Divisão de Tensão e Reguladores de Tensão Básicos, Manuais, Projetos, Pesquisas de Eletrônica

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Resistores

Dispositivo eletrônico cuja a função é oferecer oposição à passagem de corrente elétrica causando uma diferença de potencial entre seus terminais, segundo a Lei de Ohm.

Série E6 – Tolerância 20% ( Não tem a quarta faixa colorida)

Série E12 – Tolerância 10% (Quarta faixa na cor prateada )

Série E24 – Tolerância 5% (Quarta faixa na cor dourada )

É a partir desses números base que (em múltiplos e sub-multiplos) surgem todos valores disponíveis no mercado, ou seja, basta multiplicar 10-1^ ,10^0 , 10, 10^2 , 10^3 , 104 , 10^5 , 10^6.

Exemplo:

Com o número base 22, temos os seguintes valores nominais: 0,22 – 2,2 – 22 – 220 – 2K2 – 22K – 220K – 2M

Códigos de cores

Em resistores com tamanho muito reduzido fica inviável a impressão do valor da resistência no corpo do componente. Então, foi criado um código de cores que nos indica além da resistência em ohm, a tolerância do resistor analisado.

Resistores Variáveis

Potenciômetros

São resistores capazes de variar suas resistências dentro de uma faixa de valores determinada através do deslocamento manual de alguma haste.

Varistores

São resistores que possui sua resistência alterada de forma inversamente proporcional a tensão aplicada nos seus terminais, ou seja, conforme a tensão aumenta, a resistência diminui. Devido a essa capacidade são muito utilizados como dispositivo de proteção contra picos de tensão, pois limita a tensão do circuito conectado em paralelo com o varistor.

Divisor de Tensão Resistência Fixa (^) Resistência Variável

Simbologia do Potenciômetro Potenciômetro e Trim-pot e Trim-pot

Experiências com Resistores

Resistores e LEDs

Dimensione o resistor do circuito abaixo encontrando todos os seu parâmetros.

Divisor de Tensão

Dimensione o divisor de tensão encontrando todos os parâmetros dos resistores.

Resistor e LDR

Também é possível montar um divisor de tensão usando LDR, desta forma, a tensão de saída dependerá da luminosidade do ambiente.

Capacitor

É um componente eletrônico construído a partir de duas placas ou superfícies (armadura) condutoras, separadas por um meio isolante (dielétrico). O capacitor possui a propriedade de acumular cargas elétricas em sua estrutura, e a essa

propriedade chamamos deCapacitância, sendo definida por:

Onde:

q = Carga elétrica;

V = Tensão do capacitor;

E devido a essa propriedade, podemos afirmar que o capacitor é capaz de armazenar energia no campo elétrico estabelecido pela diferença de potencial aplicada em seus terminais.

De forma similar aos resistores, os capacitores também possuem séries de números básicos que geram os valores dos capacitores encontrados comercialmente. Dentre elas a mais comum é a E-12 com os seguintes valores:

Série E12 - 10 – 12 – 15 – 18 – 22 – 27 – 33 – 39 – 47 – 56 – 68 – 82

Por exemplo, número básico 22 gera os seguintes valores:

2p2F – 22pF - 220pF – 2n2F – 22nF – 220nF - 22pF

2μ2F – 22μF - 220μF – 2.200μF – 22.000μF

Simbologia do Capacitor Capacitores mais comuns

Nesse caso as faixas são lida de cima para baixo em direção aos terminais do capacitor, onde a:

1ª faixa: representa o primeiro algarismo; 2ª faixa: representa o segundo algarismo; 3ª faixa: representa a quantidade de zeros após os dois primeiros algarismos; 4ª faixa: representa a tolerância da capacitância, em percentual; 5ª faixa: representa a tensão máxima de trabalho, em Volts;

Diferentemente dos resistores em que a leitura é feita diretamente na grandeza

correspondente em Ohms, nos capacitores a leitura é sempre empicofarads.

Outro sistema utilizado, esse sim mais comum, para indicar os parâmetros do

capacitor é ocódigo de três algarismo. Este código é normalmente mais utilizado em

capacitores disco cerâmicos e de poliéster devido seu tamanho reduzido. A figura a seguir ilustra alguns exemplos:

1º algarismo: representa o primeiro algarismo; 2º algarismo: representa o segundo algarismo; 3º algarismo: representa a quantidade de zeros após os dois primeiros algarismos; Letra: representa a tolerância da capacitância, em percentual de acordo com a tabela seguir:

Exemplo: se no capacitor estiver inscrito o código 472K, isto quer dizer que a capacitancia é: 4700pF, ou ainda 4,7nF. E que a capacitância real do componente pode diferir em 10% do valor nominal lido. A leitura da capacitância pelo código de três

algarismo também é feita empicofarads.

Quanto aos capacitores de valores muito pequenos, eles são representados pelo código de três algarismo da seguinte forma: é utilizado o algarismo 9 no terceiro

digito, para indicar que os dois primeiros algarismos serão na verdadedivididos por 10

sendo o resultdo final tambémpicofarads. Por exemplo, se no corpo do componente

estiver inscrito 479, o resultado será: 47 dividido por 10, ou seja, 4,7 pF (picofarads).

𝑡 𝑅𝐶 (^) )

Onde:

V= Tensão da fonte; t = Tempo em segundos;

A partir da expressão para Vc (t), podemos definir a quantidade τ= RC, chamada de constante de tempo capacitiva, que possui dimensão de tempo em segundos. A constante de tempo representa o tempo necessário que o capacitor leva para atingir aproximadamente 63% da tensão da fonte. Para termos uma noção de quanto tempo o capacitor levará para se carregar com a tensão da fonte, podemos utilizar uma aproximação que é multiplicar a constante de tempo por cinco. Então o tempo aproximado de carga total:

𝑡𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 5𝑅𝐶

Analogamente ao processo de carga do capacitor, durante a descarga, se aplicarmos um curto-circuito em seus terminais o componente descarrega instantaneamente, mas se inserirmos uma resistência a descarga do capacitor se torna mais lenta, podemos verificar isso montando o seguinte circuito:

Neste circuito, a tensão nos terminais assume a forma de uma exponencial decrescente mostrada a seguir com sua respectiva equação:

Tensão no capacitor Tensão no resistor

𝑡 𝑅𝐶

Note que no processo de descarga também surge a constante de tempo capacitiva τ= RC, mas agora ela representa o tempo necessário em capacitor leva para que sua tensão chegue a 37% do seu valor inicial V.

Para visualizar o processo de carga e descarga do capacitor e a sua relação com a constante de tempo monte os circuitos apresentados acima durante esta seção e com o auxilio de um cronômetro e um voltímetro, verifique que para um tempo igual a τ= RC (de acordo com os resistores e capacitores escolhidos) durante a carga, sua tensão é igual a 63% do valor da fonte e na descarga é igual 37% do valor inicial.

Valores sugeridos para serem usados na experiência.

R C τ 1MΩ 10μ 10s 330kΩ 100 μ 33s 220kΩ 100 μ 22s 47kΩ 1000 μ 47s 10kΩ 1000 μ 10s

Transformadores

São dispositivos capazes de transferir energia de um circuito elétrico para outro através da indução eletromagnética. Os transformadores utilizados em eletrônica são dispositivos que possuem duas bobinas não conectas entre si, enroladas em material ferromagnético(núcleo).

Vs = Tensão do secundário;

Np = Número de espiras do primário;

Ns = Número de espiras do secundário;

Ip = Corrente do primário;

Is = Corrente do secundário;

Também é possível encontrar no mercado, transformadores em que suas bobinas possuem uma derivação central, chamada de Tap central ou Center tap. Essa derivação é simplesmente um fio conectado a exatamente na metade do enrolamentos da bobina. Com esta derivação é possivel aplicar ou obter no tap central a metade da tensão encontrada nas extremidades da bobina tanto do primario quanto do secundario. Na figura a seguir é mostrado o efeito de usar um transformador com tap central onde em umas da extremidades da bobina é usada como referência para medir o potencial dos pontos da bobina do secundário. Note que V’s e V’’s estão em fase com Vs porém, possuem módulo igual a metade de Vs.

Uma configuração que será útil quando for apresentado o retificador de onda completa é a que consiste em usar o tap central como referencial de potencial. Perceba que o módulo de Vs, V’s e V’’s permanecem inalterados, porém V’’s está defasado de 180° de V’s e V’’s.

Diodo

Diodo é um dispositivo eletrônico o qual, permite que a corrente elétrica o atravesse em apenas um sentido.

Na natureza, além de encontrarmos materiais que se comportam muito bem como condutores ou como isolantes, também podemos encontrar materiais que pertencem a uma classe intermediária, chamada de semicondutores. Exemplos de materiais semicondutores são: silício, germânio, arseneto de gálio.

Os semicondutores são materiais que possuem uma estrutura cristalina formada com 4 elétrons na camada de valência. Com o processo de dopagem, podemos obter um semicondutor do tipo N ou do tipo P. Ao dopar um semicondutor, estamos adicionando impurezas que podem ser átomos pentavalente ou trivalente na sua estrutura. Para cada átomos pentavalente adicionado teremos um elétron extra na estrutura do semicondutor, com isso, obtemos um semicondutor do tipo N. Agora, se em vez de adicionarmos átomos pentavalente adicionarmos átomos trivalentes teremos na estrutura do semicondutor lacunas que representam a falta de elétrons, que são lugares disponíveis para receber elétrons livres.

Ao juntar esses dois semicondutores dopados, os elétrons da camada N migram rapidamente para as lacunas próximas a eles. Após essa migração, a região entorno da junção entra em equilíbrio criando uma camada de depleção, também chamada de barreira de potencial. Esta barreira é capaz de bloquear a migração dos demais elétrons livres da junção N para a junção P. A diferença de potencial da barreira para semicondutores de silício é de 0,7V e para germânio é de 0,3V.

Observe que nesta situação em que não há circulação de corrente no circuito, a queda de tensão no resistor Rs é nula e portanto, toda tensão da fonte está sendo aplicada no diodo, satisfazendo a lei das malhas de Kirchhoff.

Podemos concluir que os diodos são componentes que quando polarizados diretamente permitem a circulação de corrente elétrica por ele, e quando polarizado reversamente a corrente não consegue o atravessar.

Ao trabalhar com diodos é muito importante respeitar alguns parâmetros, como Tensão de Ruptura ou Máxima Tensão Reversa e a Corrente Máxima Direta. A primeira diz respeito ao máximo valor de tensão que se pode aplicar no diodo, quando está reversamente polarizado, a segunda, trata da máxima corrente que o diodo suporta quando polarizado diretamente. Na tabela a seguir, temos alguns modelos de diodos com suas respectivas características principais.

Em um diodo a relação entre tensão e corrente não é linear como nos resistores, ou seja, a corrente não é proporcional a corrente. A não-linearidade está

apresentada na figura a seguir, chamada deCurva do Diodo.

A partir dessa figura encontrada nas folhas de dados dos diodos, pode se retirar algumas informações como a tensão de ruptura e o comportamento do diodo, quando a tensão se aproxima de 0,7V, onde a corrente começar aumentar rapidamente para pequenos acréscimos de tensão.

Experiências com diodo

Polarização de diodos

Para observar o comportamento do diodo quando está polarizado diretamente ou reversamente vamos montar o seguinte circuito: