
Associação de Resistores
Associação de Resistores Sabe-se que a resistência é o movimento oposto ao fluxo de corrente em um condutor, ou seja, a depender do arranjo desses resistores, a corrente terá o seu fluxo variante à tensão constante. Como deve ser o efeito desta associação em um circuito? Os circuitos elétricos podem apresentar dois ou mais resistores interligados em série, paralelo ou misto série-paralelo, ou ainda, em associações mais complexas. Devemos aprender a analisar tais circuitos para determinar e prever o efeito de um resistor, ou uma combinação de resistores no controle da corrente e tensão nos mais diversos circuitos elétricos.
Associação em Série Associar resistores em série significa adicionar resistores de forma que exista apenas um ponto em comum entre dois resistores. Observe a fórmula, a seguir, onde Req significa resistor equivalente à associação dos resistores, como podemos ver no esquema representado.
Associação em Paralelo Associar resistores em paralelo significa adicionar resistores, de forma que exista, ao menos, dois pontos em comum entre dois resistores. Existem dois métodos de fazer esta associação, os quais veremos a seguir. MÉTODO 1 Quando se tratar de mais de dois resistores associados em paralelo, utiliza-se a equação:
Associação em Paralelo MÉTODO 2 Quando se tratar de apenas dois resistores em paralelo, o resistor equivalente é determinado pelo produto dos dois resistores, dividido pela soma deles. Este resistor será calculado utilizando a equação abaixo e representado no esquema representado.
Associação em Paralelo Em uma associação em paralelo de resistores, a resistência total ou equivalente será sempre menor do que o menor valor de resistência ôhmica associada ao circuito. Além de conhecermos os arranjos dos resistores, também calculamos os valores de tensão, corrente e resistência. Depois de vermos as funcionalidades da eletricidade, as formas de associação das resistências, vamos ver o efeito corrente, que circula dentro dos condutores nos circuitos elétricos existentes. Mas, será que o seu efeito é igual em qualquer tipo de circuito?
Circuitos Elétricos O circuito elétrico é o caminho projetado para permitir a passagem da corrente elétrica. Para qualquer aparelho ou máquina que usarmos, não importa quantos componentes ele tenha, do mais simples ao mais complexo e sofisticado, o princípio para a compreensão de circuitos elétricos é o mesmo. Para a melhor compreensão destes, podem ser divididos em série, paralelo ou misto.
Circuito Série Um circuito em série é uma associação de elementos ligados em sequência, de tal forma que a corrente que circula por um dos elementos é a mesma que circula em todos os elementos da associação.
Circuito Série Para que isto ocorra, é necessário que se forme somente um caminho para a corrente do circuito. Desta forma, os elementos devem ser ligados com um terminal do elemento ao terminal do outro, e assim sucessivamente. No circuito da figura anterior, há somente um caminho para circular corrente, de forma que: No caso a tensão total, será formada pela soma das tensões em cada resistor, então:
Circuito Paralelo Um circuito paralelo é uma associação de elementos ligados em que a tensão elétrica (V), sobre um dos elementos, é a mesma em todos os elementos da associação (R1, R2, R3). Para que isso ocorra, é necessário que se conectem os terminais dos elementos ao mesmo potencial elétrico. A figura a seguir apresenta uma ligação de circuito ligado em paralelo.
Circuito Paralelo No circuito da figura anterior, há três caminhos para circular a corrente, de forma que: Neste caso, os resistores estão ligados à mesma diferença de potencial. Logo, tensão total é igual à tensão em V1, V2 e V3.
Circuito Misto É o circuito mais comumente encontrado, porque tem os dois tipos de associações, série e paralelo. Para determinar a resistência equivalente de um circuito misto, devemos identificar os tipos de associações e resolver em partes até obter o valor de somente uma resistência que, ligada à mesma fonte do circuito misto, terá a mesma corrente que circula no circuito.
Lei de OHM Agora que você viu o comportamento da tensão e da corrente nos circuitos em série, paralelo e misto, vamos aprender a calcular estas grandezas elétricas? Para isso, precisamos falar sobre as Leis de Ohm. Você sabe como elas influenciam no cotidiano das grandezas elétricas? Vamos conhecer então.
LEI DE OHM
OBSERVEM OS DOIS CIRCUITOS
A V A V SE COLOCAR-MOS A MESMA RESISTÊNCIA NOS DOIS CIRCUITOS ... ? 50 V 100 V
VARIANDO A TENSÃO E MANTENDO A RESISTÊNCIA FIXA. A CORRENTE VARIA NA MESMA PROPORÇÃO A V A V 50 V 100 V 1 A 2 A
OBSERVEM OS DOIS CIRCUITOS NOVAMENTE
A V A V SE APLICAR-MOS A MESMA TENSÃO NOS DOIS CIRCUITOS E MUDARMOS A RESISTÊNCIA... ? 100 V 100 V
MANTENDO A TENSÃO FIXA E VARIANDO A RESISTÊNCIA A CORRENTE VARIA NO SENTIDO OPOSTO A V A V R = 50Ω R = 100 Ω 2 A 1 A 100 V 100 V
QUANTO MAIOR A TENSÃO MAIOR A CORRENTE ELÉTRICA. QUANTO MAIOR A RESISTÊNCIA MENOR A CORRENTE ELÉTRICA. CONCLUSÃO
V = I LEI DE OHM I I I V V V R
R = I I V LEI DE OHM
R = I I V LEI DE OHM
R = I V I LEI DE OHM
LEI DE OHM V = I R V I R
V I R PARA OBTER UM VALOR, BASTA COBRÍ-LO. V = R I LEI DE OHM
RESISTÊNCIA DE UM CONDUTOR
FAZENDO UMA ANALOGIA COM A ÁGUA
OBSERVE DOIS CANOS DE ÁGUA. EM QUAL DELES A ÁGUA PASSA COM MAIOR FACILIDADE ?
OBSERVE O BRILHO DA LÂMPADA DO CONDUTOR LONGO
QUANTO MAIOR O COMPRIMENTO DO CONDUTOR MENOR A INTENSIDADE DE CORRENTE ELÉTRICA CIRCULANDO POR ELE.
VAMOS PEGAR MAIS DOIS CANOS DE ÁGUA . EM QUAL DOS DOIS CANOS A ÁGUA PASSA COM MAIOR FACILIDADE ?
OBSERVE O BRILHO DA LÂMPADA DO CONDUTOR FINO
QUANTO MAIOR A SEÇÃO DO CONDUTOR MAIOR A INTENSIDADE DE CORRENTE ELÉTRICA CIRCULANDO POR ELE.
VAMOS PEGAR MAIS DOIS CANOS DE ÁGUA . EM UM DELES COLOCAREMOS ALGUNS OBJETOS
EM QUAL DELES ÁGUA PASSA COM MAIOR FACILIDADE ?
NIQUEL CROMO COBRE OBSERVE O BRILHO DAS DUAS LÂMPADAS
COBRE NIQUEL CROMO ALGUNS MATERIAIS OFERECEM MAIOR OU MENOR RESISTÊNCIA À PASSAGEM DA CORRENTE ELÉTRICA.
A ESTAS RESISTÊNCIAS DAMOS O NOME DE Resistência Específica OU Resistividade , REPRESENTADA PELA LETRA GREGA ρ.
CONCLUSÃO MAIOR O COMPRIMENTO DO CONDUTOR – MAIOR A RESISTÊNCIA MAIOR A SEÇÃO DO CONDUTOR – MENOR A RESISTÊNCIA A RESISTÊNCIA DEPENDE DO MATERIAL
As observações realizadas permitem escrever a seguinte relação: R s ρ = ONDE: R - Resistência elétrica do condutor ( Ω ); ρ - Resistividade do condutor (Ω .mm2/m ); l- Comprimento do condutor ( m) e s - Seção do condutor (mm2). Tabela
Alumínio Bronze Carbono Chumbo Cobre Constantan Estanho Ferro Latão 0,0292 0,067 50,00 0,22 0,0162 0,000005 0,115 0,096 0,067 Manganina Mercúrio Níquel Ouro Prata Platina Tungstênio Zinco 0,48 0,96 0,087 0,024 0,0158 0,106 0,055 0,056 RESISTIVIDADE DOS MATERIAIS MATERIAL MATERIAL ρ ρ
Sumário Magnetismo Eletromagnetismo
Magnetismo Alguns materiais encontrados na natureza possuem a capacidade de atrair materiais ferrosos, este fenômeno é conhecido com Magnetismo. Isto é possível em função de terem em sua estrutura o alinhamento de suas moléculas (que possuem capacidades magnéticas).
Magnetismo O alinhamento das moléculas faz com que seja multiplicada as “forças”, aumentando a capacidade de atração dos materiais ferrosos. Esta “força” recebe o nome de campo magnético e é representada através de linhas de forças que possuem convencionalmente como sentido de “orientação” (fluxo magnético) o direcionamento do Norte para o Sul.
Magnetismo CAMPO MAGNÉTICO O espaço ao redor do ímã, em que há a atuação das forças magnéticas, é chamado de campo magnético. Em 1820, Hans Christian Örsted, físico e químico dinamarquês, conseguiu demonstrar que o fenômeno magnético é gerado quando todos, ou a maior parte dos elétrons, provocam uma força que denominamos magnética como produto do movimento, ao girarem em um mesmo sentido, ao redor do seu núcleo atômico. Assista à animação a seguir e observe os detalhes sobre o campo magnético.
Magnetismo Vamos entender melhorar como funciona o campo magnético a partir dos ímãs. Os ímãs são corpos que, devido ao movimento dos elétrons, apresentam duas regiões de características magnéticas distintas, denominadas polos magnéticos. Em uma das extremidades podemos ver o polo Norte (N) e, na outra, o polo Sul (S).
Magnetismo Vamos entender melhorar como funciona o campo magnético a partir dos ímãs. Os efeitos de atração ou repulsão entre dois ímãs, ou de atração de um ímã sobre os materiais ferrosos, ocorrem devido à existência do campo magnético.
Magnetismo Obs.: Os polos Norte e Sul gerados em função do alinhamento das moléculas nunca poderá ser separado um do outro, caso um material magnético (imã) seja cortado (dividido/quebrado) será gerado em cada uma das partes de um novo polo Norte e Sul.
Magnetismo LINHAS DE FORÇAS MAGNÉTICAS Para facilitar o estudo do campo magnético, admite-se a existência de linhas de indução magnética ao redor do ímã. São linhas invisíveis, mas que podem ser percebidas colocando-se um ímã sob uma lâmina de vidro e espalhando limalha de ferro sobre ela. As limalhas se orientam conforme as linhas de força magnética.
Magnetismo PROPRIEDADES DAS LINHAS DE INDUÇÃO As linhas de indução magnética são o resultado de uma curva fechada, partindo do polo norte do ímã, passando pelo ar ou por outro meio condutor até chegar ao polo sul, de onde regressa ao polo norte por meio do corpo do ímã; As linhas de indução não se cruzam, ao contrário, elas se repelem, porque procuram se separar uma das outras o máximo possível; As linhas de indução magnética concentram-se nos polos do imã, razão pela qual obtemos maior força magnética nas imediações dos polos.
Magnetismo PROPRIEDADES DAS LINHAS DE INDUÇÃO Na imagem a seguir, podemos observar o comportamento das linhas de força se propagando no ar ou em materiais ferrosos. Quando colocamos um material condutor na trajetória das linhas de força, observamos que elas tendem a prosseguir em sua trajetória através do metal, e não através do ar, uma vez que os metais lhes proporcionam um caminho mais fácil.
Magnetismo FLUXO DE INDUÇÃO MAGNÉTICA Em um ímã, o fluxo da indução magnética é a quantidade total de linhas de indução magnética que constituem seu campo magnético. É representado graficamente pela letra grega φ (lê-se: “fi”). O fluxo da indução magnética é uma grandeza e, como tal, pode ser medida. No Sistema Internacional de Medidas (SI), sua unidade de medida é o Weber (Wb). No Sistema Centímetro Grama Segundo (CGS) de medidas, sua unidade é o Maxwell (Mx). Quando um condutor é submetido a um campo magnético e este varia do valor máximo a zero no tempo de um segundo, provocando aparecimento de uma DDP de um volt entre os terminais do condutor, dizemos que o fluxo magnético é de um Weber.
Magnetismo DENSIDADE DO FLUXO MAGNÉTCO A densidade do fluxo da indução magnética é o número de linhas de indução magnética que atravessam uma seção transversal do campo magnético de área unitária, ou seja, um centímetro quadrado. A densidade do fluxo é representada graficamente pela letra maiúscula B. Sua unidade de medida no sistema SI é o Tesla (T) e, no CGS, é o Gauss (G).
Eletromagnetismo CAMPO MAGNÉTICO DO CONDUTOR Vimos que cargas elétricas em repouso geram ao seu redor um campo elétrico. Uma corrente elétrica em um condutor cria à sua volta, além do campo elétrico, um campo magnético. Este campo é justificado devido ao fluxo ordenado de elétrons e pode ser comprovado ao aproximar uma bússola a um condutor que está sendo percorrido por uma corrente elétrica. As linhas de força do campo magnético, que passam por um condutor, são circunferências concêntricas em um plano perpendicular ao condutor, como você pôde observar na figura.
Eletromagnetismo Capacidade de geração de um fluxo magnético (Magnetismo) através da corrente elétrica. Um condutor elétrico sujeito a uma corrente elétrica possui como força resultante a formação de um campo magnético que envolverá este condutor em sua circunferência. O sentido das linhas de força segue a regra da mão direita como visto abaixo:
Eletromagnetismo Este campo resultante é em função da corrente elétrica, logo, se tivermos corrente contínua o campo magnético será fixo, caso a corrente elétrica seja alternada o campo magnético será pulsante (variável). O eletromagnetismo pode ser compreendido melhor quando observamos o funcionamento de indutores, assim uma solenoide pode ser a melhor maneira de representar este fenômeno.
Eletromagnetismo REGRAS DO ELETROMAGNETISMO Campo magnético em um condutor retilíneo: Você pode estar se perguntando: qual é o sentido de deslocamento das linhas de indução magnética do campo magnético? Para responder a essa pergunta, vamos utilizar a regra da mão direita, conforme mostra a figura a seguir. Quando envolvemos o condutor com a mão direita, como mostrou a figura, o polegar indica o sentido da corrente elétrica que está percorrendo o fio. Enquanto isso, os demais dedos estão dobrados envolvendo o condutor e indicando o polo norte magnético gerado pela corrente elétrica.
Eletromagnetismo CAMPO MAGNÉTICO EM UMA ESPIRA CIRCULAR Uma espira percorrida por uma corrente origina um campo magnético semelhante ao do ímã. Assim, o polo norte é aquele no qual as linhas de indução magnética saem e o polo sul é aquele em que as linhas entram.
Eletromagnetismo CAMPO MAGNÉTICO EM UMA BOBINA Para obter campos magnéticos de maior intensidade a partir da corrente elétrica, basta enrolar o condutor em forma de espiras, constituindo assim uma bobina. Dessa forma, podemos observar, na imagem a seguir, que a intensidade do campo magnético será ampliada na mesma proporção de espiras. Podemos concluir, então, que a intensidade do campo magnético de uma bobina depende da corrente que percorre o condutor e do número de voltas de espiras. https://www.youtube.com/watch?v=0llWCbvhN2Y&t=1s
Eletromagnetismo O poder do campo magnético – Casos e Relatos Na siderúrgica Campo Jordão, o operador principal de um equipamento de soldagem, Miguel, teve um problema cardíaco e precisou colocar um marca-passo. O equipamento de soldagem tinha a função de soldar, sem falhas, chapas de 10 mm de espessura por 2000 mm de comprimento. Devido à grande espessura das chapas a serem soldadas, a corrente atingia o valor de 70.000 A. Com essa corrente, o campo magnético gerado era capaz de apagar temporariamente os monitores dos computadores usados para o monitoramento da soldagem que estavam a cinco metros do equipamento. Por causa disso, como medida de segurança, pois havia risco à saúde do funcionário. Este foi realocado da sua função, já que o campo magnético no local poderia afetar o funcionamento de seu marca-passo.
Sumário Eletrônica Analógica:  Diodos  Fontes de Alimentação  Transistores  Amplificadores Operacionais  Tiristores
Unidades de medidas elétricas Em seu dia a dia, certamente você utiliza unidades de medidas que expressam quantidades imensas ou minúsculas. Por exemplo, o dispositivo que serve para armazenamento de informações ou dados, chamado de pendrive. Os primeiros pendrives tinham pouca capacidade de memória, na ordem de quilobytes (1 kb = 1.000 byte), atualmente os dispositivos comercializados apresentam capacidade de memória de vários gigabytes (1 Gb = 1.000.000.000 byte). Por isso, para comprar um pendrive, é importante compreender o significado desses prefixos usados nas unidades de medidas de capacidade de memória.
Unidades de medidas elétricas A conversão entre esses prefixos permite representar os valores das grandezas elétricas com números mais fáceis de se trabalhar. Por exemplo, fazer operações matemáticas ou mesmo escrever em um relatório o valor de uma resistência elétrica de 10.000 Ω é complicado em razão da quantidade de zeros. Uma maneira mais fácil de representar e usar em cálculos esse mesmo valor é fazendo a conversão para um múltiplo, como 10 kΩ ou 10 k. Nesta figura temos um resistor expresso em um múltiplo: Resistor expresso em um múltiplo
Unidades de medidas elétricas Conversão de base numérica Em nossas rotinas, todas as operações matemáticas são feitas usando os números decimais ou em potência de base dez. Na automação, são utilizados sistemas numéricos que empregam potências com outras bases, como: 2 (binário) e 16 (hexadecimal). A tabela a seguir mostra a equivalência entre valores em cada base numérica.
Unidades de medidas elétricas
Unidades de medidas elétricas BASE DECIMAL O sistema decimal compreende dez algarismos numéricos: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 9. A composição dos números pode ser em: unidades, dezenas (dez unidades), centenas (cem unidades), milhares (mil unidades) etc. Embora a base dez tenha o nome decimal, não existe o algarismo 10. O número 10 é composto pelos algarismos 1 e 0.
Unidades de medidas elétricas BASE BINÁRIA É um sistema numérico cuja base é 2 e é composto apenas pelos algarismos 0 e 1. A base binária é utilizada para representar qualquer dispositivo que tenha dois estados lógicos (ligado/desligado, aberto/fechado), como circuitos eletrônicos que utilizam valores de corrente ou tensão como nível lógico, sendo que o algarismo 1 significa ligado (nível lógico alto) e o algarismo 0 significa desligado (nível lógico baixo). Veja na figura a seguir.
Unidades de medidas elétricas Você Sabia??? Todo computador utiliza a base binária para representar programas, textos e vídeos, formados por sequências compostas pelos estados lógicos 0 e 1. Em sistemas eletrônicos, o dígito binário 0 ou 1 é chamado de bit, e um conjunto de 8 bits é uma informação denominada de byte. A capacidade de memória do computador é medida em byte.
Unidades de medidas elétricas CONVERSÃO ENTRE UM VALOR DECIMAL PARA BINÁRIO A conversão de um número do sistema decimal para o binário é feita dividindo-se sucessivamente cada dígito decimal por 2, até que o último quociente seja 1. Os restos obtidos das divisões e o último quociente compõem o número binário, expressando o valor do bit mais significativo (2𝑛 ) para o menos significativo (20 ), sendo que “n” significa o número de divisões, como mostra a próxima figura.
Unidades de medidas elétricas CONVERSÃO ENTRE UM VALOR BINÁRIO PARA DECIMAL A conversão de um número do sistema binário para o sistema decimal é efetuada multiplicando-se cada dígito binário pela potência de 2, a qual deve ser iniciada pelo menos significativo (20 ) e, depois, deve-se ir incrementando a potência de base 2 conforme a quantidade de números binários. A figura a seguir mostra a conversão de um número binário 10011 para decimal, cujo algarismo mais significativo deve ser multiplicado pela base 24 .
Unidades de medidas elétricas BASE HEXADECIMAL É um sistema numérico, cuja base é 16, composto por uma sequência de algarismos e letras, como 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E e F. A tabela a seguir mostra, na primeira linha, os algarismos da base hexadecimal e, na segunda linha, a equivalência com os números da base decimal. Por essa equivalência, a letra A hexadecimal representa o número 10 do sistema decimal, da mesma forma que a letra D representa o número 13.
Unidades de medidas elétricas CONVERSÃO ENTRE UM VALOR DECIMAL PARA HEXADECIMAL A conversão de um número do sistema decimal para o sistema hexadecimal é efetuada dividindo-se sucessivamente cada dígito decimal por 16, até que o último quociente seja um valor menor que 16. Os restos obtidos das divisões e o último quociente compõem o número hexadecimal, expressando o valor do bit mais significativo (16𝑛 ) para o menos significativo (160 ), sendo que n significa a quantidade de divisões. Veja a próxima figura.
Unidades de medidas elétricas CONVERSÃO ENTRE UM VALOR HEXADECIMAL EM DECIMAL A conversão de um número do sistema hexadecimal para o sistema decimal é efetuada multiplicando-se cada dígito binário pela potência de 16, a qual deve ser iniciada pelo menos significativo (160 ) e, depois, deve-se ir incrementando potências de base 16 de acordo com a quantidade de números hexadecimais. A próxima figura mostra a conversão de um número hexadecimal 1D6 para decimal, em que o algarismo mais significativo deve ser multiplicado pela base 162 .
Unidades de medidas elétricas A seguir, assista ao vídeo que mostra como converter unidades de medidas de grandezas elétricas: https://youtu.be/cRC3-BB-1aA
Unidades de medidas elétricas Cuidados na conversão de unidades elétricas Nos projetos de circuitos eletrônicos, são efetuados muitos cálculos para especificar os valores das grandezas elétricas, como tensão, corrente, resistência e potência. Por exemplo, para adequar sinais elétricos de uma medição, o técnico deve calcular os valores de resistência elétrica dos resistores necessários para inserir no circuito eletrônico. Supondo que o valor da resistência encontrado no cálculo foi de 1.500 Ω e, ao fazer a conversão para comprar um valor disponibilizado comercialmente, o técnico cometeu um erro, convertendo o valor para 15 kΩ, sendo que o correto era 1,5 kΩ. Nesse caso, a possibilidade de o circuito não funcionar corretamente é grande, pois houve um erro de especificação do valor da resistência elétrica do resistor usado, conforme mostra o próximo quadro.
Diodos O que são diodos? Os diodos são componentes eletrônicos que externamente apresentam dois terminais para ligação elétrica e internamente são construídos a partir de materiais semicondutores. A estrutura interna dos diodos é constituída por duas partes, uma positiva (tipo P) e outra negativa (tipo N), conforme mostra a figura.
Diodos Para entender como funciona um diodo, primeiro precisamos saber o que é um material semicondutor e como é desenvolvida a propriedade de condução elétrica nesses materiais. Os materiais semicondutores mais empregados na produção de componentes eletrônicos são o germânio e o silício, que são elementos químicos que têm quatro elétrons na última camada eletrônica. Observe a próxima figura.
Diodos Em seu estado natural, esses materiais não conduzem eletricidade, mas podem ter sua condutividade elétrica modificada, em um processo conhecido como dopagem, que é o adicionamento de átomos de elementos químicos específicos dentro da sua estrutura eletrônica, por exemplo: ● Adicionando à estrutura do silício um elemento químico como o fósforo (P), que tem mais de quatro elétrons, produzimos um semicondutor do tipo N. ● Adicionando à estrutura do silício um elemento químico, como o Índio (In), que tem menos de quatro elétrons na última camada, produzimos um semicondutor do tipo P.
Diodos A figura a seguir mostra a estrutura interna de alguns blocos de silício, sendo um puro (3a) e outros dois em que foram adicionados o elemento químico fósforo (P), como é possível ver na coluna b da figura, e o elemento químico índio (In), como é possível ver na coluna c da figura.
Diodos No bloco de silício em que foi adicionado o elemento fósforo (P) com cinco elétrons, temos um material semicondutor do tipo N; no silício em que foi adicionado o elemento índio (In) com três elétrons, temos um material semicondutor do tipo P. Quando unimos esses dois materiais que foram alterados eletronicamente, construímos uma junção do tipo PN, que é usada para construir componentes semicondutores como o diodo, conforme mostra a figura.
Diodos Nos diodos, a região da junção com material do tipo P é chamada de anodo (A) e a região com material do tipo N de catodo (C). Essas camadas ficam no interior do componente e são conectadas em terminais metálicos, como mostra a figura a seguir.
Diodos Quando conectamos os terminais do diodo a uma fonte de tensão elétrica, ocorre uma recombinação de elétrons na junção. Dependendo da polaridade da tensão aplicada aos terminais, o diodo permite ou não a passagem das cargas elétricas. Como consequência da circulação das cargas, o diodo também permite estabelecer a passagem da corrente elétrica no circuito, como é possível ver nesta figura.
Diodos Ao conectar o terminal do tipo P (o anodo) ao polo positivo da fonte de tensão e o terminal do tipo N (o catodo) ao polo negativo da fonte de tensão, atesta-se que o diodo está em polarização direta. Nessa condição, as cargas elétricas fluem pela junção e há condução de corrente elétrica. Observe a próxima figura.
Diodos Ao conectar o terminal do tipo P (o anodo) ao polo negativo da fonte de tensão e o terminal do tipo N (o catodo) ao polo positivo da fonte de tensão, atesta-se que o diodo está em polarização reversa. Nesse caso, as cargas elétricas se recombinam na junção PN, tornando o material isolante e bloqueando a condução da corrente elétrica, conforme mostra esta figura.
Diodos Características dos diodos Nos circuitos eletrônicos, é possível encontrar uma variedade muito grande de componentes diodos. Vamos conhecer três modelos mais empregados nos circuitos industriais: ● Diodo retificador ● Diodo zener ● Diodo emissor de luz (LED – light emitting diode) Para reconhecer cada um deles nos circuitos eletrônicos ou nos desenhos técnicos, é preciso identificar algumas de suas características, como o encapsulamento, a simbologia e a polaridade.
Diodos ENCAPSULAMENTO O encapsulamento está relacionado à forma e ao tipo de material que compõem a cobertura externa de um componente eletrônico. A maioria dos diodos apresenta formatos cilíndricos com os terminais de contato localizados em cada uma das extremidades. Quanto ao revestimento externo, a grande maioria dos diodos costuma ser opaca, com exceção de alguns diodos do tipo zener e do tipo emissores de luz. A próxima figura mostra como é o encapsulamento dos diodos retificador, zener e LED.
Diodos SIMBOLOGIA Os diodos apresentam simbologias parecidas. Reconhecer rapidamente as simbologias que são usadas facilita o reconhecimento do componente e a sua função no circuito eletrônico. A figura a seguir mostra as simbologias para os três diodos: retificador, zener e LED, conforme a norma IEEE 315.
Diodos POLARIDADE Os terminais dos diodos apresentam polaridades, que é a forma como os terminais do componente devem ser conectados nos circuitos eletrônicos. Essa é uma característica importante que o técnico deve observar tanto nas montagens como nas medições, a fim de assegurar que o componente execute a sua função e evite danos durante o seu funcionamento. Nos diodos, temos o anodo (A) e o catodo (C), que têm polaridades que devem ser observadas tanto na montagem como nas medições efetuadas nos circuitos eletrônicos.
Diodos POLARIDADE Normalmente, nos diodos retificador e zener, é possível identificar o terminal do catodo (C) pela marca estampada no extremo do encapsulamento. Nos LEDs, o terminal do catodo (C) é identificado pelo chanfro no corpo ou pelo terminal mais curto, como é apresentado na figura a seguir.
Diodos Identificando os diodos por seus códigos Na maioria das vezes, o modelo dos diodos retificador e zener são reconhecidos pelo código que está estampado em seu encapsulamento, como o da figura a seguir, por exemplo, o diodo 1N5404. Os LEDs não apresentam nenhum código estampado e sua identificação é feita pelo seu encapsulamento, que pode ser colorido, translúcido ou transparente.
Diodos Aplicação dos diodos O funcionamento e a aplicação dos diodos são determinados pelos tipos de materiais semicondutores que foram utilizados em sua fabricação. Dessa forma, os diodos podem ser aplicados como retificadores, como reguladores de tensão ou para emitirem luz. Veja, a seguir, um pouco mais sobre as aplicações dos diodos em circuitos eletrônicos.
Diodos RETIFICAÇÃO A energia utilizada pela bateria de seu telefone celular é fornecida por um dispositivo carregador, que transforma a corrente alternada da tomada em uma corrente contínua. Nos dispositivos carregadores, são utilizados diodos retificadores, que permitem a passagem da corrente elétrica em um sentido e bloqueiam no sentido contrário. Assim, a corrente alternada que tem pulsos positivos e negativos, após passar pelo circuito retificador, mantém apenas os pulsos positivos. Em alguns circuitos retificadores, os diodos podem ser conectados a outros diodos iguais para formarem um circuito chamado “ponte retificadora”, conforme mostra a figura a seguir.
Diodos RETIFICAÇÃO No projeto de circuitos retificadores, é importante conhecer a tensão de polarização direta (Vf – que é a tensão entre os terminais quando o diodo está em polarização direta), tensão reversa repetitiva de pico ou de polarização reversa (VRRM ou Vr – que é a tensão entre os terminais quando o diodo está em polarização reversa) e a corrente média de polarização direta ou corrente direta (IF(AV) , Idc ou If – que é a corrente entre os terminais quando o diodo está em polarização direta) do diodo. Caso os valores de Vr e If sejam ultrapassados durante a utilização, o componente poderá ser danificado e será necessária a sua substituição por outro que suporte os valores de tensão e corrente do circuito em que o diodo está sendo utilizado.
Diodos RETIFICAÇÃO Alguns diodos retificadores apresentam respostas mais rápidas às variações do fluxo das cargas elétricas, mas não suportam intensidade elevada de corrente elétrica. Esses são chamados de diodos de sinais e são utilizados em aplicações em que há variação rápida de sinais, como circuitos de tratamento de sinais de sensores.
Diodos REGULAÇÃO Em algumas etapas dos circuitos eletrônicos, a tensão aplicada deve ser diferente da tensão principal que foi aplicada em todo o circuito. Esse ajuste no valor de tensão dos circuitos eletrônicos é chamado de regulação e são utilizados os diodos zener, conectados em polarização reversa. O diodo também é usado em circuitos para estabilizar a tensão de saída em fontes de energia. Nos projetos de circuitos de regulação, é importante conhecer o valor da tensão zener (Vz) e a potência do diodo. Essas informações podem ser encontradas no catálogo do fabricante. A figura a seguir mostra um circuito regulador de tensão em que foi utilizado um diodo zener com Vz de 5,1 V. Esse circuito tem uma tensão de entrada (Vin) de 12 V e o diodo zener regula a tensão da saída (Vout), mantendo sempre igual ao valor da tensão zener (Vz) de 5,1 V.
Diodos REGULAÇÃO
Diodos REGULAÇÃO
Diodos SINALIZAÇÃO LUMINOSA Você já deve ter percebido que em muitos equipamentos eletrônicos de sua casa há uma sinalização luminosa que indica quando o aparelho está ligado ou desligado, como a TV, por exemplo. Essa sinalização é feita por diodo emissores de luz (LEDs). A cor da luz dos LEDs está relacionada ao elemento químico adicionado na sua estrutura eletrônica e do encapsulamento utilizado em sua fabricação. No projeto de sinalização com LEDs, é importante conhecer o valor da tensão de polarização direta (Vf) e a corrente direta (If) para que os LEDs não se danifiquem. A figura a seguir mostra um televisor em que foi utilizado um LED azul para sinalizar quando o aparelho está ligado.
Diodos Outros tipos de diodos Existem outros tipos de diodos, como os fotodiodos, que são aplicados em diversos equipamentos industriais e residenciais. A maioria dos fotodiodos encontrados no mercado apresenta o mesmo formato que o diodo emissor de luz, mas seu encapsulamento é produzido com material translúcido (cor cinza escuro). A polaridade dos seus terminais (positiva e negativa) é a mesma de um LED normal e o símbolo usado para representar esse componente nos diagramas eletrônicos apresenta uma pequena diferença em relação aos LEDs comuns. A figura a seguir mostra o aspecto construtivo e a simbologia e polaridade de um fotodiodo.
Diodos Outros tipos de diodos Os fotodiodos são componentes sensíveis aos sinais eletromagnéticos, como a luz visível e a luz denominada de não visível (raios infravermelhos). A principal aplicação dos fotodiodos é como elemento sensor para detectar a presença de sinais luminosos em barreiras de segurança ópticas, em sensores de presenças de produtos e também nos sinais emitidos pelo controle remoto de televisores e outros aparelhos eletrônicos. Assista ao vídeo a seguir, que apresenta as características de alguns diodos e como podemos fazer o reconhecimento dos diodos nos desenhos e nos circuitos eletrônicos industriais. https://youtu.be/972gp3DhPjk
Transistor O que é um transistor? Em casa, você deve ter equipamentos eletrônicos, como aparelho de TV, forno micro-ondas, aparelho de som ou smartphones. Internamente, esses equipamentos têm em seus circuitos componentes eletrônicos. Um deles é o transistor, que nos circuitos desempenha funções como acionamentos, controles e amplificação de sinais elétricos. O transistor é um componente fabricado com material semicondutor dos tipos P e N, os mesmos encontrados em diodos. A figura a seguir apresenta alguns modelos de transistores que estão presentes na maioria dos equipamentos eletrônicos que temos em nossas casas.
Transistor Estrutura básica de um transistor Basicamente, um transistor é composto de três camadas intercaladas de material semicondutor dos tipos positivo (P) e negativo (N). As camadas externas são mais largas e constituídas de igual material semicondutor, enquanto que a camada interna é bem mais fina e construída de material semicondutor diferente do das camadas externas. A figura a seguir mostra como é a estrutura interna de um transistor.
Transistor Estrutura básica de um transistor As junções formadas pela intercalação das camadas de material semicondutor dos tipos P ou N permitem a formação de dois tipos distintos de transistor, denominados de NPN e PNP. No transistor do tipo NPN, as duas camadas externas são compostas por material semicondutor do tipo N e a camada central é formada por material do tipo P. Já no transistor PNP, as duas camadas externas são compostas por material semicondutor do tipo P e a camada central é formada por material do tipo N. Os dois tipos de transistores têm a mesma funcionalidade nos circuitos eletrônicos e a diferença entre eles está relacionada à forma como eles são conectados no circuito. Na literatura técnica, os transistores do tipo bipolares são referenciados pela sigla BJT, que significa bipolar junction transistor (em tradução livre, transistor de junção bipolar).
Transistor Estrutura básica de um transistor Cada uma das camadas do transistor é conectada a um terminal metálico que permite a interligação desse semicondutor ao circuito eletrônico. Esses terminais têm denominações específicas, como coletor (C), emissor (E) e base (B). O terminal coletor (C) tem a função de coletar as cargas elétricas que circulam pelo circuito eletrônico e estão entrando no transistor. O terminal emissor (E) tem a função de emitir as cargas elétricas que circulam pelo circuito eletrônico, na saída do transistor. Já a base (B) é o terminal conectado na camada mais fina e central do componente – é essa camada que permite o controle do fluxo de corrente elétrica entre as camadas do coletor e do emissor, como mostra a figura a seguir.
Transistor Como funciona o transistor Os transistores funcionam nos circuitos eletrônicos controlando o fluxo das cargas elétricas em seu interior. Esse controle é feito a partir da aplicação de uma pequena corrente elétrica (IB) ao terminal da sua base (B), cuja intensidade é controlada por um resistor Rb, como é possível ver na figura a seguir.
Transistor Características dos transistores Nos circuitos eletrônicos, é possível encontrar grande variedade de transistores. Para reconhecer cada um deles nos circuitos eletrônicos ou nos desenhos técnicos, é preciso saber identificar algumas de suas características básicas, como simbologia e encapsulamento.
Transistor SIMBOLOGIA Os transistores PNP e NPN apresentam simbologias muito similares, com diferença apenas no sentido da seta entre os terminais da base e o emissor. No transistor NPN, a seta aponta para o emissor; no transistor PNP, a seta aponta para a base, conforme mostra a figura a seguir.
Transistor ENCAPSULAMENTOS Os transistores são construídos por meio de uma grande variedade de formatos de encapsulamentos, conforme a capacidade de dissipação de calor e de acordo com as especificações determinadas pelo fabricante. A figura a seguir apresenta alguns tipos de encapsulamentos de transistores encontrados no mercado.
Transistor Aplicações dos transistores Os transistores podem ser usados em diferentes aplicações industriais, como em retificadores, comutadores, reguladores e amplificadores. Conheceremos um pouco mais sobre uma dessas aplicações típicas dos transistores em circuitos eletrônicos de equipamentos de automação, que é o seu uso como chave eletrônica. Os transistores apresentam dois comportamentos distintos: conduzir ou não conduzir corrente elétrica. Esses dois estados se configuram como saturado (chave fechada, operando com corrente máxima para o circuito) e em corte (chave aberta, corrente nula para o circuito).
Transistor Aplicações dos transistores Um exemplo de circuito que representa a utilização do transistor operando como chave pode ser observado no circuito a seguir. Quando o sinal na base está abaixo de um valor projetado, o transistor não permite a passagem de cargas elétricas entre emissor e coletor – nessa condição, ele está em corte (chave aberta). Quando o sinal na base está de acordo com um valor projetado, o transistor então permite a passagem de cargas elétricas entre emissor e coletor – nessa condição, ele está saturado (chave fechada).
Transistor Testando o transistor O transistor é largamente utilizado em circuitos eletrônicos, por isso, às vezes, ele pode apresentar alguns defeitos funcionais. Entretanto, com a utilização de um multímetro na escala de diodo, é possível executar alguns testes para avaliar o seu funcionamento, como o teste de continuidade. Para esse teste, podemos considerar o transistor como sendo dois diodos ligados entre si, conforme é possível ver na figura a seguir.
Transistor TESTES DE CONTINUIDADE O teste de continuidade consiste em conectar as ponteiras de um multímetro aos terminais de um transistor e identificar se as cargas elétricas circulam pelo componente. Assim, para testar um transistor NPN, as ponteiras do instrumento devem ser conectadas de forma diferente em relação ao transistor PNP.
Transistor TESTES DE CONTINUIDADE Testes de continuidade em transistor NPN: para fazer o teste de continuidade em um transistor tipo NPN, cuja base é positiva (P), deve-se conectar a ponteira vermelha do multímetro ao terminal de base; a outra ponteira deve ser conectada ao terminal emissor e depois ao terminal coletor – nas duas situações, deve-se observar a condução normal das cargas elétricas pela indicação do multímetro. Invertendo as ponteiras do multímetro, conectando a ponteira preta na base, não deverá haver condução para os outros dois terminais. As imagens a seguir mostram como fazer o teste em transistor NPN.
Transistor TESTES DE CONTINUIDADE Testes de continuidade em transistor NPN:
Transistor TESTES DE CONTINUIDADE Testes de continuidade em transistor PNP: já para um transistor PNP, o teste é o mesmo, mas com os terminais invertidos. Como a base é o do tipo N, a ponteira preta do multímetro, quando conectada ao terminal de base, deverá conduzir para os dois outros terminais. Quando conectamos a ponteira vermelha do multímetro à base, não deverá haver condução para os outros terminais. As imagens a seguir mostram como fazer o teste em transistor PNP.
Transistor TESTES DE CONTINUIDADE Testes de continuidade em transistor PNP:
Transistor Outros tipos de transistores Além do transistor do tipo BJT, existem outros modelos com aplicações importantes nos circuitos eletrônicos, como transistores JFET, MOSFET e IGBT. Conheceremos algumas características desses transistores. JFET Os transistores de efeito de campo de junção – JFET (junction field effect transistor) –, também conhecidos como transistores unipolares, são compostos por duas regiões de mesmo material (tipos P ou N), eletricamente interligadas denominadas porta (G – gate). Entre essas regiões, é interposto um material de tipo inverso ao gate, no qual são acoplados dois terminais: o dreno (D – drain) e a fonte (S – source).
Transistor Outros tipos de transistores JFET Os transistores de efeito de campo de junção – JFET (junction field effect transistor) –, também conhecidos como transistores unipolares, são compostos por duas regiões de mesmo material (tipos P ou N), eletricamente interligadas denominadas porta (G – gate). Entre essas regiões, é interposto um material de tipo inverso ao gate, no qual são acoplados dois terminais: o dreno (D – drain) e a fonte (S – source). O controle de corrente que atravessa seus terminais é realizado por um sinal elétrico de tensão aplicado ao terminal gate. A figura a seguir mostra a estrutura interna de um transistor JFET, com suas duas configurações NPN e PNP.
Transistor Outros tipos de transistores MOSFET O transistor de efeito de campo – MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor) – apresenta diversas qualidades, entre as quais se destacam a baixa perda de potência e a capacidade de operação em circuitos de altas frequências. A figura a seguir mostra a estrutura de um transistor MOSFET, NPN e PNP, com seus três terminais (gate, drain e source), sendo a corrente entre os terminais drain e source dependente da tensão aplicada à porta gate.
Transistor Outros tipos de transistores IGBT O transistor bipolar de porta isolada – IGBT (insulated gate bipolar transistor) – são transistores recomendados para aplicações em circuitos que exigem a comutação de cargas de alta corrente em altas frequências (utilização como chave eletrônica), pois reúnem a facilidade de acionamento dos MOSFET com a capacidade de chaveamento dos transistores bipolares. A figura a seguir mostra uma comparação entre o transistor IGBT e os transistores bipolar e MOSFET.
Transistor Outros tipos de transistores IGBT Geralmente, o transistor IGBT é utilizado no controle de potência em aplicações industriais. A figura a seguir mostra o esquema eletrônico básico de um inversor de frequência, que é um equipamento utilizado para o acionamento e para o controle de velocidade de motores elétricos trifásicos. Note a utilização dos transistores IGBT no chaveamento da carga.
Transistor Agora, veremos na prática o transistor operando como chave, a identificação de seus terminais e a simbologia aplicada nos circuitos eletrônicos. Este vídeo mostra um transistor acionando uma lâmpada 12 V e alguns instrumentos medindo os sinais elétricos envolvidos no funcionamento do componente eletrônico. https://youtu.be/xqFDstEr9Cs
Tiristores O que são tiristores? Os motores elétricos são os equipamentos que movimentam a grande maioria das máquinas empregadas nas instalações industriais. Os controles de parada e partida e o ajuste de velocidade desses motores podem ser feitos com chaves mecânicas ou com circuitos eletrônicos construídos com componentes do tipo tiristores. Os tiristores são componentes semicondutores formados por camadas de materiais semicondutores dos tipos P ou N, que externamente apresentam dois ou mais terminais para ligação elétrica. Observe, na figura a seguir, a estrutura e o aspecto físico de tiristores.
Tiristores Os principais tipos de tiristores são o SCR (diodo de silício controlado), o TRIAC (triodo para corrente alternada) e o DIAC (diodo para corrente alternada). Esta figura mostra como são feitas as distribuições das junções PN em alguns modelos de tiristores de uso industrial.
Tiristores Características dos tiristores Os tiristores são encontrados em circuitos que fazem o controle e o acionamento de sistemas elétricos, como aquecimento com resistências, partida e parada suave de motores e controle de velocidade de máquinas elétricas. Para reconhecer cada um desses componentes nos desenhos técnicos e compreender a função que eles desempenham nos circuitos eletrônicos, devemos saber identificar algumas características básicas dos principais tipos de tiristores, como a simbologia, a identificação dos terminais, o tipo de encapsulamento e a respectiva polaridade de conexão nos circuitos eletrônicos.
Tiristores SIMBOLOGIA E TERMINAIS Os tiristores apresentam suas próprias simbologias para cada um de seus diferentes tipos. Como técnico, você precisa reconhecer cada um desses tiristores nos desenhos eletrônicos, por meio de simbologias específicas. A figura a seguir mostra as simbologias para os três principais tipos de tiristores: o SCR tem três terminais identificados por A (anodo), C ou K (catodo) e um terminal G (gatilho ou gate); o TRIAC tem dois terminais chamados de A1 e A2 (anodo 1 e anodo 2) ou MT1 e MT2 (terminal principal 1 e terminal principal 2) e um terminal G (gatilho ou gate); e o DIAC tem dois terminais indicados, que na maioria das vezes têm a mesma indicação dos terminais do TRIAC (A1 e A2 ou MT1 e MT2).
Tiristores ENCAPSULAMENTO Os tiristores apresentam diversos tipos de encapsulamento, os quais estão relacionados ao valor de potência que o tiristor deve suportar. Os mais comuns usam formatos retangulares com os terminais de contato localizados em uma das extremidades. Quanto ao revestimento externo, a grande maioria dos tiristores costuma ser opaco. A próxima figura mostra como é o encapsulamento dos tiristores SCR, TRIAC e DIAC, que são os mais comuns.
Tiristores POLARIDADE NO SCR No tiristor SCR, o terminal anodo (A) é a entrada de corrente elétrica, enquanto que o terminal catodo (K) é a saída. Esses terminais são os que conduzem grande quantidade de cargas elétricas (terminais de potência), enquanto o terminal gate ou gatilho (G) controla o acionamento desse componente. Quando um sinal adequado de corrente é aplicado no terminal gate, o SCR é chaveado (disparado) e a corrente circula do terminal anodo para o terminal catodo. Observe a próxima figura. Observe um tiristor SCR inserido em um circuito eletrônico em que se observa a circulação da corrente alternada pelos terminais A e K. Durante o semiciclo positivo, o SCR está polarizado diretamente e conduz corrente elétrica. Durante o semiciclo negativo, o SCR está polarizado reversamente e bloqueia a condução da corrente elétrica.
Tiristores POLARIDADE NO SCR
Tiristores POLARIDADE NO TRIAC O tiristor TRIAC também tem um terminal de controle gate (G), que, ao receber um sinal adequado, permite a passagem de corrente elétrica entre os outros dois terminais de potência (A1 e A2 ou MT1 e MT2). Porém, diferentemente do SCR, esse componente permite a circulação da corrente elétrica em ambos os sentidos em seus terminais. O terminal de potência A1 é considerado o terminal de referência para identificar o terminal gate. A figura a seguir mostra um tiristor TRIAC inserido em um circuito eletrônico em que se observa a circulação de corrente alternada em ambos os sentidos pelos terminais A1 e A2, em um circuito eletrônico.
Tiristores POLARIDADE NO TRIAC
Tiristores O DIAC tem apenas dois terminais (A1 e A2 ou MT1 e MT2) e ambos são de potência. Além do fato de não apresentar um terminal de controle, seus terminais de potência são bidirecionais, permitindo a circulação de corrente alternada em ambos os sentidos. Nesta figura, observe como conectar um tiristor DIAC em um circuito eletrônico, em que se observa a possibilidade de inversão entre terminais A1 e A2 sem alterar o funcionamento do componente no circuito.
Tiristores Identificando os tiristores por seus códigos Na maioria das vezes, o modelo do tiristor pode ser reconhecido pelo código que está estampado em seu encapsulamento, como o SCR TIC116, o TRIAC BTA12 e o DIAC DB3, mostrados a seguir.
Tiristores Neste próximo vídeo, você aprenderá como reconhecer os tiristores. https://youtu.be/_rP_9BZfEkk
Tiristores Aplicação dos tiristores O funcionamento e a aplicação dos tiristores está relacionado a seus aspectos construtivos, por exemplo, o tipo e a quantidade de elemento químico adicionado à sua estrutura eletrônica e também pela forma de distribuição das junções PN na construção do componente. Dessa forma, os tiristores SCR são aplicados principalmente no acionamento e no controle de velocidade de motores elétricos; os TRIACs e os DIACs são aplicados no controle de potência sobre resistências de aquecimento, no controle de potência em circuitos de iluminação (dimmers) etc.
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Excel Básico Nova Apresentação Excel Básico.pptx

  • 1.
  • 2.
    Sumário Estrutura da Matéria: Átomo  Molécula  Cargas Elétricas  Condutores e isolantes
  • 3.
    Matéria O estudo damatéria e sua composição é fundamental para a compreensão da teoria eletrônica. Por isso, estudaremos o arranjo físico das partículas que compõem o átomo e a maneira como essas partículas se comportam. Isso facilitará muito o estudo dos fenômenos que produzem a eletricidade. Composição da matéria: é tudo aquilo que nos cerca e que ocupa um lugar no espaço. Ela se apresenta em porções limitadas que recebem o nome de corpos. Estes podem ser simples ou compostos.
  • 4.
    Matéria Observação: existem coisascom as quais temos contato na vida diária que não ocupam lugar no espaço, não sendo, portanto, matéria. Exemplos desses fenômenos são o som, o calor e a eletricidade. Corpos simples são aqueles formados por um único átomo. São também chamados de elementos. O ouro, o cobre, o hidrogênio são exemplos de elementos. Corpos compostos são aqueles formados por uma combinação de dois ou mais elementos. São exemplos de corpos compostos o cloreto de sódio (ou sal de cozinha) que é formado pela combinação de cloro e sódio, e a água, formada pela combinação de oxigênio e hidrogênio A matéria e, consequentemente, os corpos compõem-se de moléculas e átomos
  • 5.
    Molécula Conceito: é amenor partícula em que se pode dividir uma substância de modo que ela mantenha as mesmas características da substância que a originou. Exemplo: Tomemos como exemplo uma gota de água: se ela for dividida continuamente, tornar- se-á cada vez menor, até chegarmos à menor partícula que conserva as características da água, ou seja, a molécula de água. Veja, na ilustração a seguir, a representação de uma molécula de água.
  • 6.
    Molécula As moléculas seformam porque, na natureza, todos os elementos que compõem a matéria tendem a procurar um equilíbrio elétrico.
  • 7.
    Átomo Conceito: é amenor partícula em que se pode dividir um elemento e que, ainda assim, conserva as propriedades físicas e químicas desse elemento. Observação: Os átomos são tão pequenos que, se forem colocados 100 milhões deles um ao lado do outro, formarão uma reta de apenas 10 mm de comprimento. Existem átomos de materiais como o cobre, o alumínio, o neônio, o xenônio, por exemplo, que já apresentam o equilíbrio elétrico, não precisando juntar-se a outros átomos. Esses átomos, sozinhos, são considerados moléculas também.
  • 8.
    Átomo Estrutura: é formadopor uma parte central chamada núcleo e uma parte periférica formada pelos elétrons e denominada eletrosfera. É muito parecida com a do sistema solar, sendo que, os prótons e os nêutrons compõem o núcleo enquanto os elétrons giram em torno deste em orbitais formando a eletrosfera. Fique ligado: O núcleo é constituído por dois tipos de partículas - os prótons, com carga positiva, e os nêutrons, que são eletricamente neutros.
  • 9.
    Átomo Aplicando a umátomo a quantidade apropriada de energia sob a forma de calor, luz, pressão, etc., ele poderá liberar ou capturar partículas elétricas. Os elementos diferenciam- se uns dos outros pela quantidade de elétrons em órbita e pelo número de prótons e nêutrons no núcleo. Os átomos normais têm o mesmo número de elétrons e de prótons.
  • 10.
    Átomo Os elétrons nãose movem todos na mesma direção em torno do núcleo, mas em diferentes órbitas. Existe grande número de órbitas, relativamente próximas, que são chamadas de camadas.
  • 11.
    Átomo Quando a órbitamais externa não está completamente preenchida, o elemento (átomo) tem a capacidade de libertar elétrons livres que forem submetidos à tensão. Neste caso, o átomo não exerce grande força de atração sobre os elétrons da última camada, permitindo que o elétron que esteja sobrando, se desprenda e passe para outro átomo que esteja com falta de elétrons.
  • 12.
    Átomo Alguns átomos têmtodas as camadas completamente cheias. Esses elementos são chamados de inertes, porque são incapazes de ceder um elétron ou de recebê-lo de outros átomos. Exemplo: átomo de Neônio. O seu número atômico é 10, e possui 10 elétrons e 10 prótons; a última camada contém 8 elétrons, portanto está completa.
  • 13.
    Átomo Por outro lado,o átomo de Flúor tem apenas 7 elétrons na última camada, por isso o flúor é um elemento ativo; e não inerte.
  • 14.
    Átomo No seu estadonatural, o átomo possui o número de prótons igual ao número de elétrons. Nessa condição, dizemos que o átomo está em equilíbrio ou eletricamente neutro. O átomo está em desequilíbrio quando tem o número de elétrons maior ou menor que o número de prótons. Esse desequilíbrio é causado sempre por forças externas que podem ser magnéticas, térmicas ou químicas. O átomo em desequilíbrio é chamado de íon. O íon pode ser negativo ou positivo. Os íons negativos são os ânions e os íons positivos são os cátions.
  • 15.
    Átomo Veja, no vídeoa seguir, como podemos representá-los:
  • 16.
  • 17.
    Condutores Elétricos Os condutoreselétricos são todos os materiais que conduzem eletricidade, ou seja, que permitem a livre movimentação dos elétrons. Encontramos os condutores elétricos nas máquinas elétricas, componentes eletroeletrônicos, baterias, etc., como fios, conectores e botões. Estes condutores são responsáveis por conduzir a eletricidade necessária ao funcionamento das máquinas.
  • 18.
    Condutores Elétricos Vamos conheceralguns exemplos? Obs.: Lembre-se de que todo material metálico possui excelente capacidade de condução elétrica.
  • 19.
    Materiais Isolantes Contrário aoscondutores elétricos, os materiais isolantes não permitem a passagem de eletricidade. São utilizados como barreiras de proteção contra choques elétricos, revestimentos dos fios, cabos elétricos e ferramentas, luvas de proteção, solados de botas de segurança, conectores de cerâmica para uso em serviços com eletricidade, etc.
  • 20.
  • 21.
  • 22.
  • 23.
  • 24.
    Cargas Elétricas Quando doiscorpos contêm cargas idênticas, isto é, ambas positivas ou ambas negativas, e com a mesma intensidade, diz-se que os corpos têm cargas iguais. Quando outros dois corpos contêm cargas diferentes, isto é, um corpo é positivo enquanto o outro é negativo, diz-se que eles apresentam cargas opostas.
  • 25.
    Cargas Elétricas A leidas cargas elétricas pode ser enunciada da seguinte forma: Cargas iguais se repelem, cargas opostas se atraem. A propriedade existente nas cargas que produz esse fenômeno é chamada Força Eletrostática. A unidade de carga elétrica e o Coulomb. Coulomb = 6,28 x 1018 elétrons.
  • 26.
    Potencial Elétrico É acapacidade que cargas elétricas tem de se atraírem, ou se repelirem de acordo com a força elétrica estabelecida entre elas. O potencial elétrico existente em um determinado ponto é definido pela intensidade do campo elétrico e pela distância que a mesma se encontra deste campo. O potencial elétrico pode ser calculado com a seguinte equação:
  • 27.
    Diferença de Potencial(DDP) É sinônimo de tensão elétrica, grandeza fundamental para o estudo da eletrodinâmica. Em termos práticos, a DDP é a força capaz de deslocar os elétrons de um ponto de maior potencial elétrico para outro de menor potencial. A unidade de medida da tensão elétrica é o Volt (V), em homenagem a Alessandro Volta, e esta grandeza elétrica é medida com o auxílio de um instrumento de medidas elétricas chamado de voltímetro. A DDP pode ser calculada com a seguinte equação:
  • 28.
    Diferença de Potencial(DDP) Portanto, quando se afirmar que uma tomada de energia elétrica residencial tem tensão de 220 V, declara-se que a diferença de potencial elétrico entre a fase (220 V) e o neutro (0 V) é de 220 V. Outro exemplo prático e usual é quando você se refere à tensão elétrica de uma pilha comum de 1,5 V em que, entre os terminais positivo e negativo, há uma diferença de potencial de 1,5 V.
  • 29.
    Sumário 1- Conceitos deEletricidade  Corrente elétrica • Corrente contínua (CC) • Corrente alternada (CA)  Tensão elétrica  Potência elétrica  Frequência  Resistência elétrica  Capacitância  Indutância  Impedância 2 - Instrumentos de medição 3 – Lei de OHM
  • 30.
    A mágica daeletricidade
  • 31.
    Corrente Elétrica A eletricidadeestá presente diariamente em nossa vida, seja na forma de um relâmpago seja no simples ato de ligar uma lâmpada. À nossa volta fluem cargas elétricas que produzem luz, som, calor. Para entender como são obtidos tais efeitos é preciso, em primeiro lugar, compreender o movimento das cargas elétricas e suas particularidades.
  • 32.
    Corrente Elétrica Conceito: Acorrente elétrica consiste em um movimento orientado de cargas, provocado pelo desequilíbrio elétrico (ddp) entre dois pontos. A corrente elétrica é a forma pela qual os corpos eletrizados procuram restabelecer o equilíbrio elétrico. A proposição básica de um circuito elétrico é a de mover ou transferir cargas através de um percurso especificado. A este movimento de cargas dá-se o nome de Corrente Elétrica.
  • 33.
    Corrente Elétrica Você conheceuma pilha? A pilha possui polos positivo e negativo e, quando ligada a algum tipo de carga, é estabelecida uma corrente elétrica que parte do polo negativo para o polo positivo. Contudo, este é um conhecimento relativamente recente. Durante muito tempo, os estudiosos da eletricidade consideraram que o fluxo ocorria do terminal positivo para o terminal negativo, sentido que hoje chamamos de convencional.
  • 34.
    Corrente Elétrica Fique Ligado:Para que haja corrente elétrica, é necessário que haja ddp e que o circuito esteja fechado. Logo, pode-se afirmar que existe tensão sem corrente, mas nunca existirá corrente sem tensão. Isso acontece porque a tensão orienta as cargas elétricas
  • 35.
    Corrente Elétrica A correnteelétrica, normalmente, é representada pela letra I nas equações e manuais de equipamentos elétricos. Sua unidade de medida é o Ampères, “A”. Para medir essa grandeza, utiliza-se um instrumento chamado amperímetro. Veja, a seguir, a imagem do visor de um amperímetro de painel. Você percebeu o “til” (~) abaixo do “A” na imagem anterior? Isso quer dizer que este é um medidor de corrente alternada. Existem dois tipos de corrente, a corrente alternada (CA), em inglês Alternating Current (AC); e a corrente contínua (CC), em inglês Direct Current (DC)
  • 36.
    Corrente Elétrica Como qualqueroutra unidade de medida, a unidade da corrente elétrica tem múltiplos e submúltiplos adequados a cada situação. Veja a tabela a seguir:
  • 37.
    Corrente Contínua A correntecontínua é oriunda de pilhas ou baterias, fontes que produzem corrente contínua e possuem uma polaridade definida, ou seja, um lado positivo e outro negativo. A corrente contínua apresenta sempre o mesmo sentido, o valor pode ser pulsante ou constante. A corrente pulsante varia o valor de acordo com pulsos; já a constante não varia ao longo do tempo. Este comportamento é mostrado nas imagens ao lado.
  • 38.
  • 39.
    Corrente Alternada Diferentemente dacorrente contínua, a corrente alternada oscila ao longo do tempo, muda de sentido positivo para negativo, e vice-versa, de acordo com a frequência, que é a quantidade de oscilações ou o número de ciclos que a corrente completa em um segundo. Um ciclo é contabilizado a partir do zero, passando pelo máximo positivo, pelo máximo negativo, até chegar novamente ao zero. O valor da corrente alternada está sempre variando, conforme a onda mostrada na figura ao lado.
  • 40.
  • 41.
    Curiosidade Os equipamentos industriaissão ligados à rede elétrica das unidades produtivas, onde são alimentados por uma tensão de corrente alternada. Temos, como exemplo: os tornos, fresadoras, compressores, máquinas de soldar, etc. A corrente elétrica é produzida pelas hidrelétricas, como vimos anteriormente, e possui vasta aplicação nos motores elétricos trifásicos, aparelhos fundamentais na indústria. Para que haja corrente em um circuito, é preciso ter um esforço que dê início ao processo. Neste sentido, a tensão elétrica é a grandeza que impulsiona o movimento da corrente.
  • 42.
    Tensão Elétrica Conceito: Tensãoelétrica, força eletromotriz ou diferença de potencial é a força que faz com que os elétrons se movimentem em um material condutor. Se a corrente elétrica é o fluxo de elétrons, a tensão é o que faz com que se manifeste uma corrente elétrica em um material condutor. Quando entre dois pontos de um condutor, existe uma diferença entre as concentrações de elétrons, existe uma tensão ou diferença de potencial (D.D.P). Logo se pode definir como a força que age nos elétrons. Neste caso se estabelece entre os dois pólos uma diferença de potencial (ddp), fazendo com que as cargas negativas (elétrons) se desloquem do pólo negativo para o pólo positivo.
  • 43.
  • 44.
    Tensão Elétrica Essa grandezatem como unidade de medida o Volt (V). O instrumento utilizado para efetuar a medição de tensão elétrica é o voltímetro. Observe a imagem do visor de um voltímetro a seguir. Você percebeu o “traço” (–) abaixo do “V” na imagem anterior? Isso quer dizer que este é um instrumento para medição de tensão contínua. Esta é uma informação importante e sempre vem no corpo dos instrumentos analógicos, pois serve para indicar ao usuário sobre o tipo de grandeza que o aparelho pode medir.
  • 45.
    Tensão Elétrica Como qualqueroutra unidade de medida, a unidade de medida de tensão (volt) também tem múltiplos e submúltiplos adequados a cada situação. Veja tabela a seguir:
  • 46.
  • 47.
  • 48.
    Resistência Elétrica Resumo: anteriormente,você aprendeu que para haver tensão, é necessário que haja uma diferença de potencial entre dois pontos. Aprendeu também, que corrente elétrica é o movimento orientado de cargas provocado pela ddp. Ela é a forma pela qual os corpos eletrizados procuram restabelecer o equilíbrio elétrico. Para que haja corrente elétrica, além da ddp, é preciso que o circuito esteja fechado. Por isso, você viu que existe tensão sem corrente, mas não é possível haver corrente sem tensão. Agora, vamos entender a resistência elétrica.
  • 49.
    Resistência Elétrica Conceito: Resistênciaelétrica é a oposição que um material apresenta ao fluxo de corrente elétrica. Todos os dispositivos elétricos e eletrônicos apresentam certa oposição à passagem da corrente elétrica. A resistência dos materiais à passagem da corrente elétrica tem origem na sua estrutura atômica. Para que a aplicação de uma ddp a um material origine uma corrente elétrica, é necessário que a estrutura desse material permita a existência de elétrons livres para movimentação
  • 50.
    Resistência Elétrica Por outrolado, nos materiais cujos átomos não liberam elétrons livres entre si com facilidade, a corrente elétrica flui com dificuldade, porque a resistência elétrica desses materiais é grande. Quando os átomos de um material liberam elétrons livres entre si com facilidade, a corrente elétrica flui facilmente através dele. Nesse caso, a resistência elétrica desses materiais é pequena.
  • 51.
    Resistência Elétrica Portanto, aresistência elétrica de um material depende da facilidade ou da dificuldade com que esse material libera cargas para a circulação. O efeito causado pela resistência elétrica tem muitas aplicações práticas em eletricidade e eletrônica. Ele pode gerar, por exemplo, o aquecimento no chuveiro, no ferro de passar, no ferro de soldar, no secador de cabelo. Pode gerar também iluminação por meio das lâmpadas incandescentes. A resistência elétrica é medida em Ohms (Ω). O aparelho responsável por sua medição é o ohmímetro, veja na imagem a seguir o visor de um ohmímetro.
  • 52.
  • 53.
    Resistência Elétrica A tabelaa seguir mostra os múltiplos do ohm, que são os valores usados na prática
  • 54.
    Resistência Elétrica Fatores queinfluenciam na resistência elétrica de um condutor. Em nossa casa, usamos muitos equipamentos que dependem da energia elétrica disponível nas tomadas para funcionar. Quando ligados, ocorre a circulação de uma corrente elétrica da tomada de energia até o equipamento por meio de fios condutores. Essa circulação da corrente elétrica está relacionada com algumas características construtivas dos fios utilizados, como o comprimento, a área da seção transversal, o material do qual o condutor é feito e a temperatura no condutor. Essas características físicas influenciam na capacidade de conduzir as cargas elétricas, por isso são chamadas de resistência elétrica de um condutor.
  • 55.
    Resistência Elétrica RELAÇÃO COMPRIMENTOX RESISTÊNCIA Observe a figura a seguir que mostra fios condutores nos quais o tipo do material, a área da seção transversal e a temperatura são os mesmos. A única diferença é o comprimento dos fios. Então, observe que temos o aumento do valor da resistência elétrica de acordo com o aumento do comprimento do condutor, pois as cargas elétricas precisam percorrer distâncias maiores para circular entre a estrutura atômica do material condutor.
  • 56.
    Resistência Elétrica RELAÇÃO ÁREAX RESISTÊNCIA Agora observe a próxima figura. Temos fios condutores nos quais o tipo do material, o comprimento e a temperatura são os mesmos. A única diferença neste caso é a área da seção transversal. Então, observe que temos a diminuição do valor da resistência elétrica de acordo com o aumento da área da seção transversal do condutor, pois as cargas elétricas encontram mais espaços livres para circular na estrutura atômica do material condutor.
  • 57.
    Resistência Elétrica RELAÇÃO ÁREAX RESISTÊNCIA Agora observe a próxima figura. Temos fios condutores nos quais o tipo do material, o comprimento e a temperatura são os mesmos. A única diferença neste caso é a área da seção transversal. Então, observe que temos a diminuição do valor da resistência elétrica de acordo com o aumento da área da seção transversal do condutor, pois as cargas elétricas encontram mais espaços livres para circular na estrutura atômica do material condutor.
  • 58.
    Resistência Elétrica O quesão resistores? Muitas tarefas diárias ficaram mais simples de serem realizadas devido ao uso dos equipamentos elétricos, como aquecer a água do banho com o chuveiro, gerar calor para passar roupas com o ferro elétrico e secar os cabelos com ar quente do secador. Mas você sabia que todos esses equipamentos dependem de um componente chamado resistor?
  • 59.
    Resistência Elétrica O resistoré um componente construído com materiais (níquel, cromo, carbono, filme metálico ou óxido-metálico) cujas propriedades de conduzir a corrente elétrica não são tão boas quanto as dos materiais condutores. Sua finalidade nos sistemas elétricos é controlar a passagem da corrente elétrica em um determinado ponto de um circuito ou converter a energia elétrica que circula no equipamento em energia térmica, processo chamado de efeito Joule. A figura a seguir mostra um chuveiro elétrico que utiliza um resistor que tem a função de aquecer a água, transformando a energia elétrica em energia térmica (efeito Joule).
  • 60.
  • 61.
    Resistência Elétrica Tipos deresistores Os resistores podem ser divididos em dois grupos: os resistores fixos, que têm um único valor inalterado, e os resistores variáveis, que permitem que seu valor seja ajustado manualmente, por um movimento mecânico. RESISTOR FIXO É aquele que tem um único valor de resistência determinado pelo fabricante – não é possível alterar esse valor durante a aplicação. Os resistores fixos podem ser encontrados nos circuitos eletrônicos, em chuveiros e estufas elétricas. A figura a seguir mostra um exemplo de resistor fixo construído com fio metálico enrolado sobre um material cerâmico e as simbologias mais aplicadas para representá-lo nos desenhos eletrônicos. O resistor fixo é dotado de dois terminais e não tem uma polaridade positiva ou negativa, por isso pode ser instalado em qualquer posição no circuito eletrônico.
  • 62.
    Resistência Elétrica RESISTOR AJUSTÁVEL Éaquele que permite variar o valor da resistência elétrica dentro de uma faixa e os limites do ajuste podem ser visualizados no corpo do componente ou em documentos que são fornecidos pelos fabricantes (datasheet). Os resistores ajustáveis (ou variáveis) presentes em equipamentos eletrônicos são chamados de potenciômetro ou trimpot e executam funções de controle, como volume de um rádio, velocidade de um ventilador, brilho de uma lâmpada e outros. O ajuste no valor da resistência do resistor é feito por botão giratório, por parafuso com fenda ou por uma barra deslizante. Na próxima figura temos diferentes exemplos de resistores variáveis, como potenciômetro e trimpot, juntamente com os tipos de símbolos que são utilizados em circuitos eletrônicos.
  • 63.
  • 64.
    Resistência Elétrica RESISTÊNCIA NOMINAL Éo valor da resistência elétrica especificada pelo fabricante, expresso em ohms (Ω), e em valores numéricos padronizados e estabelecidos pela norma IEC 63 (Comissão Eletrotécnica Internacional). Observe, nesta figura, um resistor de cerâmica que tem valor nominal da resistência de 27 Ω, estampado no corpo do componente.
  • 65.
    Resistência Elétrica VALOR DETOLERÂNCIA É uma faixa percentual que indica a variação possível no valor da resistência elétrica (decorrente do processo de fabricação) que o resistor pode apresentar em relação ao valor padronizado da resistência nominal. Essa faixa de tolerância indica que o valor nominal pode variar para mais ou para menos. Por exemplo, a figura a seguir mostra um resistor de fio com valor nominal de 22 Ω, que apresenta uma tolerância de 5%. Espera-se que o valor apresentado por este resistor seja de 22 Ω ± 1,1 Ω. Portanto, se este resistor estiver em perfeito estado, o valor nominal da sua resistência elétrica deve estar na faixa de 20,9 Ω e 23,2 Ω.
  • 66.
    Resistência Elétrica DISSIPAÇÃO NOMINALDE POTÊNCIA A passagem da corrente elétrica por um resistor produz a conversão de parte da energia elétrica em energia térmica. O resistor deve ser capaz de transferir essa energia térmica para fora de seu corpo, para limitar o seu aquecimento e evitar que seja danificado pelo excesso de temperatura. A capacidade de transferir essa energia térmica para fora de seu corpo é chamada de dissipação de potência e está relacionada com o tamanho físico do componente. Na próxima figura, você pode observar dois resistores com tamanhos diferentes – o da esquerda apresenta maior área de dissipação térmica em comparação ao da direita, permitindo assim maior liberação de calor interno para o ambiente.
  • 67.
  • 68.
    Resistência Elétrica Código decores para resistores fixos Nas placas eletrônicas que são usadas em sistemas de automação industrial, podemos encontrar vários tipos de resistores fixos que não têm o valor da resistência escrito numericamente em seu corpo. Nesses componentes, tanto os valores da resistência quanto da tolerância estão especificados no seu corpo por meio de faixas coloridas, compostos por um código de cor. Na próxima figura, temos como relacionar as faixas de cores do resistor com a tabela do código de cores. Observe que o resistor apresenta quatro faixas coloridas (verde, azul, preto e cinza) em seu corpo e a leitura deve iniciar sempre na extremidade com mais faixas. As duas primeiras faixas representam o valor da resistência (verde = 5; azul = 6); a terceira é um fator multiplicador (preto = x1); e a quarta e última faixa (prata = ± 10%) indica a tolerância do valor da resistência. Conforme o código de cores, esse resistor apresenta o valor de resistência de 56 Ω com tolerância de ± 10%.
  • 69.
  • 70.
  • 71.
  • 72.
    Resistência Elétrica RESISTOR EMCIRCUITOS ELETRÔNICOS Nas placas internas dos controladores eletrônicos industriais, são utilizados muitos resistores de filme de carbono com a finalidade de limitar a corrente elétrica em um circuito ou adequar o valor da tensão elétrica da fonte, conforme a necessidade das diferentes etapas do circuito do controlador. Observe, nesta figura, um resistor de filme de carbono em aplicação no circuito eletrônico.
  • 73.
    Resistência Elétrica RESISTOR PARAAQUECIMENTO DE LÍQUIDOS Nos processos industriais automotivos, químicos e farmacêuticos, diversos produtos, como óleos, água e solventes necessitam de aquecimento para participarem de etapas específicas do processo produtivo. Esses produtos passam por equipamentos aquecedores construídos com resistores elétricos blindados. A figura a seguir mostra exemplos de resistores elétricos blindados que são utilizados em processos de aquecimento de indústrias químicas.
  • 74.
    Resistência Elétrica RESISTOR PARAAQUECIMENTO DE EQUIPAMENTOS Nos processos industriais, como petroquímicos, refinarias de petróleo e indústria de celulose, alguns equipamentos, como motores, extrusora e estufas necessitam de aquecimento de suas estruturas metálicas para operarem adequadamente com os produtos específicos dos seus processos. Nesses equipamentos, são instalados um exemplo de resistor elétrico blindado que é utilizado em extrusoras de instalações petroquímicas.
  • 75.
    Potência Elétrica Quando umequipamento elétrico está funcionando, ele está realizando trabalho por um determinado tempo. Isso é o que chamamos de potência elétrica. A potência é medida em Watt (W), sendo também o produto resultante da corrente pela tensão. Conforme o site da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), no Brasil, há diversas tensões nominais secundárias de distribuição. As tensões secundárias são aquelas usadas para atendimento a residências, comércios e pequenas indústrias.
  • 76.
    Potência Elétrica A potênciaelétrica é a capacidade de um equipamento produzir algum tipo de trabalho (mecânico, térmico, luminoso ou outros), a partir da energia elétrica. A lâmpada elétrica produz um trabalho luminoso utilizando a energia elétrica. A figura a seguir mostra a embalagem de uma lâmpada que apresenta a potência elétrica (17 W) utilizada para transformar energia elétrica em energia luminosa.
  • 77.
    Potência Elétrica Relação entrepotência e trabalho elétrico: Você já percebeu que alguns elevadores são mais rápidos do que outros? Por que isso acontece? Os elevadores mais rápidos contam com motores mais potentes, que executam o trabalho em menor tempo e, por isso, deslocam-se mais rapidamente. A potência elétrica é uma grandeza física que relaciona o trabalho feito com o tempo necessário para sua execução. A grandeza potência elétrica é identificada pela letra P (maiúscula) e sua unidade de medida é o watt, simbolizada pela letra W (maiúscula).
  • 78.
    Potência Elétrica Vamos assistiragora a um vídeo que mostra a identificação da potência elétrica em equipamentos. (Link: https://youtu.be/Z7jAdXsubEU).
  • 79.
    Indutância A indutância éuma grandeza verificada no componente elétrico chamado indutor, bobina ou enrolamento.
  • 80.
    Indutância As bobinas, quenada mais são que condutores enrolados em torno de um núcleo que, quando percorridos por uma corrente, gera um campo magnético. A bobina pode ser chamada de indutor. Este nome é atribuído porque, ao gerar um campo magnético, ela acaba por induzir corrente nos enrolamentos vizinhos. Esse fenômeno é denominado de autoindução.
  • 81.
    Indutância A tensão geradapor autoindução tem polaridade oposta à tensão que é aplicada aos seus terminais. Por isso, essa tensão é denominada de força contra eletromotriz ( f.c.e.m.), sendo a capacidade de se opor às variações da corrente denominada de indutância. Observe, na imagem, que a polaridade do campo magnético gerado pelo indutor é determinada por meio do sentido do enrolamento e sentido da corrente elétrica.
  • 82.
    Capacitância É a grandezaque determina a capacidade de um determinando material armazenar cargas elétricas. Sua unidade é o farad (F). Mas o que é o capacitor? É o componente elétricos onde se verifica mais comumente a propriedade da capacitância. Ele é composto de lâminas condutoras isoladas entre si, chamadas de placas, e por um dielétrico (elemento isolante). As cargas são armazenadas nas placas sob forma de um capo elétrico.
  • 83.
    Capacitância Além de serviremcomo armazenadores de energia, os capacitores têm outras aplicações. Como exemplo, eles constituem elementos vitais nos circuitos, com os quais sintonizamos os receptores de rádios. Outro exemplo, os capacitores microscópicos formam os bancos de memórias dos computadores. Os campos elétricos nestes minúsculos dispositivos são significativos não só pela energia armazenada, mas também, pela informação “liga/desliga” que a presença, ou ausência deles, proporciona. Os capacitores se apresentam em uma grande variedade de tamanhos e formas, conforme pode ser visto a seguir:
  • 84.
    Capacitância Em um diagramaelétrico ou eletrônico, a simbologia utilizada para representar o capacitor é mostrada na figura seguinte. O capacitor polarizado à direita poderá armazenar cargas, desde que seja respeitada a sua polaridade. Pode-se perceber que sua simbologia é inspirada na sua arquitetura, ou seja, duas placas condutoras correspondendo aos dois traçados paralelos e um vazio entre eles, correspondendo ao dielétrico.
  • 85.
    Capacitância Para se carregarum capacitor, deve-se coloca-lo em um circuito elétrico que contenha uma bateria. A figura a seguir, mostra, à sua esquerda: uma chave S, um capacitor C e os fios de ligação que conectam os componentes à bateria B.
  • 86.
    Impedância A impedância éa oposição à passagem de corrente elétrica CA que um dado elemento ou circuito impõe, cuja unidade é o ohm. A resistência, contribui com sua resistência elétrica para o tal efeito, já capacitores e indutores contribuem com uma propriedade chamada reatância. A reatância é dependente da frequência. Para o indutor, a relação é diretamente proporcional, ou seja, o aumento da frequência CA faz com que a reatância também suba.
  • 87.
    Temperatura Para medir atemperatura, os termômetros são colocados em contato térmico com o sistema cuja temperatura se deseja medir. O termômetro de uso cotidiano utiliza um líquido como substância termométrica. Quando a temperatura varia, o líquido dilata ou contrai, permitindo atribuir à cada altura, um número na escala escolhida, o que indicará a temperatura correspondente. As escalas termométricas mais utilizadas são: celsius, fahrenheit e kelvin.
  • 88.
    Umidade Podemos medir aumidade de várias maneiras diferentes, mas a umidade relativa é a mais comum. Porém, para entendermos a umidade relativa, é preciso compreender a umidade absoluta.  Umidade absoluta: é a massa de vapor d’água dividida pela massa de ar seco em um volume de ar a uma temperatura específica. Quanto mais quente o ar, mais água ele comporta.  Umidade relativa: é a razão entre a umidade absoluta atual e a maior umidade absoluta possível (que depende da temperatura). Quando os instrumentos indicam umidade relativa de 100% isso quer dizer que o ar está totalmente saturado, com vapor d’água e, não podendo conter nem um pouco a mais de umidade, cria a possibilidade de chuva.
  • 89.
    Medição de GrandezasElétricas As grandezas precisam ser medidas e comparadas, para saber se o que foi definido teoricamente está dentro dos padrões aceitáveis. É sempre bom ler o manual de instruções para se ter um entendimento e um rendimento maior do aparelho e utilizá-lo da melhor maneira possível, para não haver distorções na medida e nem danificar o aparelho. Os aparelhos mais usuais em instalações elétricas são:
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    Medição de GrandezasElétricas Amperímetro: mede corrente elétrica. É ligado em série com o circuito;
  • 91.
    Medição de GrandezasElétricas Alicate amperímetro: Mede as grandezas elétricas como: tensão (Volt), corrente (Ampère) e resistência (Ohm). Alguns possuem escala de tensão que podem variar de 0 a 600V, escala de corrente de 2 a 600A, e resistência entre 200 a 20000Ω (Ohm). Pode ser digital ou analógico. A principal característica do alicate amperímetro é a forma como ele consegue medir a corrente que passa por um condutor sem o contato físico, ou seja, ele possui um transformador de ferrite nas garras de medição onde consegue captar o campo magnético gerado em torno do condutor, fazendo a amplificação e registrando o valor no visor.
  • 92.
    Medição de GrandezasElétricas VOLTÍMETRO O multímetro está na função voltímetro quando as seguintes opções são selecionadas: E ele é utilizado para fazer medição de tensão elétrica. Observe, nesta figura, como ajustar o multímetro para medir a tensão contínua. Observe, nesta figura, como ajustar o multímetro para medir a tensão contínua. Para medir a tensão alternada, como as que existem nas tomadas de energia de nossas casas, oprocedimento é o mesmo que foi apresentado para VCC. Basta girar a chave seletora para VCA.
  • 93.
    Medição de GrandezasElétricas Multímetro: Mede mais de uma grandeza, geralmente são três: tensão (Volt), corrente (Ampère) e resistência (Ohm). Como pode ser observado, na parte frontal do multímetro, temos o visor, seletor (com suas escalas) e, na parte inferior, as tomadas que servem para conectar as pontas de prova.
  • 94.
    Medição de GrandezasElétricas Partes de um Multímetro
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    Medição de GrandezasElétricas BORNES DE CONEXÃO NO MULTÍMETRO São os terminais destinados para ligar os conectores das pontas de prova. Geralmente, os multímetros têm três ou quatro bornes de conexão, identificados pela cor e pela unidade da grandeza elétrica a ser medida. A ponta de prova preta na maioria das medidas é conectada ao borne COM (comum), cuja cor também é preta. Já a ponta de prova vermelha é conectada ao borne correspondente à grandeza elétrica a ser medida, que pode ser tensão, corrente, resistência etc. A figura a seguir mostra osbornes disponíveis para conexão das pontas de provas.
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    Medição de GrandezasElétricas BORNES DE CONEXÃO NO MULTÍMETRO
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    Medição de GrandezasElétricas Fique por dentro: O modo de funcionamento tanto do Multímetro como do Alicate Amperímetro se dá através de um circuito eletrônico, alimentado por uma bateria de 9V.
  • 98.
    Medição de GrandezasElétricas Wattímetro: Mede a potência elétrica. O wattímetro é uma composição de dois medidores: voltímetro (mede a tensão elétrica) e amperímetro (mede a intensidade da corrente elétrica). Ele faz a medição de tensão e corrente, calcula e mostra o resultado expresso em potência na unidade Watt (W). Quanto aos tipos, os wattímetros podem ser encontrados como: 1) painel afixado em um painel elétrico ou 2) portátil para uso volante. Os tipos de escalas variam muito, visto que existem vários níveis de potência.
  • 99.
    Medição de GrandezasElétricas Terrômetro: Mede a resistividade da terra. É um instrumento robusto, pode ser encontrado no modelo digital ou analógico. O funcionamento é através da alimentação com pilhas ou baterias. O terrômetro possui conjunto de capacitor multiplicador de tensão, capaz de gerar uma tensão de até 15.000V. .
  • 100.
    Medição de GrandezasElétricas Frequencímetro: Mede a frequência da corrente nas redes elétricas de corrente alternada. Possui uma única escala de medida expressa na unidade Hertz. Isso porque nas redes de energia elétrica só existem dois valores padrões de frequência no mundo: 50Hz e 60Hz. No Brasil, o padrão adotado foi de 60Hz; na maioria dos países estrangeiros, o padrão adotado foi de 50Hz. Quanto aos tipos, o frequencímetro pode ser: eletrônico digital ou analógico de lâminas vibratórias. Os digitais podem ser encontrados nos modelos de uso manual, enquanto que os analógicos são fabricados nos modelos para fixação e painéis de comando de grupo geradores e subestações.
  • 101.
    Medição de GrandezasElétricas Megôhmetro: Mede a resistividade (resistência à passagem de corrente elétrica) dos materiais isolantes. Funciona por pilhas ou baterias e possui um conjunto de capacitores multiplicadores de tensão capazes de gerar tensão de até 1.600V. A referida tensão é ajustada conforme necessidade e injetada no material a ser testado, através da conexão dos cabos de prova do instrumento com o elemento a ser medido. O seu uso mais comum é na medição de isolamento nas instalações elétricas e máquinas elétricas com objetivo de detectar falhas de isolamento capaz de provocar uma fuga de corrente, potencializando acidentes com pessoas, animais ou provocar incêndio nas instalações.
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  • 103.
    Medição de GrandezasElétricas Link: https://www.youtube.com/watch?v=nvZcQSlsDcc&feature=youtu.be
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  • 105.
    Associação de Resistores Sabe-seque a resistência é o movimento oposto ao fluxo de corrente em um condutor, ou seja, a depender do arranjo desses resistores, a corrente terá o seu fluxo variante à tensão constante. Como deve ser o efeito desta associação em um circuito? Os circuitos elétricos podem apresentar dois ou mais resistores interligados em série, paralelo ou misto série-paralelo, ou ainda, em associações mais complexas. Devemos aprender a analisar tais circuitos para determinar e prever o efeito de um resistor, ou uma combinação de resistores no controle da corrente e tensão nos mais diversos circuitos elétricos.
  • 106.
    Associação em Série Associarresistores em série significa adicionar resistores de forma que exista apenas um ponto em comum entre dois resistores. Observe a fórmula, a seguir, onde Req significa resistor equivalente à associação dos resistores, como podemos ver no esquema representado.
  • 107.
    Associação em Paralelo Associarresistores em paralelo significa adicionar resistores, de forma que exista, ao menos, dois pontos em comum entre dois resistores. Existem dois métodos de fazer esta associação, os quais veremos a seguir. MÉTODO 1 Quando se tratar de mais de dois resistores associados em paralelo, utiliza-se a equação:
  • 108.
    Associação em Paralelo MÉTODO2 Quando se tratar de apenas dois resistores em paralelo, o resistor equivalente é determinado pelo produto dos dois resistores, dividido pela soma deles. Este resistor será calculado utilizando a equação abaixo e representado no esquema representado.
  • 109.
    Associação em Paralelo Emuma associação em paralelo de resistores, a resistência total ou equivalente será sempre menor do que o menor valor de resistência ôhmica associada ao circuito. Além de conhecermos os arranjos dos resistores, também calculamos os valores de tensão, corrente e resistência. Depois de vermos as funcionalidades da eletricidade, as formas de associação das resistências, vamos ver o efeito corrente, que circula dentro dos condutores nos circuitos elétricos existentes. Mas, será que o seu efeito é igual em qualquer tipo de circuito?
  • 110.
    Circuitos Elétricos O circuitoelétrico é o caminho projetado para permitir a passagem da corrente elétrica. Para qualquer aparelho ou máquina que usarmos, não importa quantos componentes ele tenha, do mais simples ao mais complexo e sofisticado, o princípio para a compreensão de circuitos elétricos é o mesmo. Para a melhor compreensão destes, podem ser divididos em série, paralelo ou misto.
  • 111.
    Circuito Série Um circuitoem série é uma associação de elementos ligados em sequência, de tal forma que a corrente que circula por um dos elementos é a mesma que circula em todos os elementos da associação.
  • 112.
    Circuito Série Para queisto ocorra, é necessário que se forme somente um caminho para a corrente do circuito. Desta forma, os elementos devem ser ligados com um terminal do elemento ao terminal do outro, e assim sucessivamente. No circuito da figura anterior, há somente um caminho para circular corrente, de forma que: No caso a tensão total, será formada pela soma das tensões em cada resistor, então:
  • 113.
    Circuito Paralelo Um circuitoparalelo é uma associação de elementos ligados em que a tensão elétrica (V), sobre um dos elementos, é a mesma em todos os elementos da associação (R1, R2, R3). Para que isso ocorra, é necessário que se conectem os terminais dos elementos ao mesmo potencial elétrico. A figura a seguir apresenta uma ligação de circuito ligado em paralelo.
  • 114.
    Circuito Paralelo No circuitoda figura anterior, há três caminhos para circular a corrente, de forma que: Neste caso, os resistores estão ligados à mesma diferença de potencial. Logo, tensão total é igual à tensão em V1, V2 e V3.
  • 115.
    Circuito Misto É ocircuito mais comumente encontrado, porque tem os dois tipos de associações, série e paralelo. Para determinar a resistência equivalente de um circuito misto, devemos identificar os tipos de associações e resolver em partes até obter o valor de somente uma resistência que, ligada à mesma fonte do circuito misto, terá a mesma corrente que circula no circuito.
  • 116.
    Lei de OHM Agoraque você viu o comportamento da tensão e da corrente nos circuitos em série, paralelo e misto, vamos aprender a calcular estas grandezas elétricas? Para isso, precisamos falar sobre as Leis de Ohm. Você sabe como elas influenciam no cotidiano das grandezas elétricas? Vamos conhecer então.
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    A V A V SE COLOCAR-MOS AMESMA RESISTÊNCIA NOS DOIS CIRCUITOS ... ? 50 V 100 V
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    VARIANDO A TENSÃOE MANTENDO A RESISTÊNCIA FIXA. A CORRENTE VARIA NA MESMA PROPORÇÃO A V A V 50 V 100 V 1 A 2 A
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    A V A V SE APLICAR-MOS AMESMA TENSÃO NOS DOIS CIRCUITOS E MUDARMOS A RESISTÊNCIA... ? 100 V 100 V
  • 123.
    MANTENDO A TENSÃOFIXA E VARIANDO A RESISTÊNCIA A CORRENTE VARIA NO SENTIDO OPOSTO A V A V R = 50Ω R = 100 Ω 2 A 1 A 100 V 100 V
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    QUANTO MAIOR ATENSÃO MAIOR A CORRENTE ELÉTRICA. QUANTO MAIOR A RESISTÊNCIA MENOR A CORRENTE ELÉTRICA. CONCLUSÃO
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    V I R PARA OBTER UM VALOR,BASTA COBRÍ-LO. V = R I LEI DE OHM
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    OBSERVE DOIS CANOS DEÁGUA. EM QUAL DELES A ÁGUA PASSA COM MAIOR FACILIDADE ?
  • 136.
    OBSERVE O BRILHODA LÂMPADA DO CONDUTOR LONGO
  • 137.
    QUANTO MAIOR OCOMPRIMENTO DO CONDUTOR MENOR A INTENSIDADE DE CORRENTE ELÉTRICA CIRCULANDO POR ELE.
  • 138.
    VAMOS PEGAR MAISDOIS CANOS DE ÁGUA . EM QUAL DOS DOIS CANOS A ÁGUA PASSA COM MAIOR FACILIDADE ?
  • 139.
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    QUANTO MAIOR ASEÇÃO DO CONDUTOR MAIOR A INTENSIDADE DE CORRENTE ELÉTRICA CIRCULANDO POR ELE.
  • 141.
    VAMOS PEGAR MAISDOIS CANOS DE ÁGUA . EM UM DELES COLOCAREMOS ALGUNS OBJETOS
  • 142.
    EM QUAL DELESÁGUA PASSA COM MAIOR FACILIDADE ?
  • 143.
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    COBRE NIQUEL CROMO ALGUNS MATERIAISOFERECEM MAIOR OU MENOR RESISTÊNCIA À PASSAGEM DA CORRENTE ELÉTRICA.
  • 145.
    A ESTAS RESISTÊNCIASDAMOS O NOME DE Resistência Específica OU Resistividade , REPRESENTADA PELA LETRA GREGA ρ.
  • 146.
    CONCLUSÃO MAIOR O COMPRIMENTODO CONDUTOR – MAIOR A RESISTÊNCIA MAIOR A SEÇÃO DO CONDUTOR – MENOR A RESISTÊNCIA A RESISTÊNCIA DEPENDE DO MATERIAL
  • 147.
    As observações realizadas permitemescrever a seguinte relação: R s ρ = ONDE: R - Resistência elétrica do condutor ( Ω ); ρ - Resistividade do condutor (Ω .mm2/m ); l- Comprimento do condutor ( m) e s - Seção do condutor (mm2). Tabela
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    Magnetismo Alguns materiais encontradosna natureza possuem a capacidade de atrair materiais ferrosos, este fenômeno é conhecido com Magnetismo. Isto é possível em função de terem em sua estrutura o alinhamento de suas moléculas (que possuem capacidades magnéticas).
  • 151.
    Magnetismo O alinhamento dasmoléculas faz com que seja multiplicada as “forças”, aumentando a capacidade de atração dos materiais ferrosos. Esta “força” recebe o nome de campo magnético e é representada através de linhas de forças que possuem convencionalmente como sentido de “orientação” (fluxo magnético) o direcionamento do Norte para o Sul.
  • 152.
    Magnetismo CAMPO MAGNÉTICO O espaçoao redor do ímã, em que há a atuação das forças magnéticas, é chamado de campo magnético. Em 1820, Hans Christian Örsted, físico e químico dinamarquês, conseguiu demonstrar que o fenômeno magnético é gerado quando todos, ou a maior parte dos elétrons, provocam uma força que denominamos magnética como produto do movimento, ao girarem em um mesmo sentido, ao redor do seu núcleo atômico. Assista à animação a seguir e observe os detalhes sobre o campo magnético.
  • 153.
    Magnetismo Vamos entender melhorarcomo funciona o campo magnético a partir dos ímãs. Os ímãs são corpos que, devido ao movimento dos elétrons, apresentam duas regiões de características magnéticas distintas, denominadas polos magnéticos. Em uma das extremidades podemos ver o polo Norte (N) e, na outra, o polo Sul (S).
  • 154.
    Magnetismo Vamos entender melhorarcomo funciona o campo magnético a partir dos ímãs. Os efeitos de atração ou repulsão entre dois ímãs, ou de atração de um ímã sobre os materiais ferrosos, ocorrem devido à existência do campo magnético.
  • 155.
    Magnetismo Obs.: Os polosNorte e Sul gerados em função do alinhamento das moléculas nunca poderá ser separado um do outro, caso um material magnético (imã) seja cortado (dividido/quebrado) será gerado em cada uma das partes de um novo polo Norte e Sul.
  • 156.
    Magnetismo LINHAS DE FORÇASMAGNÉTICAS Para facilitar o estudo do campo magnético, admite-se a existência de linhas de indução magnética ao redor do ímã. São linhas invisíveis, mas que podem ser percebidas colocando-se um ímã sob uma lâmina de vidro e espalhando limalha de ferro sobre ela. As limalhas se orientam conforme as linhas de força magnética.
  • 157.
    Magnetismo PROPRIEDADES DAS LINHASDE INDUÇÃO As linhas de indução magnética são o resultado de uma curva fechada, partindo do polo norte do ímã, passando pelo ar ou por outro meio condutor até chegar ao polo sul, de onde regressa ao polo norte por meio do corpo do ímã; As linhas de indução não se cruzam, ao contrário, elas se repelem, porque procuram se separar uma das outras o máximo possível; As linhas de indução magnética concentram-se nos polos do imã, razão pela qual obtemos maior força magnética nas imediações dos polos.
  • 158.
    Magnetismo PROPRIEDADES DAS LINHASDE INDUÇÃO Na imagem a seguir, podemos observar o comportamento das linhas de força se propagando no ar ou em materiais ferrosos. Quando colocamos um material condutor na trajetória das linhas de força, observamos que elas tendem a prosseguir em sua trajetória através do metal, e não através do ar, uma vez que os metais lhes proporcionam um caminho mais fácil.
  • 159.
    Magnetismo FLUXO DE INDUÇÃOMAGNÉTICA Em um ímã, o fluxo da indução magnética é a quantidade total de linhas de indução magnética que constituem seu campo magnético. É representado graficamente pela letra grega φ (lê-se: “fi”). O fluxo da indução magnética é uma grandeza e, como tal, pode ser medida. No Sistema Internacional de Medidas (SI), sua unidade de medida é o Weber (Wb). No Sistema Centímetro Grama Segundo (CGS) de medidas, sua unidade é o Maxwell (Mx). Quando um condutor é submetido a um campo magnético e este varia do valor máximo a zero no tempo de um segundo, provocando aparecimento de uma DDP de um volt entre os terminais do condutor, dizemos que o fluxo magnético é de um Weber.
  • 160.
    Magnetismo DENSIDADE DO FLUXOMAGNÉTCO A densidade do fluxo da indução magnética é o número de linhas de indução magnética que atravessam uma seção transversal do campo magnético de área unitária, ou seja, um centímetro quadrado. A densidade do fluxo é representada graficamente pela letra maiúscula B. Sua unidade de medida no sistema SI é o Tesla (T) e, no CGS, é o Gauss (G).
  • 161.
    Eletromagnetismo CAMPO MAGNÉTICO DOCONDUTOR Vimos que cargas elétricas em repouso geram ao seu redor um campo elétrico. Uma corrente elétrica em um condutor cria à sua volta, além do campo elétrico, um campo magnético. Este campo é justificado devido ao fluxo ordenado de elétrons e pode ser comprovado ao aproximar uma bússola a um condutor que está sendo percorrido por uma corrente elétrica. As linhas de força do campo magnético, que passam por um condutor, são circunferências concêntricas em um plano perpendicular ao condutor, como você pôde observar na figura.
  • 162.
    Eletromagnetismo Capacidade de geraçãode um fluxo magnético (Magnetismo) através da corrente elétrica. Um condutor elétrico sujeito a uma corrente elétrica possui como força resultante a formação de um campo magnético que envolverá este condutor em sua circunferência. O sentido das linhas de força segue a regra da mão direita como visto abaixo:
  • 163.
    Eletromagnetismo Este campo resultanteé em função da corrente elétrica, logo, se tivermos corrente contínua o campo magnético será fixo, caso a corrente elétrica seja alternada o campo magnético será pulsante (variável). O eletromagnetismo pode ser compreendido melhor quando observamos o funcionamento de indutores, assim uma solenoide pode ser a melhor maneira de representar este fenômeno.
  • 164.
    Eletromagnetismo REGRAS DO ELETROMAGNETISMO Campomagnético em um condutor retilíneo: Você pode estar se perguntando: qual é o sentido de deslocamento das linhas de indução magnética do campo magnético? Para responder a essa pergunta, vamos utilizar a regra da mão direita, conforme mostra a figura a seguir. Quando envolvemos o condutor com a mão direita, como mostrou a figura, o polegar indica o sentido da corrente elétrica que está percorrendo o fio. Enquanto isso, os demais dedos estão dobrados envolvendo o condutor e indicando o polo norte magnético gerado pela corrente elétrica.
  • 165.
    Eletromagnetismo CAMPO MAGNÉTICO EMUMA ESPIRA CIRCULAR Uma espira percorrida por uma corrente origina um campo magnético semelhante ao do ímã. Assim, o polo norte é aquele no qual as linhas de indução magnética saem e o polo sul é aquele em que as linhas entram.
  • 166.
    Eletromagnetismo CAMPO MAGNÉTICO EMUMA BOBINA Para obter campos magnéticos de maior intensidade a partir da corrente elétrica, basta enrolar o condutor em forma de espiras, constituindo assim uma bobina. Dessa forma, podemos observar, na imagem a seguir, que a intensidade do campo magnético será ampliada na mesma proporção de espiras. Podemos concluir, então, que a intensidade do campo magnético de uma bobina depende da corrente que percorre o condutor e do número de voltas de espiras. https://www.youtube.com/watch?v=0llWCbvhN2Y&t=1s
  • 167.
    Eletromagnetismo O poder docampo magnético – Casos e Relatos Na siderúrgica Campo Jordão, o operador principal de um equipamento de soldagem, Miguel, teve um problema cardíaco e precisou colocar um marca-passo. O equipamento de soldagem tinha a função de soldar, sem falhas, chapas de 10 mm de espessura por 2000 mm de comprimento. Devido à grande espessura das chapas a serem soldadas, a corrente atingia o valor de 70.000 A. Com essa corrente, o campo magnético gerado era capaz de apagar temporariamente os monitores dos computadores usados para o monitoramento da soldagem que estavam a cinco metros do equipamento. Por causa disso, como medida de segurança, pois havia risco à saúde do funcionário. Este foi realocado da sua função, já que o campo magnético no local poderia afetar o funcionamento de seu marca-passo.
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    Sumário Eletrônica Analógica:  Diodos Fontes de Alimentação  Transistores  Amplificadores Operacionais  Tiristores
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    Unidades de medidaselétricas Em seu dia a dia, certamente você utiliza unidades de medidas que expressam quantidades imensas ou minúsculas. Por exemplo, o dispositivo que serve para armazenamento de informações ou dados, chamado de pendrive. Os primeiros pendrives tinham pouca capacidade de memória, na ordem de quilobytes (1 kb = 1.000 byte), atualmente os dispositivos comercializados apresentam capacidade de memória de vários gigabytes (1 Gb = 1.000.000.000 byte). Por isso, para comprar um pendrive, é importante compreender o significado desses prefixos usados nas unidades de medidas de capacidade de memória.
  • 170.
    Unidades de medidaselétricas A conversão entre esses prefixos permite representar os valores das grandezas elétricas com números mais fáceis de se trabalhar. Por exemplo, fazer operações matemáticas ou mesmo escrever em um relatório o valor de uma resistência elétrica de 10.000 Ω é complicado em razão da quantidade de zeros. Uma maneira mais fácil de representar e usar em cálculos esse mesmo valor é fazendo a conversão para um múltiplo, como 10 kΩ ou 10 k. Nesta figura temos um resistor expresso em um múltiplo: Resistor expresso em um múltiplo
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    Unidades de medidaselétricas Conversão de base numérica Em nossas rotinas, todas as operações matemáticas são feitas usando os números decimais ou em potência de base dez. Na automação, são utilizados sistemas numéricos que empregam potências com outras bases, como: 2 (binário) e 16 (hexadecimal). A tabela a seguir mostra a equivalência entre valores em cada base numérica.
  • 172.
  • 173.
    Unidades de medidaselétricas BASE DECIMAL O sistema decimal compreende dez algarismos numéricos: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 9. A composição dos números pode ser em: unidades, dezenas (dez unidades), centenas (cem unidades), milhares (mil unidades) etc. Embora a base dez tenha o nome decimal, não existe o algarismo 10. O número 10 é composto pelos algarismos 1 e 0.
  • 174.
    Unidades de medidaselétricas BASE BINÁRIA É um sistema numérico cuja base é 2 e é composto apenas pelos algarismos 0 e 1. A base binária é utilizada para representar qualquer dispositivo que tenha dois estados lógicos (ligado/desligado, aberto/fechado), como circuitos eletrônicos que utilizam valores de corrente ou tensão como nível lógico, sendo que o algarismo 1 significa ligado (nível lógico alto) e o algarismo 0 significa desligado (nível lógico baixo). Veja na figura a seguir.
  • 175.
    Unidades de medidaselétricas Você Sabia??? Todo computador utiliza a base binária para representar programas, textos e vídeos, formados por sequências compostas pelos estados lógicos 0 e 1. Em sistemas eletrônicos, o dígito binário 0 ou 1 é chamado de bit, e um conjunto de 8 bits é uma informação denominada de byte. A capacidade de memória do computador é medida em byte.
  • 176.
    Unidades de medidaselétricas CONVERSÃO ENTRE UM VALOR DECIMAL PARA BINÁRIO A conversão de um número do sistema decimal para o binário é feita dividindo-se sucessivamente cada dígito decimal por 2, até que o último quociente seja 1. Os restos obtidos das divisões e o último quociente compõem o número binário, expressando o valor do bit mais significativo (2𝑛 ) para o menos significativo (20 ), sendo que “n” significa o número de divisões, como mostra a próxima figura.
  • 177.
    Unidades de medidaselétricas CONVERSÃO ENTRE UM VALOR BINÁRIO PARA DECIMAL A conversão de um número do sistema binário para o sistema decimal é efetuada multiplicando-se cada dígito binário pela potência de 2, a qual deve ser iniciada pelo menos significativo (20 ) e, depois, deve-se ir incrementando a potência de base 2 conforme a quantidade de números binários. A figura a seguir mostra a conversão de um número binário 10011 para decimal, cujo algarismo mais significativo deve ser multiplicado pela base 24 .
  • 178.
    Unidades de medidaselétricas BASE HEXADECIMAL É um sistema numérico, cuja base é 16, composto por uma sequência de algarismos e letras, como 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E e F. A tabela a seguir mostra, na primeira linha, os algarismos da base hexadecimal e, na segunda linha, a equivalência com os números da base decimal. Por essa equivalência, a letra A hexadecimal representa o número 10 do sistema decimal, da mesma forma que a letra D representa o número 13.
  • 179.
    Unidades de medidaselétricas CONVERSÃO ENTRE UM VALOR DECIMAL PARA HEXADECIMAL A conversão de um número do sistema decimal para o sistema hexadecimal é efetuada dividindo-se sucessivamente cada dígito decimal por 16, até que o último quociente seja um valor menor que 16. Os restos obtidos das divisões e o último quociente compõem o número hexadecimal, expressando o valor do bit mais significativo (16𝑛 ) para o menos significativo (160 ), sendo que n significa a quantidade de divisões. Veja a próxima figura.
  • 180.
    Unidades de medidaselétricas CONVERSÃO ENTRE UM VALOR HEXADECIMAL EM DECIMAL A conversão de um número do sistema hexadecimal para o sistema decimal é efetuada multiplicando-se cada dígito binário pela potência de 16, a qual deve ser iniciada pelo menos significativo (160 ) e, depois, deve-se ir incrementando potências de base 16 de acordo com a quantidade de números hexadecimais. A próxima figura mostra a conversão de um número hexadecimal 1D6 para decimal, em que o algarismo mais significativo deve ser multiplicado pela base 162 .
  • 181.
    Unidades de medidaselétricas A seguir, assista ao vídeo que mostra como converter unidades de medidas de grandezas elétricas: https://youtu.be/cRC3-BB-1aA
  • 182.
    Unidades de medidaselétricas Cuidados na conversão de unidades elétricas Nos projetos de circuitos eletrônicos, são efetuados muitos cálculos para especificar os valores das grandezas elétricas, como tensão, corrente, resistência e potência. Por exemplo, para adequar sinais elétricos de uma medição, o técnico deve calcular os valores de resistência elétrica dos resistores necessários para inserir no circuito eletrônico. Supondo que o valor da resistência encontrado no cálculo foi de 1.500 Ω e, ao fazer a conversão para comprar um valor disponibilizado comercialmente, o técnico cometeu um erro, convertendo o valor para 15 kΩ, sendo que o correto era 1,5 kΩ. Nesse caso, a possibilidade de o circuito não funcionar corretamente é grande, pois houve um erro de especificação do valor da resistência elétrica do resistor usado, conforme mostra o próximo quadro.
  • 183.
    Diodos O que sãodiodos? Os diodos são componentes eletrônicos que externamente apresentam dois terminais para ligação elétrica e internamente são construídos a partir de materiais semicondutores. A estrutura interna dos diodos é constituída por duas partes, uma positiva (tipo P) e outra negativa (tipo N), conforme mostra a figura.
  • 184.
    Diodos Para entender comofunciona um diodo, primeiro precisamos saber o que é um material semicondutor e como é desenvolvida a propriedade de condução elétrica nesses materiais. Os materiais semicondutores mais empregados na produção de componentes eletrônicos são o germânio e o silício, que são elementos químicos que têm quatro elétrons na última camada eletrônica. Observe a próxima figura.
  • 185.
    Diodos Em seu estadonatural, esses materiais não conduzem eletricidade, mas podem ter sua condutividade elétrica modificada, em um processo conhecido como dopagem, que é o adicionamento de átomos de elementos químicos específicos dentro da sua estrutura eletrônica, por exemplo: ● Adicionando à estrutura do silício um elemento químico como o fósforo (P), que tem mais de quatro elétrons, produzimos um semicondutor do tipo N. ● Adicionando à estrutura do silício um elemento químico, como o Índio (In), que tem menos de quatro elétrons na última camada, produzimos um semicondutor do tipo P.
  • 186.
    Diodos A figura aseguir mostra a estrutura interna de alguns blocos de silício, sendo um puro (3a) e outros dois em que foram adicionados o elemento químico fósforo (P), como é possível ver na coluna b da figura, e o elemento químico índio (In), como é possível ver na coluna c da figura.
  • 187.
    Diodos No bloco desilício em que foi adicionado o elemento fósforo (P) com cinco elétrons, temos um material semicondutor do tipo N; no silício em que foi adicionado o elemento índio (In) com três elétrons, temos um material semicondutor do tipo P. Quando unimos esses dois materiais que foram alterados eletronicamente, construímos uma junção do tipo PN, que é usada para construir componentes semicondutores como o diodo, conforme mostra a figura.
  • 188.
    Diodos Nos diodos, aregião da junção com material do tipo P é chamada de anodo (A) e a região com material do tipo N de catodo (C). Essas camadas ficam no interior do componente e são conectadas em terminais metálicos, como mostra a figura a seguir.
  • 189.
    Diodos Quando conectamos osterminais do diodo a uma fonte de tensão elétrica, ocorre uma recombinação de elétrons na junção. Dependendo da polaridade da tensão aplicada aos terminais, o diodo permite ou não a passagem das cargas elétricas. Como consequência da circulação das cargas, o diodo também permite estabelecer a passagem da corrente elétrica no circuito, como é possível ver nesta figura.
  • 190.
    Diodos Ao conectar oterminal do tipo P (o anodo) ao polo positivo da fonte de tensão e o terminal do tipo N (o catodo) ao polo negativo da fonte de tensão, atesta-se que o diodo está em polarização direta. Nessa condição, as cargas elétricas fluem pela junção e há condução de corrente elétrica. Observe a próxima figura.
  • 191.
    Diodos Ao conectar oterminal do tipo P (o anodo) ao polo negativo da fonte de tensão e o terminal do tipo N (o catodo) ao polo positivo da fonte de tensão, atesta-se que o diodo está em polarização reversa. Nesse caso, as cargas elétricas se recombinam na junção PN, tornando o material isolante e bloqueando a condução da corrente elétrica, conforme mostra esta figura.
  • 192.
    Diodos Características dos diodos Noscircuitos eletrônicos, é possível encontrar uma variedade muito grande de componentes diodos. Vamos conhecer três modelos mais empregados nos circuitos industriais: ● Diodo retificador ● Diodo zener ● Diodo emissor de luz (LED – light emitting diode) Para reconhecer cada um deles nos circuitos eletrônicos ou nos desenhos técnicos, é preciso identificar algumas de suas características, como o encapsulamento, a simbologia e a polaridade.
  • 193.
    Diodos ENCAPSULAMENTO O encapsulamento estárelacionado à forma e ao tipo de material que compõem a cobertura externa de um componente eletrônico. A maioria dos diodos apresenta formatos cilíndricos com os terminais de contato localizados em cada uma das extremidades. Quanto ao revestimento externo, a grande maioria dos diodos costuma ser opaca, com exceção de alguns diodos do tipo zener e do tipo emissores de luz. A próxima figura mostra como é o encapsulamento dos diodos retificador, zener e LED.
  • 194.
    Diodos SIMBOLOGIA Os diodos apresentamsimbologias parecidas. Reconhecer rapidamente as simbologias que são usadas facilita o reconhecimento do componente e a sua função no circuito eletrônico. A figura a seguir mostra as simbologias para os três diodos: retificador, zener e LED, conforme a norma IEEE 315.
  • 195.
    Diodos POLARIDADE Os terminais dosdiodos apresentam polaridades, que é a forma como os terminais do componente devem ser conectados nos circuitos eletrônicos. Essa é uma característica importante que o técnico deve observar tanto nas montagens como nas medições, a fim de assegurar que o componente execute a sua função e evite danos durante o seu funcionamento. Nos diodos, temos o anodo (A) e o catodo (C), que têm polaridades que devem ser observadas tanto na montagem como nas medições efetuadas nos circuitos eletrônicos.
  • 196.
    Diodos POLARIDADE Normalmente, nos diodosretificador e zener, é possível identificar o terminal do catodo (C) pela marca estampada no extremo do encapsulamento. Nos LEDs, o terminal do catodo (C) é identificado pelo chanfro no corpo ou pelo terminal mais curto, como é apresentado na figura a seguir.
  • 197.
    Diodos Identificando os diodospor seus códigos Na maioria das vezes, o modelo dos diodos retificador e zener são reconhecidos pelo código que está estampado em seu encapsulamento, como o da figura a seguir, por exemplo, o diodo 1N5404. Os LEDs não apresentam nenhum código estampado e sua identificação é feita pelo seu encapsulamento, que pode ser colorido, translúcido ou transparente.
  • 198.
    Diodos Aplicação dos diodos Ofuncionamento e a aplicação dos diodos são determinados pelos tipos de materiais semicondutores que foram utilizados em sua fabricação. Dessa forma, os diodos podem ser aplicados como retificadores, como reguladores de tensão ou para emitirem luz. Veja, a seguir, um pouco mais sobre as aplicações dos diodos em circuitos eletrônicos.
  • 199.
    Diodos RETIFICAÇÃO A energia utilizadapela bateria de seu telefone celular é fornecida por um dispositivo carregador, que transforma a corrente alternada da tomada em uma corrente contínua. Nos dispositivos carregadores, são utilizados diodos retificadores, que permitem a passagem da corrente elétrica em um sentido e bloqueiam no sentido contrário. Assim, a corrente alternada que tem pulsos positivos e negativos, após passar pelo circuito retificador, mantém apenas os pulsos positivos. Em alguns circuitos retificadores, os diodos podem ser conectados a outros diodos iguais para formarem um circuito chamado “ponte retificadora”, conforme mostra a figura a seguir.
  • 200.
    Diodos RETIFICAÇÃO No projeto decircuitos retificadores, é importante conhecer a tensão de polarização direta (Vf – que é a tensão entre os terminais quando o diodo está em polarização direta), tensão reversa repetitiva de pico ou de polarização reversa (VRRM ou Vr – que é a tensão entre os terminais quando o diodo está em polarização reversa) e a corrente média de polarização direta ou corrente direta (IF(AV) , Idc ou If – que é a corrente entre os terminais quando o diodo está em polarização direta) do diodo. Caso os valores de Vr e If sejam ultrapassados durante a utilização, o componente poderá ser danificado e será necessária a sua substituição por outro que suporte os valores de tensão e corrente do circuito em que o diodo está sendo utilizado.
  • 201.
    Diodos RETIFICAÇÃO Alguns diodos retificadoresapresentam respostas mais rápidas às variações do fluxo das cargas elétricas, mas não suportam intensidade elevada de corrente elétrica. Esses são chamados de diodos de sinais e são utilizados em aplicações em que há variação rápida de sinais, como circuitos de tratamento de sinais de sensores.
  • 202.
    Diodos REGULAÇÃO Em algumas etapasdos circuitos eletrônicos, a tensão aplicada deve ser diferente da tensão principal que foi aplicada em todo o circuito. Esse ajuste no valor de tensão dos circuitos eletrônicos é chamado de regulação e são utilizados os diodos zener, conectados em polarização reversa. O diodo também é usado em circuitos para estabilizar a tensão de saída em fontes de energia. Nos projetos de circuitos de regulação, é importante conhecer o valor da tensão zener (Vz) e a potência do diodo. Essas informações podem ser encontradas no catálogo do fabricante. A figura a seguir mostra um circuito regulador de tensão em que foi utilizado um diodo zener com Vz de 5,1 V. Esse circuito tem uma tensão de entrada (Vin) de 12 V e o diodo zener regula a tensão da saída (Vout), mantendo sempre igual ao valor da tensão zener (Vz) de 5,1 V.
  • 203.
  • 204.
  • 205.
    Diodos SINALIZAÇÃO LUMINOSA Você jádeve ter percebido que em muitos equipamentos eletrônicos de sua casa há uma sinalização luminosa que indica quando o aparelho está ligado ou desligado, como a TV, por exemplo. Essa sinalização é feita por diodo emissores de luz (LEDs). A cor da luz dos LEDs está relacionada ao elemento químico adicionado na sua estrutura eletrônica e do encapsulamento utilizado em sua fabricação. No projeto de sinalização com LEDs, é importante conhecer o valor da tensão de polarização direta (Vf) e a corrente direta (If) para que os LEDs não se danifiquem. A figura a seguir mostra um televisor em que foi utilizado um LED azul para sinalizar quando o aparelho está ligado.
  • 206.
    Diodos Outros tipos dediodos Existem outros tipos de diodos, como os fotodiodos, que são aplicados em diversos equipamentos industriais e residenciais. A maioria dos fotodiodos encontrados no mercado apresenta o mesmo formato que o diodo emissor de luz, mas seu encapsulamento é produzido com material translúcido (cor cinza escuro). A polaridade dos seus terminais (positiva e negativa) é a mesma de um LED normal e o símbolo usado para representar esse componente nos diagramas eletrônicos apresenta uma pequena diferença em relação aos LEDs comuns. A figura a seguir mostra o aspecto construtivo e a simbologia e polaridade de um fotodiodo.
  • 207.
    Diodos Outros tipos dediodos Os fotodiodos são componentes sensíveis aos sinais eletromagnéticos, como a luz visível e a luz denominada de não visível (raios infravermelhos). A principal aplicação dos fotodiodos é como elemento sensor para detectar a presença de sinais luminosos em barreiras de segurança ópticas, em sensores de presenças de produtos e também nos sinais emitidos pelo controle remoto de televisores e outros aparelhos eletrônicos. Assista ao vídeo a seguir, que apresenta as características de alguns diodos e como podemos fazer o reconhecimento dos diodos nos desenhos e nos circuitos eletrônicos industriais. https://youtu.be/972gp3DhPjk
  • 208.
    Transistor O que éum transistor? Em casa, você deve ter equipamentos eletrônicos, como aparelho de TV, forno micro-ondas, aparelho de som ou smartphones. Internamente, esses equipamentos têm em seus circuitos componentes eletrônicos. Um deles é o transistor, que nos circuitos desempenha funções como acionamentos, controles e amplificação de sinais elétricos. O transistor é um componente fabricado com material semicondutor dos tipos P e N, os mesmos encontrados em diodos. A figura a seguir apresenta alguns modelos de transistores que estão presentes na maioria dos equipamentos eletrônicos que temos em nossas casas.
  • 209.
    Transistor Estrutura básica deum transistor Basicamente, um transistor é composto de três camadas intercaladas de material semicondutor dos tipos positivo (P) e negativo (N). As camadas externas são mais largas e constituídas de igual material semicondutor, enquanto que a camada interna é bem mais fina e construída de material semicondutor diferente do das camadas externas. A figura a seguir mostra como é a estrutura interna de um transistor.
  • 210.
    Transistor Estrutura básica deum transistor As junções formadas pela intercalação das camadas de material semicondutor dos tipos P ou N permitem a formação de dois tipos distintos de transistor, denominados de NPN e PNP. No transistor do tipo NPN, as duas camadas externas são compostas por material semicondutor do tipo N e a camada central é formada por material do tipo P. Já no transistor PNP, as duas camadas externas são compostas por material semicondutor do tipo P e a camada central é formada por material do tipo N. Os dois tipos de transistores têm a mesma funcionalidade nos circuitos eletrônicos e a diferença entre eles está relacionada à forma como eles são conectados no circuito. Na literatura técnica, os transistores do tipo bipolares são referenciados pela sigla BJT, que significa bipolar junction transistor (em tradução livre, transistor de junção bipolar).
  • 211.
    Transistor Estrutura básica deum transistor Cada uma das camadas do transistor é conectada a um terminal metálico que permite a interligação desse semicondutor ao circuito eletrônico. Esses terminais têm denominações específicas, como coletor (C), emissor (E) e base (B). O terminal coletor (C) tem a função de coletar as cargas elétricas que circulam pelo circuito eletrônico e estão entrando no transistor. O terminal emissor (E) tem a função de emitir as cargas elétricas que circulam pelo circuito eletrônico, na saída do transistor. Já a base (B) é o terminal conectado na camada mais fina e central do componente – é essa camada que permite o controle do fluxo de corrente elétrica entre as camadas do coletor e do emissor, como mostra a figura a seguir.
  • 212.
    Transistor Como funciona otransistor Os transistores funcionam nos circuitos eletrônicos controlando o fluxo das cargas elétricas em seu interior. Esse controle é feito a partir da aplicação de uma pequena corrente elétrica (IB) ao terminal da sua base (B), cuja intensidade é controlada por um resistor Rb, como é possível ver na figura a seguir.
  • 213.
    Transistor Características dos transistores Noscircuitos eletrônicos, é possível encontrar grande variedade de transistores. Para reconhecer cada um deles nos circuitos eletrônicos ou nos desenhos técnicos, é preciso saber identificar algumas de suas características básicas, como simbologia e encapsulamento.
  • 214.
    Transistor SIMBOLOGIA Os transistores PNPe NPN apresentam simbologias muito similares, com diferença apenas no sentido da seta entre os terminais da base e o emissor. No transistor NPN, a seta aponta para o emissor; no transistor PNP, a seta aponta para a base, conforme mostra a figura a seguir.
  • 215.
    Transistor ENCAPSULAMENTOS Os transistores sãoconstruídos por meio de uma grande variedade de formatos de encapsulamentos, conforme a capacidade de dissipação de calor e de acordo com as especificações determinadas pelo fabricante. A figura a seguir apresenta alguns tipos de encapsulamentos de transistores encontrados no mercado.
  • 216.
    Transistor Aplicações dos transistores Ostransistores podem ser usados em diferentes aplicações industriais, como em retificadores, comutadores, reguladores e amplificadores. Conheceremos um pouco mais sobre uma dessas aplicações típicas dos transistores em circuitos eletrônicos de equipamentos de automação, que é o seu uso como chave eletrônica. Os transistores apresentam dois comportamentos distintos: conduzir ou não conduzir corrente elétrica. Esses dois estados se configuram como saturado (chave fechada, operando com corrente máxima para o circuito) e em corte (chave aberta, corrente nula para o circuito).
  • 217.
    Transistor Aplicações dos transistores Umexemplo de circuito que representa a utilização do transistor operando como chave pode ser observado no circuito a seguir. Quando o sinal na base está abaixo de um valor projetado, o transistor não permite a passagem de cargas elétricas entre emissor e coletor – nessa condição, ele está em corte (chave aberta). Quando o sinal na base está de acordo com um valor projetado, o transistor então permite a passagem de cargas elétricas entre emissor e coletor – nessa condição, ele está saturado (chave fechada).
  • 218.
    Transistor Testando o transistor Otransistor é largamente utilizado em circuitos eletrônicos, por isso, às vezes, ele pode apresentar alguns defeitos funcionais. Entretanto, com a utilização de um multímetro na escala de diodo, é possível executar alguns testes para avaliar o seu funcionamento, como o teste de continuidade. Para esse teste, podemos considerar o transistor como sendo dois diodos ligados entre si, conforme é possível ver na figura a seguir.
  • 219.
    Transistor TESTES DE CONTINUIDADE Oteste de continuidade consiste em conectar as ponteiras de um multímetro aos terminais de um transistor e identificar se as cargas elétricas circulam pelo componente. Assim, para testar um transistor NPN, as ponteiras do instrumento devem ser conectadas de forma diferente em relação ao transistor PNP.
  • 220.
    Transistor TESTES DE CONTINUIDADE Testesde continuidade em transistor NPN: para fazer o teste de continuidade em um transistor tipo NPN, cuja base é positiva (P), deve-se conectar a ponteira vermelha do multímetro ao terminal de base; a outra ponteira deve ser conectada ao terminal emissor e depois ao terminal coletor – nas duas situações, deve-se observar a condução normal das cargas elétricas pela indicação do multímetro. Invertendo as ponteiras do multímetro, conectando a ponteira preta na base, não deverá haver condução para os outros dois terminais. As imagens a seguir mostram como fazer o teste em transistor NPN.
  • 221.
    Transistor TESTES DE CONTINUIDADE Testesde continuidade em transistor NPN:
  • 222.
    Transistor TESTES DE CONTINUIDADE Testesde continuidade em transistor PNP: já para um transistor PNP, o teste é o mesmo, mas com os terminais invertidos. Como a base é o do tipo N, a ponteira preta do multímetro, quando conectada ao terminal de base, deverá conduzir para os dois outros terminais. Quando conectamos a ponteira vermelha do multímetro à base, não deverá haver condução para os outros terminais. As imagens a seguir mostram como fazer o teste em transistor PNP.
  • 223.
    Transistor TESTES DE CONTINUIDADE Testesde continuidade em transistor PNP:
  • 224.
    Transistor Outros tipos detransistores Além do transistor do tipo BJT, existem outros modelos com aplicações importantes nos circuitos eletrônicos, como transistores JFET, MOSFET e IGBT. Conheceremos algumas características desses transistores. JFET Os transistores de efeito de campo de junção – JFET (junction field effect transistor) –, também conhecidos como transistores unipolares, são compostos por duas regiões de mesmo material (tipos P ou N), eletricamente interligadas denominadas porta (G – gate). Entre essas regiões, é interposto um material de tipo inverso ao gate, no qual são acoplados dois terminais: o dreno (D – drain) e a fonte (S – source).
  • 225.
    Transistor Outros tipos detransistores JFET Os transistores de efeito de campo de junção – JFET (junction field effect transistor) –, também conhecidos como transistores unipolares, são compostos por duas regiões de mesmo material (tipos P ou N), eletricamente interligadas denominadas porta (G – gate). Entre essas regiões, é interposto um material de tipo inverso ao gate, no qual são acoplados dois terminais: o dreno (D – drain) e a fonte (S – source). O controle de corrente que atravessa seus terminais é realizado por um sinal elétrico de tensão aplicado ao terminal gate. A figura a seguir mostra a estrutura interna de um transistor JFET, com suas duas configurações NPN e PNP.
  • 226.
    Transistor Outros tipos detransistores MOSFET O transistor de efeito de campo – MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor) – apresenta diversas qualidades, entre as quais se destacam a baixa perda de potência e a capacidade de operação em circuitos de altas frequências. A figura a seguir mostra a estrutura de um transistor MOSFET, NPN e PNP, com seus três terminais (gate, drain e source), sendo a corrente entre os terminais drain e source dependente da tensão aplicada à porta gate.
  • 227.
    Transistor Outros tipos detransistores IGBT O transistor bipolar de porta isolada – IGBT (insulated gate bipolar transistor) – são transistores recomendados para aplicações em circuitos que exigem a comutação de cargas de alta corrente em altas frequências (utilização como chave eletrônica), pois reúnem a facilidade de acionamento dos MOSFET com a capacidade de chaveamento dos transistores bipolares. A figura a seguir mostra uma comparação entre o transistor IGBT e os transistores bipolar e MOSFET.
  • 228.
    Transistor Outros tipos detransistores IGBT Geralmente, o transistor IGBT é utilizado no controle de potência em aplicações industriais. A figura a seguir mostra o esquema eletrônico básico de um inversor de frequência, que é um equipamento utilizado para o acionamento e para o controle de velocidade de motores elétricos trifásicos. Note a utilização dos transistores IGBT no chaveamento da carga.
  • 229.
    Transistor Agora, veremos naprática o transistor operando como chave, a identificação de seus terminais e a simbologia aplicada nos circuitos eletrônicos. Este vídeo mostra um transistor acionando uma lâmpada 12 V e alguns instrumentos medindo os sinais elétricos envolvidos no funcionamento do componente eletrônico. https://youtu.be/xqFDstEr9Cs
  • 230.
    Tiristores O que sãotiristores? Os motores elétricos são os equipamentos que movimentam a grande maioria das máquinas empregadas nas instalações industriais. Os controles de parada e partida e o ajuste de velocidade desses motores podem ser feitos com chaves mecânicas ou com circuitos eletrônicos construídos com componentes do tipo tiristores. Os tiristores são componentes semicondutores formados por camadas de materiais semicondutores dos tipos P ou N, que externamente apresentam dois ou mais terminais para ligação elétrica. Observe, na figura a seguir, a estrutura e o aspecto físico de tiristores.
  • 231.
    Tiristores Os principais tiposde tiristores são o SCR (diodo de silício controlado), o TRIAC (triodo para corrente alternada) e o DIAC (diodo para corrente alternada). Esta figura mostra como são feitas as distribuições das junções PN em alguns modelos de tiristores de uso industrial.
  • 232.
    Tiristores Características dos tiristores Ostiristores são encontrados em circuitos que fazem o controle e o acionamento de sistemas elétricos, como aquecimento com resistências, partida e parada suave de motores e controle de velocidade de máquinas elétricas. Para reconhecer cada um desses componentes nos desenhos técnicos e compreender a função que eles desempenham nos circuitos eletrônicos, devemos saber identificar algumas características básicas dos principais tipos de tiristores, como a simbologia, a identificação dos terminais, o tipo de encapsulamento e a respectiva polaridade de conexão nos circuitos eletrônicos.
  • 233.
    Tiristores SIMBOLOGIA E TERMINAIS Ostiristores apresentam suas próprias simbologias para cada um de seus diferentes tipos. Como técnico, você precisa reconhecer cada um desses tiristores nos desenhos eletrônicos, por meio de simbologias específicas. A figura a seguir mostra as simbologias para os três principais tipos de tiristores: o SCR tem três terminais identificados por A (anodo), C ou K (catodo) e um terminal G (gatilho ou gate); o TRIAC tem dois terminais chamados de A1 e A2 (anodo 1 e anodo 2) ou MT1 e MT2 (terminal principal 1 e terminal principal 2) e um terminal G (gatilho ou gate); e o DIAC tem dois terminais indicados, que na maioria das vezes têm a mesma indicação dos terminais do TRIAC (A1 e A2 ou MT1 e MT2).
  • 234.
    Tiristores ENCAPSULAMENTO Os tiristores apresentamdiversos tipos de encapsulamento, os quais estão relacionados ao valor de potência que o tiristor deve suportar. Os mais comuns usam formatos retangulares com os terminais de contato localizados em uma das extremidades. Quanto ao revestimento externo, a grande maioria dos tiristores costuma ser opaco. A próxima figura mostra como é o encapsulamento dos tiristores SCR, TRIAC e DIAC, que são os mais comuns.
  • 235.
    Tiristores POLARIDADE NO SCR Notiristor SCR, o terminal anodo (A) é a entrada de corrente elétrica, enquanto que o terminal catodo (K) é a saída. Esses terminais são os que conduzem grande quantidade de cargas elétricas (terminais de potência), enquanto o terminal gate ou gatilho (G) controla o acionamento desse componente. Quando um sinal adequado de corrente é aplicado no terminal gate, o SCR é chaveado (disparado) e a corrente circula do terminal anodo para o terminal catodo. Observe a próxima figura. Observe um tiristor SCR inserido em um circuito eletrônico em que se observa a circulação da corrente alternada pelos terminais A e K. Durante o semiciclo positivo, o SCR está polarizado diretamente e conduz corrente elétrica. Durante o semiciclo negativo, o SCR está polarizado reversamente e bloqueia a condução da corrente elétrica.
  • 236.
  • 237.
    Tiristores POLARIDADE NO TRIAC Otiristor TRIAC também tem um terminal de controle gate (G), que, ao receber um sinal adequado, permite a passagem de corrente elétrica entre os outros dois terminais de potência (A1 e A2 ou MT1 e MT2). Porém, diferentemente do SCR, esse componente permite a circulação da corrente elétrica em ambos os sentidos em seus terminais. O terminal de potência A1 é considerado o terminal de referência para identificar o terminal gate. A figura a seguir mostra um tiristor TRIAC inserido em um circuito eletrônico em que se observa a circulação de corrente alternada em ambos os sentidos pelos terminais A1 e A2, em um circuito eletrônico.
  • 238.
  • 239.
    Tiristores O DIAC temapenas dois terminais (A1 e A2 ou MT1 e MT2) e ambos são de potência. Além do fato de não apresentar um terminal de controle, seus terminais de potência são bidirecionais, permitindo a circulação de corrente alternada em ambos os sentidos. Nesta figura, observe como conectar um tiristor DIAC em um circuito eletrônico, em que se observa a possibilidade de inversão entre terminais A1 e A2 sem alterar o funcionamento do componente no circuito.
  • 240.
    Tiristores Identificando os tiristorespor seus códigos Na maioria das vezes, o modelo do tiristor pode ser reconhecido pelo código que está estampado em seu encapsulamento, como o SCR TIC116, o TRIAC BTA12 e o DIAC DB3, mostrados a seguir.
  • 241.
    Tiristores Neste próximo vídeo,você aprenderá como reconhecer os tiristores. https://youtu.be/_rP_9BZfEkk
  • 242.
    Tiristores Aplicação dos tiristores Ofuncionamento e a aplicação dos tiristores está relacionado a seus aspectos construtivos, por exemplo, o tipo e a quantidade de elemento químico adicionado à sua estrutura eletrônica e também pela forma de distribuição das junções PN na construção do componente. Dessa forma, os tiristores SCR são aplicados principalmente no acionamento e no controle de velocidade de motores elétricos; os TRIACs e os DIACs são aplicados no controle de potência sobre resistências de aquecimento, no controle de potência em circuitos de iluminação (dimmers) etc.