Transcrição

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4 ÁTOMO

5 Átomo de Hélio

6 = Carga elétrica elementar Carga de um elétron = 1,6 x10-19 C (Coulomb) q = carga elétrica q elétron = - = - 1,6 x10-19 C q próton = + = + 1,6 x10-19 C q nêutron = 0 Obs: Além dos prótons e do elétrons, existem outras partículas elementares dotadas de carga elétrica, como o pósitron e o píon, por exemplo, que têm carga +.

7 Charles Augustin de Coulomb

8 ATRAÇÃO E REPULSÃO Corpos eletrizados com cargas de mesmo sinal se repelem; Corpos eletrizados com cargas de sinais opostos se atraem.

9 ATRAÇÃO E REPULSÃO

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11 Tabela Periódica

12 4 ev CHAMA DO FOGO

13 Elétron-volts (ev) A energia associada a cada elétron é medida em elétron-volts (ev). 1 ev (elétron-volt) = 1,6 x10-19 J (Joules)

14 Temperatura ambiente 1,5 x10 10 Temperatura de ambiente (300 K, 25 C)

15 Quanto mais longe o elétron estiver do núcleo, maior será o estado de energia, e qualquer elétron que tiver deixado seu átomo de origem apresentará um estado de energia maior do que qualquer outro na estrutura atômica.

16 Entre os níveis de energia estão os intervalos (gaps), nos quais nenhum elétron na estrutura atômica isolado pode aparecer.

17 NÍVEIS DE ENERGIA

18 BANDAS DE CONDUÇÃO E VALÊNCIA Arseneto de gálio

19 À temperatura de ambiente (300 K, 25 C), um grande número de elétrons de valência adquire energia suficiente para sair da banda de valência, atravessar o gap de energia definido por E g e entrar na banda de condução.

20 ISOLANTE São materiais que oferecem elevada resistência à corrente elétrica.

21 Ar (quando seco); Óleo mineral (Iivre de água e de ácidos); Ex: Transformadores média tensão refrigerado em óleo mineral isolante.

22 Algodão; Cera; Goma laca (para altas tensões); Vidro;

23 Papel; Mica (sólido de escamas); Amianto (pedra fibrosa); Borracha; PVC (cloreto de polivinila);

24 Quartzo;

25 CONDUTOR São materiais que oferecem pequena resistência ao deslocamento dos elétrons.

26 Prata; Cobre; Alumínio; Ouro.

27 O condutor tem elétrons na banda da condução mesmo a 0 K ou zero absoluto (-273,15 C). Por tanto naturalmente, há muito mais do que portadores livres suficientes à temperatura ambiente para manter um fluxo intenso de carga ou corrente. Paris no inverno Nova York no inverno

28 Inverno em Gramado - Rio Grande do Sul

29 CONDUTÂNCIA G = 1 [ S ] R É o inverso da resistência do condutor, R. GRANDEZA SÍMBOLO UNIDADE CONDUTÂNCIA G Siemens (S)

30 SEMICONDUTOR Um semicondutor é, portanto, o material que tem um nível de condutividade entre os extremos de um isolante e de um condutor. Como o selênio, o óxido de cobre, o germânio e o silício, mostram uma condutividade que se localiza entre a dos condutores e a dos isolantes e que se eleva com aumento da temperatura.

31 Estrutura cristalina simples do Ge e Si Ligação covalente

32 A 0 K, ou zero absoluto (-273,15 C), todos os elétrons de valência de materiais semicondutores estão presos na camada mais externa do átomo, com nível de energia associado à banda de valência.

33 GERMÂNIO

34 SILÍCIO

35 SELÊNIO

36 ÓXIDO DE COBRE

37 COMPONENTES SEMICONDUTORES

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39 PILHA SECA

40 ÁTOMO EM EQUÍLIBRIO ELÉTRON PRÓTON NÊUTRON ELÉTRON

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42 Pólo + / Pólo - O ponto de maior concentração de elétrons é dito pólo negativo ( - ), enquanto que o outro ponto, consequentemente de menor concentração de elétrons é dito pólo ( + ).

43 PÓLO + MENOR CONCENTRAÇÃO DE CARGA ELÉTRICA PÓLO - MAIOR CONCENTRAÇÃO DE CARGA ELÉTRICA

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45 TENSÃO ELÉTRICA A tensão elétrica, ou diferença de potencial elétrico (DDP), é a diferença da concentração de elétrons entre dois pontos do circuito de corrente.

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48 FORÇA ELETROMOTRIZ A tensão V ou U (valor absoluto) é a força elétrica (pressão) que desloca os elétrons através de um circuito fechado. Está é a razão por que a tensão elétrica que se desenvolve internamente em um gerador é chamado de força eletromotriz (f.e.m), designada por E e é medida em Volts (V).

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50 CHAVE GERADOR CONSUMIDOR

51 O acúmulo de elétrons num corpo é chamado de carga elétrica. O deslocamento de elétrons é designado por corrente elétrica.

52 CORRENTE ELÉTRICA

53 SENTIDO CONVENCIONAL

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56 GRANDEZAS ELÉTRICAS GRANDEZA SÍMBOLO UNIDADE SI TENSÃO CORRENTE V U (valor absoluto) E (f.e.m) I (INTENSIDADE DA CORRENTE ELÉTRICA) Volt (V) Ampère (A) RESISTÊNCIA R Ohms (Ω)

57 GERADORES Para que exista corrente elétrica em um condutor, é necessário que a seus terminais seja aplicada uma diferença de potencial (ddp) ou tensão elétrica. O dispositivo que tem por finalidade produzir esta ddp é denominado gerador.

58 As forças necessárias ao deslocamento dos elétrons livres, a tensão elétrica pode ser gerada das seguintes maneiras:

59 Pela Ação Química: Dois metais diferentes, ou um metal e um carvão, são imersos num líquido condutor de corrente elétrica (água com sal, ácidos ou lixívia). Desenvolve-se assim uma DDP ou tensão elétrica. Ex: Pilha e acumulador.

60 Pela Ação Química: É o caso dos geradores eletroquímicos, como pilhas, baterias e acumuladores, que aproveitam a energia proveniente das reações químicas em seu interior para. dar origem à ddp

61 Por Indução eletromagnética: Movimentando-se um condutor elétrico através de um campo magnético, aparece no primeiro uma DDP. Ex: Máquinas elétricas. Motor Elétrico

62 Por Indução eletromagnética: É o caso da maior parte dos geradores de grande porte, que a partir da ação de forças eletromagnéticas sob as cargas elétricas em um condutor dá origem à ddp e consequentemente corrente elétrica. Motor Elétrico

63 Por Aquecimento: Pelo aquecimento do ponto de solda de dois metais diferentes, resulta uma tensão elétrica. Ex: Termoelemento e Pirômetro. Pirômetro Infravermelho Portátil

64 Por Aquecimento: É o caso dos pares termoelétricos, que consiste no aquecimento de uma junção ou ponto de solda de dois metais diferentes, como, por exemplo, ferro e constantan, que dá origem à ddp. CONSTANTAN FERRO

65 Pirômetro óptico e Termômetro Lutron TM-939 ( ºC) O Lutron TM-939, possui dois instrumentos em um ou seja, pirômetro óptico Infravermelho para a faixa de ºC e Termômetro de contato para até 1700ºC. O seus sistema de mira laser permite definir com precisão o local onde a temperatura é medida pelo pirômetro óptico. Possui emissidade ajustável para permitir medições em materiais diferentes sem os erros encontrados em pirômetros ópticos de emissividade fixa. O seu circuito microprocessado permite armazenar a última leitura bem como a máxima e a mínima. Podem ser feitas medidas relativas ou seja, a diferença de temperatura entre dois locais distintos (duas leituras). A maioria dos termopares pode ser conectada ao termômetro TM-939, o que permite o uso em uma ampla faixa de temperaturas desde as mais baixas usando o termopar tipo T, até as mais elevadas usando o termopar tipo R, tornando este instrumento em um verdadeiro "coringa" na medição de temperatura. Possui interface para computador ou CLP padrão RS-232, o que possibilita a transferência das leituras via porta serial.

66 No caso dos geradores por aquecimento e por pressão, a potência elétrica obtida é muito pequena, da ordem de miliwatts, e por essa razão são também citados como transdudores.

67 Podemos ainda definir geradores como dispositivos que transformam um tipo qualquer de energia em energia elétrica.

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69 Por Luz: Perante a incidência de um fecho luminoso sobre uma camada de selênio ou de telúrio depositada sobre um corpo de ferro, forma-se uma DDP. Ex: Células fotoelétricas. Telúrio - Te Selênio - Se

70 Pela ação da luz: É o caso dos geradores fotoelétricos que, por exemplo, com a incidência de luz sob uma camada de selênio, depositada sobre uma camada de ferro, dá origem à corrente elétrica, por exemplo, baterias solares

71 Por Atrito: Atritando uma haste de vidro com um pedaço de couro, ou uma haste de ebonite em lã, as hastes ficam eletrizadas, ou seja, os elétrons se acumulam ou são atraídos sobre as mesmas. Ex: Eletricidade estática. Pulseira antiestática

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74 Por Cristais Piezelétricos: Alguns cristais, destacando-se o quartzo, tem a propriedade de desenvolver cargas elétricas, quando superfície ficam sob a ação de solicitações mecânicas de tração ou de compressão. Ex: Cristais de quartzo.

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76 Por pressão: É o caso de certos cristais denominados piezelétricos (quartzo e turmalina) que, quando submetido a esforços de tração ou compressão, dá origem a uma ddp. São utilizados em microfones, agulhas de toca discos etc. Transformando energia mecânica em elétrica.

77 Microfone Dreamer UHF AR 502 Duplo S/ Fio TURMALINA

78 CHIP DE CLOCK

79 SINAL DIGITAL

80 GERADORES DE TENSÃO E CORRENTE Os geradores são denominados de acordo com o elemento que os caracteriza, como, por exemplo, denominados gerador de tensão aquele que mantém constante a tensão em seus terminais, independente da corrente elétrica que o percorre. Gerador de corrente é aquele que mantém constante a corrente no circuito, independente da tensão em seus terminais.

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82 ELETRÔNICA Parte da Física dedicada ao estudo do comportamento de certos circuitos elétricos, ou à fabricação deles.

83 Thomas Alva Edison, norte americano, inventa e industrializa vários dispositivos eletroeletrônicos, dando início à ELETRÔNICA como técnica industrial.

84 Das suas invenções derivou a válvula, por John Ambrose Fleming em 1904, aperfeiçoada em 1907 pelo francês Fernand Forest. Ela foi durante décadas o principal componente eletrônico.

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86 Em 1883, o conhecido inventor Thomas Alva Edison ( ) estava em seu laboratório trabalhando com lâmpadas elétricas de filamento quando um fenômeno curioso lhe chamou a atenção. Uma placa metálica havia sido introduzida na parte superior de uma lâmpada elétrica comum, bem em frente ao filamento metálico. Acendendo a lâmpada e ligando a placa metálica ao pólo positivo de uma bateria e o filamento da lâmpada ao pólo negativo, era possível medir uma corrente elétrica fluindo. Na época, Edson não soube explicar o que estava acontecendo.

87 ... Como poderia haver tal corrente elétrica se a placa metálica estava isolada, isto é, não encostava no filamento?... O que estava fechando o circuito entre a placa e o filamento? Hoje se sabe que tal fenômeno (chamado efeito termoiônico ) deve-se ao fato de o filamento emitir uma grande quantidade de elétrons que são atraídos pela placa, estabelecendo assim uma corrente elétrica.

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89 O efeito termoiônico deve-se à estrutura atômica dos metais. Todo corpo metálico possui elétrons livres que, a qualquer temperatura, possuem um movimento desordenado em virtude de sua agitação térmica. À temperatura ambiente, os elétrons não conseguem se libertar-se do metal porque são atraídos pelos íons positivos da rede cristalina e não possuem energia suficiente para vencer esta atração. Contudo, se a temperatura do corpo for aumentada, a agitação térmica dos elétrons também aumentará e um grande número deles conseguirá escapar da atração dos íons positivos. Estes elétrons que escapam do material passam a formar uma nuvem eletrônica próxima à superfície do corpo. Se houver um outro corpo metálico positivamente carregado próximo a essa nuvem, os elétrons serão atraídos e uma corrente elétrica se estabelecerá.

90 Algum tempo depois, um físico inglês, John Ambrose Fleming, percebeu que a descoberta de Edison podia ser bastante útil para melhorar a recepção de sinais de rádio. Na época, já se conseguia gerar ondas de rádio para transmitir informação; a grande dificuldade era a recepção dos sinais. No início, utilizava-se certos tipos de cristais capazes de conduzir corrente elétrica em um determinado sentido. Eram chamados cristais retificadores e serviam para separar a onda portadora da informação que ela carregava. A idéia de Fleming era utilizar o efeito termoiônico em dispositivos que viessem a substituir os cristais retificadores. Esses dispositivos ficaram conhecidos como válvulas termoiônicas.

91 As primeiras válvulas eram do tipo diodo (possuíam dois eletrodos) e nada mais eram do que uma adaptação da lâmpada com a qual Edison descobriu o efeito termoiônico. Consistiam de um cilindro metálico (o catodo, isto é, o eletrodo negativo), que era aquecido por meio de um filamento existente em seu interior. Este cilindro era envolvido por outro, também metálico, que constituía o anodo da válvula (o eletrodo positivo). Aplicando-se uma tensão elétrica aos dois eletrodos, os elétrons que eram emitidos pelo catodo aquecido em virtude do efeito termoiônico dirigiam-se para o anodo. Os eletrodos eram envolvidos em uma cápsula (geralmente de vidro) e no seu interior era feito vácuo(a fim de facilitar o deslocamentos dos elétrons).

92 VÁLVULA DO INÍCIO DO SÉCULO

93 VÁLVULA

94 LÂMPADA DE THOMAS EDISON

95 John Ambrose Fleming ENGENHEIRO ELETRÔNICO E FÍSICO BRITÂNICO

96 Fernand Forest

97 TRANSISTORES

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99 A invensão do Rádio foi feita em 1890 pelo italiano Guglielmo Marconi e simultaneamente pelo russo Aleksander Popov. Sua produção em escala industrial transformou a ELETRÔNICA em um ramo altamente lucrativo, provocando grande progresso e interesse pela matéria. Em 1946, nos Estados Unidos, foi vendido o primeiro receptor comercial de Televisão.

100 Guglielmo Marconi

101 Aleksander Popov

102 No Brasil, foi em 1922 que a radiodifusão sonora foi apresentada. O primeiro contato com uma estação transmissora de rádio ocorreu no Rio de Janeiro. A então capital da República festejava o Centenário da Independência do Brasil.

103 TV TUPI

104 COMPONENTES ELETRÔNICOS

105 SÍMBOLOS DOS PRINCIPAIS COMPONENTES ELETRÔNICOS

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