A ELETRICIDADE

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CONHECIMENTOS FUNDAMENTAIS

Vanderlei Alves S. Silva

Para melhor entender o funcionamento e a aplicação de cada componente eletrônico, é indispensável o prévio conhecimento sobre a eletricidade e suas grandezas, para isso vamos dedicar um breve momento ao estudo desse assunto que é a base de toda a eletrônica.

ÁTOMOS

Praticamente tudo o que existe no universo é formado por átomos. Todo átomo é constituído basicamente de prótons, nêutrons e elétrons.

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Os prótons possuem carga elétrica positiva, os nêutrons não possuem carga elétrica e os elétrons possuem carga elétrica negativa.

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Os prótons e os nêutrons formam o núcleo do átomo, permanecendo no centro. Os elétrons giram constantemente em torno do núcleo, como os planetas em volta do sol.

O que diferencia um elemento químico do outro, por exemplo, o cobre do oxigênio, o ouro do cloro, é a quantidade de prótons existente no átomo.

Em um átomo, a quantidade de prótons é igual à quantidade de elétrons, no entanto, em alguns tipos de materiais, como os metais, os elétrons tendem a escaparem do átomo e dessa forma, permanecem livres descrevendo movimentos desordenados no corpo de todos os metais.

Quando um átomo perde elétrons ele fica com carga elétrica positiva, já que a quantidade de prótons é maior e assim passa a ser chamado de íon cátion.

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Quando um átomo ganha mais elétrons, ele fica com carga elétrica negativa, pois a quantidade de elétrons é maior que a de prótons, passando a se chamar de íon ânion.

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A eletricidade passa a existir quando a diferença de potencial é diferente de zero, ou seja, quando existe um diferencial entre o potencial positivo e/ou potencial negativo.

De acordo com o exposto, vale salientar que nos metais existem muitos elétrons livres, porém cada um se movimentando em direção e sentido desordenados.

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Neste ponto é importante observar que: Cargas elétricas iguais se repelem, ao passo que, cargas elétricas diferentes se atraem mutuamente.

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O fenômeno da repulsão entre os elétrons faz com que eles permaneçam sempre em movimento, uma vez que um irá repelir outros, e essa ação ganha energia através de fenômenos físicos externos como o calor ambiente, radiação luminosa, magnetismos e eletromagnetísmo entre outros que são capazes de tirar um elétron de sua posição atual mantendo-os em movimento.

TENSÃO ELÉTRICA

Tensão elétrica é a diferença de potencial (d.d.p) entre dois polos de uma bateria, pilha ou qualquer outra fonte de energia elétrica. Ela é a força que impulsiona os elétrons e os fazem se movimentar de maneira ordenada.

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A unidade de medida usada para expressar a tensão elétrica é o Volt, representado pela letra V. Pode ser usada também a letra E ou U para se referir à tensão elétrica, mas a unidade final será sempre V.

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Quando você pegar em uma pilha poderá observar, escrito na lateral, a indicação 1,5V. Isto significa que a tensão elétrica da pilha é de 1,5 Volts.

Em uma bateria de celular é encontrada a indicação de 3,7V, o que significa que ela possui tensão elétrica de 3,7 Volts.

Toda pilha possui tensão elétrica igual a 1,5V. Veja a figura abaixo:

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As baterias possuem tensão elétrica acima de 1,5V. A figura abaixo mostra uma bateria de 9V:

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Todas as pilhas e baterias possuem dois polos um é o positivo (+) e o outro é o negativo (-).

Para que algo funcione com uma delas, é preciso que os dois polos sejam ligados ao objeto que receberá a tensão elétrica, sendo cada polo em seu lugar correspondente.

Atenção! Evite unir o polo positivo com o negativo diretamente com um fio, isto pode causar queimaduras e descarrega a pilha ou bateria rapidamente.

Diversos aparelhos eletrônicos funcionam diretamente com pilhas ou baterias, principalmente os portáteis como relógios, celulares, lanternas, controles remotos entre outros. O que geralmente deve ser observado na utilização de pilhas ou baterias nesses aparelhos é a polaridade na hora da instalação, uma vez que todos os dispositivos eletrônicos funcionam com polaridades bem definidas, não aceitando inversão de polos.

Certamente você já deve ter colocado as pilhas no controle remoto de sua televisão de maneira errada e percebeu que o controle não funcionou e que ao inverter os lados das pilhas o aparelho funcionou perfeitamente. Isso ocorreu justamente por causa da inversão de polaridade e pelo fato de o controle remoto ser um dispositivo eletrônico.

Lâmpadas antigas usadas em lanternas funcionam mesmo invertendo os lados da pilha, isso acontece por que este tipo de lâmpada funciona com um filamento que aquece e acende apenas com a passagem de corrente elétrica em qualquer direção. Nas lanternas atuais, tais lâmpadas foram substituídas por LEDs (Light Emissor Diode – Diodo Emissor de Luz), esse tipo de lâmpada funciona com a passagem de corrente elétrica em apenas um sentido, ou seja, não permite inversão de polaridade. Portanto, é preciso saber qual terminal será ligado ao polo positivo e qual será ligado ao polo negativo. Observe a figura:

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Outra maneira de identificar a polaridade correta em um LED é por meio de um chanfro que ele possui em seu corpo plástico. Esse chanfro indica o lado do terminal que deverá ser ligado ao negativo.

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No entanto, não vamos entrar em maiores detalhes sobre os LEDs. Eles serão assunto para um capítulo mais adiante.

TENSÃO CONTÍNUA E TENSÃO ALTERNADA

Tensão contínua – É o tipo de tensão encontrada nas pilhas, baterias e dínamos, tendo como principal característica o fato de ter suas polaridades bem definidas, ou seja, o polo positivo sempre será positivo e o polo negativo sempre será negativo.

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A maioria dos circuitos eletrônicos funciona exclusivamente com tensão contínua e por este motivo eles não funcionam quando invertemos a polaridade da pilha ou da bateria.

Representando este tipo de tensão em um gráfico, encontraríamos uma reta paralela ao eixo das abscissas. Observe:

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O símbolo da tensão contínua é mostrado na figura abaixo:

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Tensão alternada – Ao contrário do exposto acima, este tipo de tensão não possui polos definidos, sendo que ora a fase é positiva, ora é negativa e esta variação ocorre 60 vezes em um segundo (60Hz – 60 Hertz). Podemos encontrar tensão alternada na tomada de qualquer casa. Nelas um dos polos, chamado de fase, não possui polaridade definida, ele alterna entre positivo e negativo 60 vezes por segundo, isso no Brasil, em outros países podemos ter alternância com frequência de 50 vezes por segundo (50Hz).

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Outro local que será comum para o profissional em eletrônica encontrar tensão alternada é na saída dos transformadores. Veja a figura abaixo:

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A representação gráfica da tensão alternada é uma senoide que varia entre o máximo positivo e o máximo negativo passando pelo zero. Observe a figura abaixo:

Para simbolizar este tipo de tensão, é usado o símbolo apresentado na figura abaixo:

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Este símbolo é encontrado em geradores de tensão alternada e em equipamentos que funcionam com este tipo de tensão.

Como dito acima, a maioria dos dispositivos eletrônicos funcionam exclusivamente em tensão contínua, mas podemos usar a tensão alternada para alimentá-los por meio de fontes desenvolvidas com retificadores e filtros. Estudaremos sobre as fontes em um capítulo específico para este assunto.

CORRENTE ELÉTRICA

Corrente elétrica é a movimentação ordenada dos elétrons na mesma direção e sentido. Sua intensidade é medida em Ampère, representada pela letra A.

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A corrente elétrica parte do polo negativo para o polo positivo, esse é o sentido real da movimentação dos elétrons. Antigamente acreditava-se que a corrente elétrica partia do positivo para o negativo e por este motivo, verá ainda nos tempos de hoje alguns conceitos que levam em consideração o sentido antigo, mas pode ficar tranquilo, já que isso não causará grandes interferências em nossos estudos.

Podemos comparar o sistema elétrico com um sistema hidráulico. Onde:

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A caixa d’água simboliza a bateria, a água representa os elétrons e sua quantidade seria a tensão elétrica. A movimentação da água em direção ao chuveiro seria a corrente elétrica. Note que se a torneira for fechada, a corrente de água deixa de circular, o mesmo ocorre com a eletricidade, se o interruptor for desligado a corrente elétrica deixa de existir.

Como dito no início deste assunto, a unidade de medida usada para representar o resultado da corrente elétrica é o Ampère, simbolizado pela letra maiúscula “A”. Enquanto esta letra é usada para representar o resultado, a corrente elétrica em si é representada, na maioria das literaturas, pela letra minúscula “i”. Veja o exemplo:

i = 2A (Lê-se: A corrente elétrica é igual a dois ampères).

i = 30A (Lê-se: A corrente elétrica é igual a trinta ampères).

Diante da física podemos definir o ampère como sendo a quantidade de elétrons multiplicada pelo valor da carga elementar divididos pelo tempo gasto ao passar pela área transversal de um condutor. Matematicamente esse enunciado fica da seguinte forma:

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Onde:

A = Ampère;

n = Número de elétrons;

e = Carga elementar que vale 1,6 x 10-19 C (Coulomb);

Δt= Tempo em segundos.

Não se preocupe com essa fórmula, neste momento ela foi dada como exemplo, servindo apenas de ilustração, e durante este curso não faremos uso prático dela.

SUBMÚLTIPLOS DO AMPÈRE

Em eletrônica usamos muito os submúltiplos do Ampère para quantificar a passagem de corrente elétrica. São dois os submúltiplos usados para representar unidades pequenas do ampère.

Miliampère – Um miliampère (1mA) corresponde a um milésimo de Ampère (0,001A), sendo assim, 1A é exatamente igual a 1000mA.

Para converter um valor de Ampère (A) para Miliampère (mA), basta multiplicar o número por 1000. Ex1:

1 – Converta 2A para mA.

Solução:

2 x 1000 = 2000mA.

2 – Quanto vale 3,5A em mA?

Solução:

3,5 x 1000 = 3500mA

Para converter qualquer valor de Miliampère (mA) para Ampère (A), precisaremos dividir o valor por 1000. Ex2:

1 – Converta 200mA em Ampères.

Solução:

200 ÷ 1000 = 0,2A

2 – 850mA corresponde a quantos Ampères?

Solução:

850 ÷ 1000 = 0,85A

Microampère – Um microampère (µA) é exatamente igual a um milionésimo de Ampère (0,00.0001A), dessa forma 1A é igual a um milhão de microampère (1.000.000µA).

Na conversão de valores de Ampère (A) para microampère (µA), precisamos multiplicar o valor por um milhão (1.000.000). Ex1:

1 – 3A valem quantos µA?

Solução:

3 x 1.000.000 = 3.000.000µA

2 – Converta 5,4A para µA.

Solução:

5,4 x 1.000.000 = 5400.000µA

Precisando converter valores de microampère (µA) para Ampère (A), basta dividir por um milhão (1.000.000). Ex2:

1 – Converta 40µA em Ampère.

Solução:

40 ÷ 1.000.000 = 0,00.004A

2 – Converta 300µA em Ampère.

Solução:

300 ÷ 1.000.000 = 0,0003A

CORRENTE CONTÍNUA E CORRENTE ALTERNADA

Existem dois tipos de corrente elétrica: Corrente contínua e corrente alternada. Vejamos o conceito e exemplos de cada uma.

Corrente contínua – É o tipo de corrente que percorre o condutor em um único sentido, do negativo para o positivo e é gerada pela tensão contínua ligada em algum dispositivo. Pilhas e baterias produzem este tipo de corrente.

Corrente alternada – É o tipo de corrente que muda de sentido constantemente de acordo com a frequência da tensão alternada. São produzidas por fontes de tensão alternada como alternadores ou na tomada de uma residência ligada em algum equipamento.

Por enquanto é isso!

Até a próxima!

2 comentários sobre “A ELETRICIDADE

  1. na representação do gráfico de corrente alternada, na abcissa falta a unidade que expressa a grandeza tempo.

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