Centro Paula Souza ETEC Raposo Tavares Instalação e Manutenção de Computadores IMC Prof. Amaral

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1 Eletrônica Básica Conceitos de Tensão, Corrente e Resistência Elétrica Aulas de 04 a 25/08 Mesmo pensando somente em Informática, temos que conhecer algumas grandezas elétricas básicas. Essas grandezas são: Corrente, tensão, resistência e potencia elétrica. Corrente elétrica pode ser entendida como sendo a quantidade de elétrons que atravessa a secção de um condutor em um segundo. Por enquanto, entenda condutor como sendo o meio pelo qual a eletricidade esta sendo conduzida, podendo ser um fio de cobre ou as trilhas de cobre de uma placa de circuito impresso. A unidade de medida da intensidade de corrente elétrica é o Ampére. Como o Ampére é uma unidade grande, freqüentemente utilizamos seus submúltiplos, como o miliampére (ma) e o microampére(ua). É freqüente o uso do termo Amperagem no lugar de corrente. Chamamos de corrente continua (CC ou DC) quando os elétrons percorrem o condutor em um único sentido e corrente alternada (CA ou AC) quando o sentido da corrente varia. As pilhas e baterias fornecem corrente continua, ou seja, a corrente vai do pólo positivo para o pólo negativo (Na verdade não é bem assim! Veja no curso Lab Eletrônica). Já a eletricidade fornecida para nossas residências é corrente alternada. Tomando como exemplo uma lâmpada. Ora a corrente percorre o filamento em um sentido, ora em outro. Quando precisamos medir eventos que se repetem num intervalo de tempo utilizamos o conceito de freqüência. No caso da corrente elétrica, utilizamos este conceito para medir a quantidade de vezes que a corrente completa um ciclo de alternância dos sentidos em um segundo. A unidade de medida da freqüência é o Hertz (Hz). Um Hertz é igual a um ciclo por segundo (c/s). Quando trabalhamos com freqüências mais altas utilizamos os múltiplos do Hertz: O quilohertz (KHz) é igual a 1.000Hz O megahertz (MHz) é igual a Hz O gigahertz (GHz) é igual a Hz Resistência Elétrica. Todo material pode ser classificado com condutor, não-condutor (isolante) e semicondutor. Materiais condutores não oferecem oposição a passagem da corrente elétrica. Os metais são exemplos de bons condutores de eletricidade. Os materiais não-condutores, também chamados de isolantes se opõem a passagem da corrente elétrica. Os plásticos, a borracha são exemplos de materiais isolantes.

2 Materiais semicondutores são isolantes, mas sob certas condições passam a conduzir a corrente elétrica. Cristais de silício e germânio são exemplos de matérias semicondutores. Os semicondutores provocaram uma revolução na Eletrônica, pois a partir desse tipo de material foram criados os transistores e até hoje os semicondutores são a base dos circuitos integrados, memórias, processadores, etc... A oposição que os materiais oferecem a passagem da corrente elétrica é chamada de Resistividade ou Resistência Elétrica. Então podemos dizer que os materiais condutores têm baixa resistência elétrica e o isolante tem alta resistência elétrica. Além disso, a resistência dos condutores depende de alguns fatores: A resistência aumenta conforme o aumento do comprimento. A resistência diminui com o aumento da espessura. A resistência depende o material do qual ele é feito. A resistência do condutor depende da temperatura. Observe as linhas de transmissão de energia elétrica. Elas podem partir de alguma hidrelétrica em um lugar muito distante e chegar até alguma estação mais próxima de nós. Mesmo utilizando fios grossos e materiais considerados excelentes condutores, a distancia faz com que a perda de energia nos cabos seja considerável. Tensão Elétrica Tensão Elétrica, também chamada por Voltagem ou diferença de potencial elétrico pode ser entendida como uma espécie de força que faz com que circule a corrente elétrica através de um condutor e a sua unidade de medida é o Volt (V), seus submultiplos como o microvolt (uv) e o milivolt (mv) e seus múltiplos como o quilovolt (kv). Essa força é gerada através da diferença de potencial elétrico. Quando um condutor liga um ponto que tem um potencial elétrico baixo a um ponto que tem um potencial elétrico mais alto, uma corrente elétrica passa pelo condutor. A corrente, a tensão e a resistência elétrica estão relacionadas entre si. Por exemplo, se pegarmos um condutor que possui uma certa resistência elétrica e a ele aplicarmos uma tensão, faremos com que circule uma certa corrente por esse condutor. Se dobrarmos a tensão aplicada, a corrente também dobra. Essa relação é mostrada na primeira lei de Ohm: Tensão é igual ao Valor da resistência multiplicado pelo valor da corrente

3 V=R.I Mudando a posição dos termos temos: Resistência é igual ao valor da tensão dividido pelo valor da corrente R=V/I Corrente é igual ao valor da tensão dividido pelo valor da resistência. I=V/R Exemplo de uso da Lei de Ohm: Um condutor possui 15 Ω de resistência. A este condutor é aplicado a tensão de 110V. Qual a corrente que circula pelo condutor: I=V/R I=110 / 15 I=7,33 A Resposta: A corrente que circula pelo condutor é de 7,33 Amperes. Na pratica, essa relação entre tensão, corrente e resistência produz alguns efeitos: Quanto mais fino o condutor, maior a resistência. Quanto maior a corrente que circula por um fio, maior a queda de tensão nele. Qualquer cabo elétrico possui uma certa resistência por metro. Mesmo sendo muito pequena, essa resistência provoca uma queda de tensão. Quanto mais longo for o cabo elétrico, maior será queda de tensão nele. Por exemplo, a tabela AWG para fios de cobre cita que o fio 21AWG tem a resistência de 41,46 Ω por Km. Se utilizarmos um fio com 100m para transportar uma corrente de 1,2 A teremos uma queda de tensão de 4,146 Ω x 1,2 A = 4,97 V. Ou seja, quase 5 volts de queda. Se a tensão transportada for de 12 V, teremos quase 50% de perda de tensão. Agora se a tensão fosse de 120V, a queda seria menos de 5%. Podemos minimizar a queda de tensão utilizando fios mais grossos ou mais fios. Note que nas fontes de PC varios fios da mesma cor são ligados juntos. Como a corrente consumida pela CPU é alta, se fosse um único fio haveria uma queda de tensão considerável, alem do aquecimento gerado. Muitas vezes a potência a ser transmitida pelos cabos é tão alta que seria impossível usar cabos tão grossos. Neste caso, geralmente a tensão é elevada e a corrente reduzida, e com isso a perda nos fios é reduzida. É o caso da torres de transmissão de energia elétrica das usinas geradoras para os consumidores. A tensão obtida nas usinas chega a ser elevada para V (750Kv) e quando chega nas subestações é reduzida. Nos postes das cidades, em alguns cabos a tensão é de 13Kv e nos transformadores é reduzida para 220V e 110V. Resistores Muitas vezes queremos limitar a corrente em um circuito ou provocar uma queda de tensão. Aproveitando o principio da resistência elétrica dos materiais foram criados os resistores, também chamados de resistências.

4 Na verdade resistor e resistência são coisas diferentes, apesar de serem baseados no mesmo principio. O resistor é usado para limitar corrente ou provocar queda de tensão, enquanto resistência é usada para produção de calor. Os resistores são especificados pela sua resistência medida em ohms (Ω) e seus múltiplos, quilo Ohm(KΩ) e mega ohm(mω). Em alguns tipos de resistores os valores da resistência são dados por faixas coloridas segundo um código internacional. Existem dois codigos de faixas coloridas utilizados atualmente. Cada cor significa um algarismo de 0 a 9 e a faixas a posiçao do algarismo. Um deles faz uso de 4 faixas. A primeira faixa é o valor do primeiro algarismo e a segunda do segundo algarismo. Já a terceira faixa é o algarismo multiplicador, que pode ser considerada a quantidade de "Zeros" que colocaremos após o valor da primeira e segunda faixa. A quarta faixa significa a tolerância, ou seja a variação máxima que pode ocorrer acima ou abaixo do valor do resistor. O outro codigo de cores utiliza 5 faixas. Este codigo utiliza as tres primeiras faixas para valores, quarta faixa para o multiplicador (quantidade de zeros) e a quinta para tolerância. Observe a tabela abaixo.

5 Outro exemplo: Um resistor cujas faixas são: marrom, preto, vermelho, ouro. primeiro algarismo marrom = 1; segundo algarismo preto = 0; multiplicador vermelho = 2 numeros zeros = 00 tolerancia ouro = 5% ou seja 1000 ohms com 5 por cento de variação permitida. Note que se a cor da faixa multiplicadora for ouro ou prata o valor do resistor sempre é baixo. Exemplo: Um resistor com faixas nas cores: vermelho, vermelho, ouro, ouro. primeiro algarismo vermelho = 2 segundo algarismo vermelho = 2 multiplicador ouro = 0,1 tolerancia ouro = 0,1 O resultado seria 22 multiplicado por 0,1 ou seja 2,2 ohms com tolerancia de 5 %.

6 RESISTORES SMD A constante miniaturização dos equipamentos eletrônicos levou a criação de uma tecnologia chamada Surface Mounting Devices, mais conhecida como SMD. Os componentes SMD são pequenos e geralmente são soldados diretamente nas trilhas de cobre das placas de circuito impresso. Observe na figura abaixo alguns componentes SMD. Vamos focar somente nos resistores SMD. As dimensões dos resistores SMD ficam em torno de 3mm de comprimento por 1 de largura. Os resistores para montagem em superfície (SM em inglês Surface Mounting), têm uma codificação que pode ser de três ou quatro caracteres. Os resistores SMD com três caracteres, figura 1, são os mais utilizados em equipamentos eletrônicos. Figura 1 - Resistor SMD de 30K Nesse código, os dois primeiros números representam os dois primeiros dígitos da resistência, no caso 30. O terceiro dígito significa o fator de multiplicação ou número de zeros que deve ser acrescentado. No caso 000. Ficamos então com ohms ou 30K ohms. Para resistências de menos de 10 ohms pode ser usada a letra R tanto, para indicar isso como em lugar da vírgula decimal. Assim, podemos 10R para 10 ohms ou 4R7 para 4,7 Ohms. Em certos casos, com resistores na faixa de 10 a 99 ohms podemos ter o uso de apenas dois dígitos para evitar confusões: por exemplo, 33 ou 56 para indicar 33 ohms ou 56 ohms. Também existem casos em que o K (quilo) ou M (mega) é usado em lugar da vírgula. Exemplos: Um resistor SMD marcado com o código 472. O primeiro digito é 4, o segundo é 7 e o multiplicador ( quantidade de zeros) é 2, formando o numero 4700 ohms.

7 Atenção aos resistores cujo terceiro algarismo, o multiplicador é 0. Isso significa que a quantidade de zeros a acrescentar é 0, ou seja, nenhum zero deve ser acrescentado. Neste caso então um resistor que tiver o código 220 pode ser entendido da seguinte maneira: primeiro digito 2, segundo digito 2 e multiplicador 0, ou seja, não acrescentamos nada. O valor então é 22 ohms. Mais exemplos: 330 = 33 ohms 331 = 330 ohms 473 = 47KΩ = ohms 1R2 = 1,2 ohms 1K2 = 1,2KΩ = ohm Obs: Quando houver a marcação 0, 00 ou 000 significa que o resistem tem resistencia nula, ele é como um fio de utilizado para pular trilhas de cobre da placa (jumper). Fonte: