TENÇÃO: O material a seguir é parte de uma das aulas da apostila de MÓDULO 1 que por sua vez, faz parte do CURSO de ELETROELETRÔNIC NLÓGIC -DIGITL que vai do MÓDULO 1 ao 4. partir da amostra da aula, terá uma idéia de onde o treinamento de eletroeletrônica poderá lhe levar. ocê poderá adquirir o arquivo digital da apostila completa (16 aulas), ou ainda na forma impressa que será enviada por por correio. Entre na nova loja virtual CT Eletrônica e veja como: www.lojacta.com.br lém de ter a apostila e estuda-la, torne-se aluno e assim poderá tirar dúvidas de cada uma das questões dos blocos atrelados a cada uma das aulas da apostila, receber as respostas por e-mail, fazer parte do ranking de módulos e após a conclusão do módulo com prova final, participar do ranking geral e poder ser chamado por empresas do ramo de eletroeletrônica. Saiba mais como se tornar um aluno acessando nossa página de cursos: www.ctaeletronica.com.br/web/curso.asp
POSTIL ELÉTRIC PR ELETRÔNIC MÓDULO - 1 UL 8 LEI DE OHM - POTÊNCI - RESISTORES RIÁEIS LEI DE OHM lei de Ohm e suas diversas interpretações potência elétrica e o efeito Joule Potância de 10 e a nomenclatura de Grandezas Resistores variáveis e ajustáveis: Potenciômetros - Trimpots Desta mesma lei podemos derivar estas outras expressões: Como já tínhamos comentado no capítulo anterior, no século XIX, o cientista Georg Simon Ohm, enunciou uma lei da física que envolve Resistência, I = / R e R = / I Corrente e Tensão. Ele Georg Simon Ohm c h e g o u a e s t a s Na figura abaixo, mostramos a manifestação da conclusões através de lógica da lei de ohm, através de uma série de muitos experimentos medições de tensão e corrente em um circuito práticos, e conseguiu formado por uma bateria, lâmpada e um resistor. uma equação que pode Como a lâmpada possui uma tensão de trabalha de relacionar a queda de aproximadamente 3 (no circuito está funcionando t e n s ã o s o b r e u m a com 3,4), será necessário existir um resistor em r e s i s t ê n c i a c o m a série com a lâmpada que terá maior valor que esta corrente que passa por (pouco mais do dobro), e nele haverá a queda do ela. Essa lei é empírica restante da tensão da fonte. Para medirmos a e na época em que foi enunciada não podia ser comprovada matematicamente por nenhum cálculo, só podia ser comprovada na prática. Só muitos anos depois essa lei pode ser comprovada teoricamente pela física e por cálculos diferencias complexos. Essa lei básica, é fundamental nos processos envolvendo as grandezas chamadas TENSÃO, CORRENTE e RESISTÊNCI, ou seja, se Lp (a) + i = RI R I (b) - aplicarmos 1 volt sobre uma resistência de 1 ohm, haverá a circulação de corrente de 1 ampère. Na LEI DE OHM a corrente é diretamente proporcional a tensão aplicada (quando uma aumenta a outra também aumenta) e inversamente proporcional a resistência (quando uma aumenta a outra diminui). LEI DE OHM é expressa na seguinte fórmula: = R x I corrente que circula pelo circuito, deveremos colocar a ponta vermelha do multímetro, no polo positivo da bateria e com a ponta preta do, fechar a ligação do circuito, obrigando a corrente da malha a circular não somente pelo circuito, mas também pelo multímetro, permitindo a medição da corrente total da malha. ELETRÔNIC ELETRICIDDE - TOMOS - TENSÃO - CORRENTE - RESISTÊNCI - CORRENTE LTERND E CONTÍNU - FORMS DE OND - CPCITORES - NÁLISE DE DEFEITOS SÉRIE-PRLELO - POTÊNCI - LEI DE OHM 75
POSTIL ELÉTRIC PR ELETRÔNIC MÓDULO - 1 Trabalhando agora com um circuito semelhante ao valores de e R teremos I = 1 / 100 ohms = anterior, vamos fazer diversas considerações. 0,01. Fica claro que se ligarmos uma lâmpada cuja resistência seja de 6 ohms em uma bateria de 1, circulará uma corrente de (figura 1). O raciocínio é simples, pois se aplicássemos uma tensão de 1 sobre uma resistência de 1 ohms, haveria uma corrente circulante de 1; como a resistência equivale à metade da tensão, maior corrente irá circular, e será o dobro. Caso a resistência seja maior do que a especificada acima, a corrente resultante será menor, tantas vezes quanto for a relação entre a resistência e a tensão. Como exemplo, podemos dizer que uma resistência de 10 ohms será dez vezes maior que a comparação com a tensão de 1, gerando uma corrente dez vezes menor que o padrão (No caso de 1 volts sobre 1 ohms = 1 ampère) que será de 0,1, como mostra a figura. Neste exemplo, podemos ver que a corrente circulante é 10 vezes menor, portanto o brilho da lâmpada (Lp) deve também ser menor. figura Já para uma lâmpada com resistência de 1, ohm, a corrente será dez vezes maior, ou seja, 10, como vemos na figura 3, e neste caso, o brilho da lâmpada (Lp3) será maior que no 1 caso, cuja resultante de corrente era de (figura 1). figura 3 1 Lp1 = 6W 1 Lp3 = 1, 1 Lp = 10W I = 1 I = 0,1 I 3 = 10 figura 1 gora, podemos pegar outro exemplo com uma Podemos perceber pela figura 4, que a lâmpada está apagada, o que é compatível com a corrente calculada, pois temos uma corrente circulante de apenas 0,01, o que não é suficiente para incandescer o filamento e criar luminosidade. Portanto, apesar de circular corrente pela lâmpada, ela permanece apagada. POTÊNCI ELÉTRIC Outra grandeza elétrica muito importante é a POTÊNCI. Essa grandeza não é exclusiva da eletricidade, pois abrange várias áreas do nosso dia a dia. definição de Potência é a quantidade de energia (Trabalho) dissipada (ou absorvida) por intervalo de tempo. gora, aplicando essa definição para a eletrônica teremos, em primeiro lugar que definir a energia elétrica de um componente eletrônico? corrente elétrica é a quantidade de cargas elétricas que se movem por segundo ( I = Q/s), e a tensão elétrica é o potencial elétrico. Como o potencial elétrico (campo elétrico) multiplicado pela carga elétrica gera a energia elétrica, temos então uma relação para Energia, Tensão e Corrente, e portanto teremos x I = x Q / s = En / s = Potência. Resumindo estas relações podemos definir Potência Elétrica (P) : P = x I unidade da potência é o watt, simbolizado pela letra W (letra maiúscula). s lâmpadas em geral, apresentam duas especificações que são a tensão de trabalho e a potência que as mesmas fornecem. Isto quer dizer que, se quisermos saber qual será a corrente de uma lâmpada de 6W por uma tensão de trabalho de 1: P = x I 6W = 1 x I lâmpada de resistência de 1.00 ohms, como I = 6W / 1 = 0,5 mostra a figura 4. Para calcularmos a corrente circulante na lâmpada podemos utilizar a fórmula da lei de Ohm para cálculo de corrente: I = / R, então substituindo os Pela expressão acima conseguimos calcular a corrente circulante por uma lâmpada de 6 watts 76 ELETRICIDDE - TOMOS - TENSÃO - CORRENTE - RESISTÊNCI - CORRENTE LTERND E CONTÍNU - FORMS DE OND - CPCITORES - NÁLISE DE DEFEITOS SÉRIE-PRLELO - POTÊNCI - LEI DE OHM ELETRÔNIC
POSTIL ELÉTRIC PR ELETRÔNIC MÓDULO - 1 ligada a uma fonte de 1 volts, que é de 0,5 ampère. Muitas vezes, será necessário colocarmos resistências em série com a carga para não só limitarmos a corrente, como também gerar uma menor queda de tensão sobre a carga. Como exemplo, podemos citar uma bateria que possui uma tensão de 1 e nela queremos ligar uma lâmpada de 6 por 6W, como mostramos na figura 5. figura 6 Ix IxR PxR R P I R IxR P P R P I I Fica fácil definir por dedução, que se o valor da tensão é igual a potência, resulta em uma corrente de 1, ou seja, para o acendimento correto dessa lâmpada deveria circular uma corrente de 1. Como a tensão da fonte é o dobro da tensão de trabalho da lâmpada, devemos colocar uma resistência que limite a passagem da corrente, que por coincidência deverá receber a mesma tensão aplicada à lâmpada (6). Como estamos aplicando 6 sobre a lâmpada e pela mesma circula 1, usando a lei de Ohm, já sabemos de antemão que sua resistência é de 6 ohms (pela proporção aplicada). Portanto o valor do resistor a ser utilizado em série com a lâmpada deverá ser também de 6 ohms. O problema agora será calcular a potência dissipada por este resistor, que também não é difícil, pois já sabemos que a tensão sobre o mesmo será de 6 e a corrente de 1, ou seja, 6 watts. Como segurança, o resistor deverá ter uma potência de 30% a mais do que o especificado para o trabalho. EFEITO JOULE O efeito Joule nada mais é do que o efeito de aquecimento provocado em um resistor ou resistência, quando submetido a uma tensão que gera por ela uma corrente circulante, esta corrente circulante provocará o aquecimento do resistor (ou resistência). o aquecer o resistor começa a dissipar calor para o meio (ar, água ou o material no qual está preso o resistor). Então, podemos dizer que a energia elétrica que o resistor recebe está se transformando em calor (energia térmica ou cinética). EXERCÍCIOS 1) No circuito abaixo (figura 7), calcule a corrente circulante e a potência dissipada pela lâmpada Lp1 e pelo resistor R1: Um resumo da LEI DE OHM (inclusive com o cálculo de potência) pode ser visto na figura 6. ) No circuito abaixo (figura 8), calcule o valor de R, a queda de tensão sobre R e a potência dissipada RESUMO D LEI DE OHM pela lâmpada Lp e pelo resistor R: s relações de potência, tensão, corrente, resistência estão todas descritas no diagrama da figura 6. Notem que utilizando apenas uma frase que diz Quem ê... RI ou quem = R. I consegue-se ter a fórmula inicial para obter as outras: POTÊNCI DE 10 Exemplos : = R x I e P = x I 8 R = 4W Lp potência de 10 é utilizada para simplificar a escrita de números muito grandes ou muito pequenos. Ela utiliza algumas regras para uniformidade das representações dos números; ELETRÔNIC ELETRICIDDE - TOMOS - TENSÃO - CORRENTE - RESISTÊNCI - CORRENTE LTERND E CONTÍNU - FORMS DE OND - CPCITORES - NÁLISE DE DEFEITOS SÉRIE-PRLELO - POTÊNCI - LEI DE OHM 77
POSTIL ELÉTRIC PR ELETRÔNIC MÓDULO - 1 baseia-se no fato que o número da potência de 10 é simplesmente igual ao número de zeros. Exemplo Regra n 4 - Para converter um número expresso 3 10 = 1000 (3 zeros ). com uma potência de 10 positiva em um número Os números expressos em potência de 10 e que decimal, desloca-se a casa decimal para a direita, obedeçam as regras de apresentação numérica em tantas casas ou posições quanto o valor do potência de 10 é chamado de NOTÇÃO expoente. CIENTÍFIC. notação científica, é o modo conveniente de Ex: 6 6,15 x 10 = 6.150.000 (o expoente é 6, utilizar-se na solução de problemas que envolve deslocando-se a vírgula 6 casas para a direita). grandezas físicas (eletricidade, mecânica, astronomia, etc.) Regra n 5 - Para multiplicar dois ou mais números Em notação científica, o coeficiente da potência de expressos como potência de 10, multiplica-se os 10 é sempre expresso em um número maior ou igual coeficientes e somam-se os expoentes para se a 1 e menor que 10, e obedece as seguintes obter o novo expoente de 10. regras: 7 4 Ex: 3x10-3 x 5x10 = (3x5) x (10(-3 + 7))= 15x10 Regra n 1 - Para escrever números maiores que 1 na forma de um número pequeno, utilizamos gora, vamos pegar o valor de 15x104 e passar potência de 10, ou seja, desloca-se a casa decimal para notação científica, pegando o coeficiente 15 para a esquerda tantos algarismos quanto o e passando para um número menor que 10 e 5 desejado, e a seguir multiplica-se o n obtido por 10, maior que 1 ficando com 1,5 x 10. elevado a uma potência igual ao número de casas deslocadas. Regra n 6 - Para dividir uma potência de 10, utilizase a fórmula: 3 n -n Ex: 3.000 = 3,0 x 1000 = 3x10 (a vírgula é 1 / 10 = 10 deslocada 3 casas para a esquerda, sendo o expoente 3). Podemos assim mover qualquer potência de 10 do 150,3 = 1,503 x 100 = 1,503x10 numerador para o denominador ou vice e versa, simplesmente mudando o sinal expoente. -1 1 Regra n - Para escrever números menores do Ex: 15 / x10 = 15/ x 10 = 7,5 x 10 que 1, como um número inteiro, multiplicado por uma potência de 10, desloca-se a casa decimal para a direita, tantos algarismos quantos forem necessários. seguir multiplica-se o n obtido por 10 elevado a uma potência NEGTI igual ao número de casas decimais deslocadas. Frequentemente, exprimimos uma resposta utilizando-se um prefixo em vez de utilizar uma notação científica. Os prefixos métricos são os seguintes: -3 1 Ex: 0,006 = 6,0 x 0,001 = 6x10 (a vírgula é TER (T) = 10 = 1.000.000.000.000 9 deslocada para a direita 3 casas, a potência ou GIG (G) = 10 = 1.000.000.000 expoente é de -3). 6 MEG (M) = 10 = 1.000.000 3 Regra n 3 - Para converter um número expresso KILO (k) = 10 = 1.000-3 com uma potência negativa de 10, em um número mili (m) = 10 = 0,001-6 decimal, desloca-se a vírgula para a esquerda micro (m) = 10 = 0,000.001-9 tantas casas quanto o valor do expoente. nano (n) = 10 = 0,000.000.001-1 pico (p) = 10 = 0,000.000.000.001-9 Ex: 7,14 x 10 = 0,00000000714 78 ELETRICIDDE - TOMOS - TENSÃO - CORRENTE - RESISTÊNCI - CORRENTE LTERND E CONTÍNU - FORMS DE OND - CPCITORES - NÁLISE DE DEFEITOS SÉRIE-PRLELO - POTÊNCI - LEI DE OHM ELETRÔNIC
POSTIL ELÉTRIC PR ELETRÔNIC MÓDULO - 1 RESISTORES JUSTÁEIS E RIÁEIS e os extremos, com sua resistência variando linearmente de acordo com a rotação de seu cursor. O potenciômetro linear é dominante na grande maioria das aplicações de potenciômetros. Na figura 10, mostramos a esquerda, a tabela de variação de valor ôhmico por graus de rotação, e a direita o cursor do potenciômetro e suas posições relativas em graus. figura 10 Em algumas aplicações necessitamos alterar a resistência de determinado circuito para obter uma condição precisa. Temos assim os resistores ajustáveis que estão dentro do equipamento e são C C de ajuste semi-fixo ou de 50 5 fábrica, ou seja, após C ajustados, dificilmente C precisarão ser mexidos. figura 9b, mostra a forma física desses componentes POTENCIÔMETRO TRIMPOT e seu aspecto simbólico. Os resistores ajustáveis O potenciômetro logarítmitambém são chamados de TRIMPOT. co é aquele que resulta em Já os potenciômetros são uma variação exponencial chamados de variáveis pois de sua resistência em s ã o c o n s t a n t e m e n t e relação ao ângulo de alterados de valor permitindo rotação de seu eixo. Essa ao usuário ajustar várias variação foi muito usada funções. Os potenciômetros para controle de volume de de volume, brilho, contraste, diversos equipamentos, já que o ouvido humano tem (1) terminais de ligação () terminal central (3) pista de carvão (4) conjunto ligado ao eixo móvel (5) haste que liga o terminal central à pista (6) eixo POTENCIÔMETROS O valor do potenciômetro é dado a partir de sua resistência máxima (de extremo a extremo) sendo que o cursor ou parte móvel, poderá ser posicionada tendo ela uma resistência em relação a um dos extremos e outra resistência em relação ao outro extremo. 100 75 potenciômetro linear POTENCIÔMETRO LOGRÍTMICO etc. são resistores variáveis muito conhecidos do público em geral (figura 9a). pesar de serem muito úteis eles estão sendo substituídos por comandos do microproces- sador (inclusive os resistores ajustáveis internos). uma percepção logarítmica. e j a n a f i g u r a 11 o levantamento gráfico da variação de resistência em função da rotação do eixo; o resultado será uma curva exponencial. 100 45 R ( W) R ( W) 80 o 160 o 40 o 30 o potenciômetro linear deslizante 80 o 0 o 160 o Limites máximos de rotação 30 o 40 o Em alguns aparelhos mais antigos, o potenciômetro de volume, cujo valor era logarítimico, era acoplado à chave liga/desliga do aparelho. 80 o figura 1 160 o 40 o POTENCIÔMETRO LINER O potenciômetro linear é aquele que apresenta uma variação uniforme de sua resistência entre o cursor 10 80 o 160 o 40 o 30 o 0 o 30 o ELETRÔNIC ELETRICIDDE - TOMOS - TENSÃO - CORRENTE - RESISTÊNCI - CORRENTE LTERND E CONTÍNU - FORMS DE OND - CPCITORES - NÁLISE DE DEFEITOS SÉRIE-PRLELO - POTÊNCI - LEI DE OHM 79
POSTIL ELÉTRIC PR ELETRÔNIC MÓDULO - 1 Na figura 1 mostramos vários tipos de resistores ajustáveis e variáveis. potenciômetros trimpots COMO INTERPRETR O POTENCIÔMETRO COMO DOIS RESISTORES Exercícios: coloque as tensões corretas nos circuitos k C C k Com o cursor em aberto ele valerá entre e C a metade do valor total e entre C e mais metade do valor total. Neste caso o cursor está todo para baixo, indicando que entre os pontos e o potenciômetro valerá o teu valor total k k C D E F Neste caso a parte de baixo do potenciômetro foi eliminada pelo cursor, passando a valer só a parte de cima ( à = ohms) Neste caso toda a extensão do potenciômetro foi eliminada, sendo a resistência entre e de 0 ohms (curto) = 4,5; = 4 C = 5 D = 5 E = 3,75 F = 7,5 Para maiores informações sobre as matérias da 8a. aula, indicamos para o aluno adquirir os volumes de nálise de Defeitos (1 volumes), comprando um a um. lém disso, pedimos para acessar os links abaixo: Lei de Ohm trimpot potenciômetros tipos de potenciômetros http://br.geocities.com/saladefisica3/laboratorio/ohm/ohm.htm http://www.eletronika.net/wp/lei-de-ohm http://pt.wikipedia.org/wiki/trimpot http://pt.tech-faq.com/potentiometer.shtml&prev=hp&rurl=translate.google.com http://www.arsolcomp.com.br/potenciometro 80 ELETRICIDDE - TOMOS - TENSÃO - CORRENTE - RESISTÊNCI - CORRENTE LTERND E CONTÍNU - FORMS DE OND - CPCITORES - NÁLISE DE DEFEITOS SÉRIE-PRLELO - POTÊNCI - LEI DE OHM ELETRÔNIC