Curso de Eletrônica Eletrônica Básica 1, Notas de estudo de Informática

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Curso de Eletrônica

Eletrônica Básica 1

Parte 1

Prof. Kobori Prof. Antonio Carlos Kobori carloskobori@bol.com.br www.kobori.tk Apostila de EB1 versão 2006. todos direitos reservados

MÚLTIPLOS E SUBMÚLTIPLOS

Para representar as grandezas elétricas, utilizamos como em outras grandezas os múltiplos e submúltiplos. A utilização se faz necessário pois, em algumas grandezas suas representatividades são muito altas ou muito baixas, alem de facilitar os cálculos.

Giga G^ 109 1000000000 Mega M^ 106 1000000 Kilo K (^) 103 1000 Unidade 100 1 mili m^ 10 -3^ , micro μ 10 -6^ , nano n^ 10-^9 , pico p^ 10-^12 ,

A potência de dez é um recurso matemático utilizado para representar de forma simplificado quantidades muito grandes ou muito pequenas por meio da multiplicação do algarismo significativo pela base de dez elevada a um expoente positivo ou negativo. Em eletricidade e eletrônica, é muito importante que o expoente seja um múltiplo de três, possibilitando a substituição da potência de dez pelo prefixo métrico correspondente.

REGRAS MATEMÁTICAS

Transformação de expoentes da base dez Para a transformação em potência de dez usaremos uma regra simples, se aumentar o valor do expoente deverá diminuir na mesma proporção o algarismo significativo e, se diminuir o expoente deverá aumentar na mesma proporção o algarismo significativo. Exemplo: ( 12 × 102 ) ⇔( 1 , 2 × 103 )

Adição e subtração com potências de dez

Ajustar a potências de dez das bases a um mesmo expoente e somar ou subtrair os seus algarismos significativos de acordo com a operação desejada. Exemplo: ( 12 × 102 ) +( 8 × 103 ) ⇔( 1 , 2 × 103 ) +( 8 × 103 ) = 9 , 2 × 103

Multiplicação e divisão com potências de dez

Multiplicar ou dividir os algarismos significativos e, respectivamente, somar ou subtrair os expoentes das potências de dez, conforme a operação desejada. Exemplo: ( 12 × 103 ) ×( 2 × 102 ) = 24 × 105

TENSÃO, CORRENTE E RESISTÊNCIA ELÉTRICA.

Se observarmos, veremos que estamos cercados de equipamentos eletro-eletrônicos, em nossa casa , no trabalho , diversão , ou seja, são produtos que sem eles nossa vida sofreria uma grande transformação , ou até mesmo um caos. Todos esses equipamentos traz intrínseco as três grandezas fundamentais para o estudo da eletroeletrônica, são elas a Tensão , a Corrente e a Resistência elétrica.

Recorremos a estrutura básica do átomo para início de nossa análise e estudos. O átomo e formado por um núcleo onde estão as cargas positiva (prótons) e as carga neutras (nêutrons); em órbita nas camadas orbitais se localizam os elétrons com carga negativa. Serão estes elétrons responsáveis pela corrente elétrica que estudaremos.

Núcleo Prótons (+) Nêutrons (neutras)

Elétrons

Carga Elétrica

Um corpo tem carga negativa se nele há um excesso de elétrons e positiva se há falta de elétrons em relação ao número de prótons. A quantidade de carga elétrica de um corpo é determinada pela diferença entre o número de prótons e o número de elétrons que um corpo contém. O símbolo da carga elétrica de um corpo é Q, expresso pela unidade Coulomb (C). A carga de um Coulomb negativo significa que o corpo contém uma carga de 6,24 x 10^18 mais elétrons do que prótons.

Diferença de Potencial - Tensão Elétrica

Graças à força do seu campo eletrostático, uma carga pode realizar trabalho ao deslocar outra carga por atração ou repulsão. Essa capacidade de realizar trabalho é chamada potencial. Quando uma carga for diferente da outra, haverá entre elas uma diferença de potencial (E). A soma das diferenças de potencial de todas as cargas de um campo eletrostático é conhecida como força eletromotriz. A diferença de potencial (ou tensão) tem como unidade fundamental o volt (V).

Corrente

Corrente (I) é simplesmente o fluxo de elétrons. Essa corrente é produzida pelo deslocamento de elétrons através de uma ddp em um condutor. A unidade fundamental de corrente é o Ampère (A). 1 A é o deslocamento de 1 C através de

um ponto qualquer de um condutor durante 1 s, sendo portanto 6,24x10 elétrons por segundo.

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I=Q/t O fluxo real de elétrons é do potencial negativo para o positivo. No entanto, é convenção representar a corrente como indo do positivo para o negativo.

Resistência Elétrica

Resistência é a oposição à passagem de corrente elétrica. É medida em ohms (Ω). Quanto maior a resistência, menor é a corrente que passa. Os resistores são elementos que apresentam resistência conhecida bem definida. Podem ter uma resistência fixa ou variável.

Circuito Elétrico Neste circuito elétrico fundamental, notamos a representação destas grandezas elétricas: Fonte de tensão Chaves ou interruptores Carga e Resistência

É importante observar que para que haja corrente elétrica é preciso uma fonte de tensão e o circuito fechado.

Potência Elétrica

De uma maneira geral, os aparelhos elétricos são dispositivos que transformam energia elétrica em outras formas de energia. Por exemplo: em um motor elétrico, a energia é transformada em energia mecânica de rotação do motor; em um aquecedor, a energia elétrica é transformada em calor; em uma lâmpada incandescente, a energia elétrica é transformada em energia luminosa, etc. Uma corrente elétrica realiza trabalho fazendo funcionar um motor, aquecendo um fio e de outras maneiras. A potência de uma corrente, ou o trabalho que ela realiza por segundo, depende de sua intensidade e da tensão. Um watt é a potência de uma corrente de 1 Ampère, quando a diferença de potencial é 1 volt. Para calcular a potência elétrica

podemos usar a equação P = V x I

RESISTORES E CÓDIGOS DE CORES

Resistores são componentes que têm por finalidade oferecer uma oposição à

passagem de corrente elétrica, através de seu material. A essa oposição damos o

nome de resistência elétrica, que possui como unidade o ohm ( Ω ), onde

encontramos como múltiplos mais usuais:

Kilo - ohm (K Ω )

Mega - ohm (M Ω )

Os resistores fixos são comumente especificados por três parâmetros:

• O valor nominal da resistência elétrica;
• A tolerância, ou seja, a máxima variação em porcentagem do valor nominal;
• Máxima potência elétrica dissipada

Exemplo: Tomemos um resistor de 1000 Ω +/- 5% - O,33W, isso significa que possui um valor nominal de 1000 Ω , uma tolerância sobre esse valor de mais ou menos 5% e pode dissipar uma potência de no máximo 0,33 watts.

Dentre os tipos de resistores fixos, destacamos os de:

• Fio
• Filme de carbono
• Filme metálico.

Resistor de fio: Consiste basicamente em um tubo cerâmico, que servirá de

suporte para enrolarmos um determinado comprimento de fio, de liga especial para

obter-se o valor de resistência desejado. Os terminais desse fio são conectados às

braçadeiras presas ao tubo.

Os resistores de fio são encontrados com valores de resistência de alguns ohms até alguns Kilo-ohms, e são aplicados onde se exige altos valores de potência, acima de 5W, sendo suas especificações impressas no próprio corpo.

Resistor de filme de Carbono:

Consiste em um cilindro de porcelana recoberto por um filme (película) de carbono.

O valor da resistência é obtido mediante a formação de um sulco, transformando a

película em uma fita helicoidal. Esse valor pode variar conforme a espessura do

filme ou a largura da fita. Como revestimento, encontramos uma resina protetora

sobre a qual será impresso um código de cores, identificando seu valor nominal e

tolerância.

Os resistores de filme de carbono são destinados ao uso geral e suas dimensões

físicas determinam a máxima potência que pode dissipar.

Resistor de filme metálico:

Sua estrutura é idêntica ao de filme de carbono, somente que, utilizamos uma liga

metálica (níquel-cromo) para formarmos a película, obtendo valores mais precisos

de resistência com tolerâncias de 1 % e 2%.

Exercícios

1. Coloque o valor nominal dos resistores abaixo:

Cores /faixas Valor nominal 1 marrom preto ouro ouro 2 vermelho vermelho prata ouro 3 verde azul prata prata 4 marrom cinza preto ouro 5 marrom cinza vermelho marrom S/faixa 6 vermelho vermelho vermelho Ouro 7 vermelho violeta vermelho Ouro 8 Laranja laranja vermelho Ouro 9 verde azul laranja Ouro 10 azul cinza vermelho laranja S/faixa

2. Complete as cores para os resistores abaixo:

Cores /faixas Valor nominal 1 OURO 120R 2 OURO 180R 3 OURO 270R 4 OURO 1K 5 OURO 1K 6 OURO 270K 7 OURO 1M 8 OURO 2M 9 OURO 3M 10 OURO 470K

Experimento: Código de cores e medidas de Resistores.

1. Preencha a tabela abaixo:

Resistor Cores Valor Nominal (Vn)

Valor Medido (Vm)

Tolerância %V

1 2 3 4 5 6 7 8

Δ R % = Vn − VmVn × 100

2. Conclusões e comentários.

Aplicações Para os circuitos abaixo, calcule o que se pede, de acordo com o quadro correspondente a cada circuito.

V R I

R3 R 4

R

Vtt

R

P

R1 50R

R2 150mA R3 15v 300R R4 25R

V R I

R

R

R

• Vtt R

R

30V

P

R1 10ma R2 10V 2K R3 15V R 1K 5 R

V R I P R R2 3V 1mA R3 15K R4 6V

4. Para o circuito (3), caso o R3 abra, qual será a P em R4?

R

R

R

Vtt +

R

10V

5. Para o circuito (3), caso R3 entre em curto, qual será a P em R4?

Atividades

1. Calcule o valor da queda de tensão em R2, para o circuito abaixo:

• Vt 10V

R 15k

R 1k

Resp:VR2=...........

2. Calcule o valor da queda de tensão em R2, para o circuito abaixo:

• Vt 10V (^) 500RR

R 3k

R 2,5k R 1k

Resp:VR2=...........

3. Calcule o valor de R1, e a queda de tensão em R1, para o circuito abaixo:

Itotal=10m A

• (^) Vt 75V

R 3 1 ,5k R 1,5k

R

R 2 1 ,5k Resp: R1=.......................

VR1=....................

Experimento: Comprovação da Lei de Ohm

1. Circuito

• RA Vtt

RB

2. Com o circuito montado, utilizando o multímetro, efetue as medidas e preencha o quadro abaixo.

V I (RA) I (RB) 3v 5v 7v 9v 10v 12v 15v

3. Com os valores obtidos, construa o gráfico cartesiano e calcule o valor das resistências.
4. Elabore um comentário conclusivo.

Experimento: Aplicação da Lei de Ohm

1. Circuito

R 1,5k

R 1K R 470R

R 680R R 390R

Vtt 12V

2. Montar o circuito e preencher a tabela abaixo:

Teórico Experimento V I V I R R R R R

3. Elabore um comentário conclusivo do experimento.

Exercício

1. No circuito, R1 é uma resistência ôhmica de valor nominal de 1KΩ, o

potenciômetro é utilizado para calibrar o circuito de tal forma que, circule pela R

uma corrente de 10 mA. Qual será o valor de resistência que deve ter P1 no ajuste,

para tal ocorrência?

P

Vt^ + 25V

R 470R

R 470R

R 820R

R 1k

2. Para o circuito do exercício acima, qual (is) potenciômetros poderemos utilizar?

Justifique sua resposta.

a) 470 R b) 1 k c) 270 R d) 370 R

CAPACITOR

O capacitor é um componente, que tem como finalidade, armazenar energia

elétrica. É formado por duas placas condutoras, também denominadas de ar-

maduras, separadas por um material Isolante ou dielétrico, ligados a estas placas condutoras, estão os terminais para conexão deste com outros componentes.

DIÉTRICO

Capacitância e a característica que o capacitor apresenta de armazenar cargas

elétricas por unidade de tensão.

Portanto, podemos escrever a relação: Onde:

V C = Q C = capacitância Q = carga elétrica V = tensão

Quando aplicarmos uma tensão igual a 1 volt (V) e o capacitor armazenar

1Coulomb(C), teremos então uma capacitância Igual a 1 Farad (F).

Devido às dificuldades construtivas, os capacitores encontram-se situados em

faixa de valores submúltiplos do Farad como micro Farad (μF), nano Farad (nF) e o

pico Farad (pF).

Além do valor da capacitância, é preciso especificar o valor limite da tensão a

ser aplicada entre seus terminais, Esse valor é denominado tensão de isolação e

varia conforme o tipo de capacitor.

Na prática, encontramos vários tipos de capacitores, com aplicações

específicas, dependendo de aspectos construtivos, tais como, material utilizado

como dielétrico, tipo de armaduras e encapsulamento. Dentro dos diversos tipos,

destacamos:

1 - Capacitores plásticos (poliestireno, poliéster):

consistem em duas folhas de alumínio separadas pelo

dielétrico de material plástico, Sendo os terminais ligados às

folhas de alumínio, o conjunto é bobinado e encapsulado,

formando um sistema compacto.

Uma outra técnica construtiva é a de vaporizar alumínio em ambas as faces do