CURSO TÉCNICO DE ELETRÔNICA ANÁLISE DE CIRCUITOS 1 MÓDULO

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1 CURSO TÉCNICO DE ELETRÔNICA ANÁLISE DE CIRCUITOS 1 MÓDULO 2009

2 SUMÁRIO 1 Resistores Para que servem os resistores? Simbologia Tipos Construção Potência nos resistores CARGA ELÉTRICA TENSÃO ELÉTRICA (V) CORRENTE ELÉTRICA (I)... 10

3 3 1 Resistores 1.1 Para que servem os resistores? Resistores são componentes largamente usados na eletrônica, capazes de oferecer uma certa resistência a passagem e corrente elétrica, de acordo com seu valor ôhmico. Na prática, os resistores limitam a intensidade de corrente elétrica através de determinados componentes. Uma aplicação típica disso, como exemplo, é o resistor associado em série com um LED (Light Emitting Diode, Diodo emissor de luz), como se ilustra: Nesse circuito, o resistor limita a corrente que passa através do LED, permitindo apenas uma intensidade suficiente para que ele possa acender. Sem esse resistor a intensidade de corrente através do LED iria danificá-lo permanentemente. Sobre o componente LED será visto em outro momento. 1.2 Simbologia Um resistor pode ser representado de duas formas, conforme a seguir:

4 4 FIXO POTENCIÔMETRO TRIMPOT O "retângulo" com terminais é uma representação simbólica para os resistores de valores fixos tanto na Europa como no Reino Unido; a representação em "linha quebrada" (zig-zag) é usada nas Américas e Japão. Apesar disso, nas ilustrações eletrônicas brasileiras (de revistas etc.) opta-se pelo "retângulo", talvez por simplicidade do desenho. Nos livros de Física publicados no Brasil, em geral, usam-se do "zig-zag" (linha quebrada).

5 1.3 Tipos 5 Resistores são componentes fabricados especificamente com a finalidade de introduzirem resistência nos circuitos. Os resistores são construídos de diversos modos e são encontrados em vários tipos, conforme exemplos a seguir: Tipos de Resistores Resistor fixo de carvão Resistor variável de fio (potenciômetro) Resistor fixo de fio Resistor variável de carvão (potenciômetro) Resistor de fio com derivação Resistor variável de carvão (potenciômetro) Resitor de fio ajustável Resistor variável de carvão (Trim-pot) Os resistores de valores fixos têm seu valor ôhmico não se altera, já os resistores variáveis como o potenciômetro não variáveis dentro de determinado

6 valor. São os Trimpots, são resistores variáveis geralmente internos, onde temos um ajuste fino de seu valor ôhmico. Resistor fixo de fio: Estes resistores são fabricados com elemento resistivo em fio de NiCr enrolado sobre núcleo de porcelana e vitrificados à fogo. Podem ser fornecidos no tipo fixo, ajustáveis, não indutivos, com suportes isolados, com suportes vivos etc. Potências de 10 a 1000W. Resistor de fio com derivação: Estes resistores são fabricados em fio de NiCr enrolado sobre um núcleo cerâmico roscado de forma que o fio se encaixa mantendo uma isolação garantida entre espiras. Em geral sua resistência ôhmica é baixa porém sua corrente é alta 1.4 Construção 6 Sua estrutura é feita de material refratário como a porcelana e louça, sobre o seu corpo é depositado o material resistivo, depois são revestidos por uma resina fina, coberta com listas de cores indicando o seu valor ôhmico impresso. Os materiais resistivos usados são: Filme de Carbono; Filme de Metal; 1.5 Potência nos resistores Quando corrente elétrica circula através de resistores, e nos condutores em geral. Neles ocorre conversão de energia elétrica em energia térmica. Essa energia térmica produzida via de regra é transferida para fora do corpo do resistor sob a forma de calor. Isso se torna óbvio se examinarmos o que acontece no filamento da lâmpada. Seu filamento comporta-se como um resistor de resistência elevada (em confronto com as demais partes condutoras do circuito). Essa quantidade

7 aquece o filamento até que ele adquira a cor branca e passa a ser transferida para o ambiente sob a forma de calor e luz. Embora não tão evidente como na lâmpada e em alguns resistores de fonte de alimentação, esse aquecimento devido à passagem de corrente elétrica ocorre com todos os componentes eletrônicos, sem exceção. A maior ou menor quantidade de energia elétrica convertida em térmica num componente depende apenas de dois fatores: a resistência ôhmica do componente e a intensidade de corrente elétrica que o atravessa. Esses dois fatores são fundamentais para se conhecer a rapidez com que a energia elétrica converte-se em térmica. A rapidez de conversão de energia, em qualquer campo ligado à Ciência, é conhecida pela denominação de potência. A potência de um dispositivo qualquer nos informa "quanto de energia" foi convertida de uma modalidade para outra, a cada "unidade de tempo" de funcionamento. As unidades oficiais para as grandezas são: Potência em watt (W), Energia em joule (J) e Tempo em segundo (s). Em particular, na Eletrônica, a potência elétrica nos informa quanto de energia elétrica, a cada segundo, foi convertida em outra modalidade de energia. Em termos de grandezas elétricas a expressão da potência pode ser posta sob a forma: Potência elétrica = tensão x intensidade de corrente Ou P = V. I das expressões Lembre-se disso: para calcular a potência de resistores podemos usar P = R.I². 7

8 a) Um resistor submetido à tensão de 10V é atravessado por corrente elétrica de intensidade 0,5A. Qual sua resistência? Que potência ele dissipa? 8 b) Um resistor de resistência 100 ohms é percorrido por corrente d.c. de 200 ma. Que tensão elétrica ele suporta? Que potência ele dissipa. c) Que valor de potência é recomendada para um resistor limitador de corrente de 680Ω, de modo que o LED conectado em série seja percorrido por corrente de 10 ma? É importante e indispensável que a energia térmica produzida num resistor seja transferida para o meio ambiente sob a forma de calor. Ora, essa transferência irá depender, entre outros fatores, da superfície do corpo do resistor. Quanto maior for a área dessa superfície mais favorável será essa transferência. Um resistor de tamanho pequeno (área pequena) não poderá dissipar (perder energia térmica para o ambiente sob a forma de calor) calor com rapidez adequada, quando percorrido por corrente muito intensa. Ele irá se aquecer em demasia o que o levará à destruição total. A cada finalidade, prevendo-se as possíveis intensidades de corrente que o atravessarão, deve-se adotar um resistor de tamanho adequado (potência adequada) para seu correto funcionamento. Quanto maior o tamanho físico de um resistor maior será a potência que pode dissipar (sem usar outros artifícios).

9 2 CARGA ELÉTRICA 9 Sabemos que a matéria é constituída por átomos e estes por sua vez são constituídos por elétrons, prótons, nêutrons e outros. Qualquer corpo em seu estado normal possui um número igual de elétrons e prótons (corpo neutro). Os elétrons e os prótons são cargas elétricas e pelo principio das cargas sabese que cargas iguais se repelem e cargas diferentes se atraem. Podemos através de determinados processos para (por exemplo na eletrostática que veremos adiante, podemos retirar o acrescentar elétrons por atrito, indução ou contato) retirar ou adicionar elétrons de um corpo fazendo com que este corpo fique com um número diferente de elétrons e prótons. Observe o esquema _ _ _ + +_ corpo A corpo B corpo C + prótons _ elétrons Dizemos que o corpo A está carregado eletricamente com carga positiva ou seja ele possui potencial positivo, que o corpo B está eletricamente com carga negativa ou seja ele possui potencial negativo e o corpo C está neutro ou seja ele não possui potencial. Obs.: Em termos práticos uma pequena quantidade de elétrons é insignificante por isso adotaremos a unidade Coulomb que representa (6, ) elétrons.

10 3 TENSÃO ELÉTRICA (V) 10 Quando entre dois corpos ou entre dois pontos existe uma diferença de quantidade de cargas dizemos que temos uma diferença de potencial ou uma tensão elétrica representada pela letra V. A tensão elétrica é a relação da quantidade de energia que as cargas adquirem (por se afastar um elétron de um próton) por cada Coulomb, e é medida em Volts (V) que é igual a quantidade de energia que cada coulomb possui (J/C), devido a separação de prótons e elétrons. Lembramos que a unidade de energia é o Joule (J). 4 CORRENTE ELÉTRICA (I) _ _ _ + +_ corpo A corpo B Na figura anterior se interligar A com B por meio de um elemento condutor iremos perceber que os elétrons irão se mover de B para A devido ao principio das cargas, até que os corpos A e B tenham o mesmo potencial. A esse movimento ordenado dos eletros de B para A chamamos de corrente elétrica (I).

11 11 A corrente elétrica pode ser medida através da unidade conhecida como ampère (A) que corresponde à quantidade de Coulomb que passa por um ponto em um segundo, temos dessa forma a intensidade da corrente elétrica naquele ponto em coulomb por segundo que é igual a unidade ampère (1C/seg = 1A). Na prática a medição da intensidade de corrente se dá conforme figura abaixo:

12 RESUMO 12 TENSÃO ELÉTRICA (V): Ë a diferença de potencial entre dois pontos. Unidade: Volt (V). CORRENTE ELÉTRICA (I): É o movimento ordenado dos elétrons. Unidade: Ampère (A). RESISTÊNCIA ELÉTRICA (R): É a oposição (dificuldade) que os materiais oferecem à passagem da corrente elétrica. Unidade: Ohm (Ω).

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