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A Guerra Elétrica

Este vídeo postado no YouTube pelo canal Milton Júnior, mostra o início dos sistemas de distribuição elétrica e conta a história dos gênios colaboradores, os quais tiveram que travar uma verdadeira guerra para dominar o mercado com suas tecnologias sobre eletricidade. Assista!

 

Agora, comente sobre o vídeo para iniciarmos uma discussão saudável, não apenas sobre eletricidade, mas também sobre empreendedorismo. ;)




Combate de Robôs – Vejam essa!

Acompanhem mais um incrível combate entre robôs e sintam-se inspirados para participar em breve!!!

Em breve na cidade de Pedrinhas/SE…

Interessados em participar e/ou patrocinar, entre em contato:

vanderleialves@vandertronic.com

vandertronic@gmail.com




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:

f17

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:

f19

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:

f22

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!




Tempo de recarga de baterias

Vanderlei Alves S. da Silva

Em uma outra postagem ensinamos a calcular o tempo de duração de uma bateria, explicando o que significa mAh e Ah. Caso não tenha visto tal postagem, clique aqui. Agora vamos aprender como calcular o tempo em que uma bateria deverá ficar no carregador até atingir sua carga máxima.

O tempo dependerá de dois fatores: Da capacidade de carga da bateria e da corrente elétrica de saída do carregador.

Suponha a seguinte situação:

1 – Uma bateria com 280mAh está completamente descarregada e será usado um carregador com corrente elétrica de saída igual a 500mA. Para saber quanto tempo essa bateria deverá permanecer no carregador até atingir sua carga máxima, acompanhe os cálculos abaixo:

Dados:

Capacidade da bateria (cb) = 280mAh

Corrente do carregador (i) = 500mA

Fórmula:

Tempo (t) = (cb / i) x 1,35

Logo,

t = (cb / i) x 1,35

t = (280 / 500) x 1,35

t = 0,56 x 1,35

t = 0,75

Multiplicando por 60 para converter em tempo, temos:

t = 45 minutos

Obs.: 1,35 corresponde a uma constante estabelecida por meio de outros cálculos baseados nos experimentos práticos. Não é obrigatório no cálculo, porém garante uma qualidade melhor no carregamento, uma vez que ajudará a corrigir imperfeições construtivas das baterias.

Conclusão: Para recarregar uma bateria de 280mAh com um carregador que fornece 500mA serão necessários 00:45:00.

O cálculo acima leva em consideração uma bateria completamente descarregada, porém, na maioria dos casos as baterias são colocadas no carregador contendo certa porcentagem de carga. Para este caso o cálculo modifica um pouco. Veja o exemplo:

2 – Suponha uma bateria contendo 10% de sua carga máxima, a qual deveria ser de 500mAh, colocada para ser recarregada em um carregador de 2A. O tempo que esta bateria deverá permanecer no carregador para completar sua carga deverá obedecer os seguintes cálculos:

Primeiro vamos converter 2A em mA, pois a capacidade da bateria está em mAh. Esta conversão foi explicada no post Pilhas e Baterias – Ah e mAh.

2 x 1000 = 2000mA

Dados:

cb = 500mAh

i = 2000mA

Percentual (%) = 10%

Procedimentos:

Precisamos saber quantos mAh faltam para completar a carga da bateria. Para isso calculamos a porcentagem sobre a capacidade máxima da bateria:

500 x 10% = 50mAh

Agora subtraímos 50mAh da capacidade máxima:

500 – 50 = 450mAh

Portanto, para completar a bateria restam 450mAh. Usando a mesma fórmula do exemplo 1, temos:

t = (450/2000) x 1,35

t = 0,225 x 1,35

t = 0,30375

Multiplicando por 60 para converter em tempo, temos:

t =  18 minutos e 14 segundos

Conclusão: Para completar a carga de uma bateria que apresenta 10% de sua carga máxima usando um carregador de 2A, teremos que deixá-la durante 00:18:14 carregando.

Clique aqui para baixar a planilha do Excel que faz o cálculo com base na porcentagem.

1440922734_battery-cautionAtenção! Nunca deixe a bateria no carregador por tempo além do calculado, pois isso poderá queimar a bateria ou causar danos mais graves.

Sua vez de provar que entendeu!

Qual é o tempo necessário para que uma bateria de 1460mAh com 18% de sua capacidade máxima, tenha sua carga completada usando um carregador de 0,4A?

Deixe sua resposta nos comentários!

Até a próxima!




Vídeo – 1ª Experiência no Curso de Eletrônica

1ª Experiência do Curso de Eletrônica – Aulas de reforço escolar para alunos do IFS.

Abaixo você pode visualizar o esquema e os componentes usados para a realização do experimento apresentado no vídeo:

 Exeperiencia1


O esquema elétrico é mostrado na figura abaixo:

experiencia_1_esquema

Lista de componentes

  • 1 transistor BC548 ou BC549
  • 2 Resistores de 39Ω (laranja, branco, preto)
  • 1 Led vermelho
  • 1 Bateria de 9V
  • Fios
  • Protoboard (matriz de contatos)

Vanderlei Alves S. da Silva




Pilhas e Baterias – Ah e mAh

Vanderlei Alves S. da Silva

Provavelmente você já deve ter notado nas baterias inscrições do tipo: 3600mAh ou ainda, 7Ah. No entanto, o que será que isso realmente significa???

A resposta a essa pergunta é o objetivo principal desta postagem.

Essa resposta serve tanto para as pilhas como para baterias, portanto, vamos falar nas baterias para simplificar o texto.

Ampère-hora (Ah) ou miliampère-hora (mAh) indica a capacidade de fornecimento de energia de uma bateria.

Ex.:

Suponha uma bateria que trás escrito em seu rótulo a seguinte informação:

1600mAh

Isto significa que ela será capaz de fornecer até 1600mA em até 1 hora. Mas, isto não quer dizer que esta bateria vai durar mais que outra com capacidade de 700mAh, esta poderá durar até bem mais tempo.

Como assim???!!!

Calma, você vai entender agora!

Digamos que um aparelho que precise de 3A deva ser ligado na bateria com capacidade de 1600mAh e um outro aparelho que precise de 0,5A seja ligado na bateria com 700mAh de capacidade. Para saber qual bateria irá durar mais tempo, siga os cálculos abaixo:

Duração da bateria com 1600mAh

Primeiro vamos converter 3A em miliampère, já que a unidade da capacidade está em miliampère-hora, para isso é só multiplicar o valor por 1000. Veja:

3 x 1000 = 3000mA

Assim temos os seguintes dados:

Capacidade = 1600mAh

Corrente elétrica = 3000mA

Obs.: A corrente elétrica é a corrente consumida pela carga a ser alimentada.

Agora vamos usar a seguinte fórmula:

Duração = Capacidade / Corrente elétrica

 Logo, dividindo-se a capacidade pela corrente elétrica temos:

Duração = 1600 / 3000

Duração = 0,53 horas

Solução: A bateria terá duração de aproximadamente 32 minutos, pois 0,53 horas é quase a metade de 1 hora. Pra ser mais exato: 31 minutos e 48 segundos.

Obs.: Ao final deste post explicarei como transformar os resultados em unidade de tempo como horas e minutos.

 Duração da bateria com 700mAh

Vamos converter 0,5A em mA:

0,5 x 1000 = 500mA

Dados:

Capacidade: 700mAh

Corrente elétrica = 500mA

Logo,

Duração = 700 / 500

Duração = 1,4 horas

Solução: 1,4 horas corresponde a 1 hora e 24 minutos.

Pronto! Notou como a duração de uma bateria depende grandiosamente do consumo do dispositivo a ser alimentado???

Conclusão: A primeira bateria com 1600mAh alimentando uma carga de 3A terá duração bem menor que uma bateria com 700mAh alimentando uma carga de 0,5A. Mas, se a corrente elétrica fosse a mesma para as duas baterias, aquela com capacidade maior teria uma duração significativa em relação à outra. Veja o exemplo:

Bateria com 1600mAh e carga de 500mA

Duração = 1600 / 500

Duração = 3,2 horas

Duração = 3 horas e 12 minutos

Viu a diferença?!

Enquanto a bateria com 700mAh em carga de 500mA duraria 1 hora e 24 minutos, a bateria com 1600mAh alimentando a mesma carga duraria 3 horas e 12 minutos.

Do exposto acima, você percebe que para saber quanto tempo uma bateria levará para se esgotar, é necessário saber qual é a corrente elétrica de funcionamento de um determinado dispositivo.

Mais um exemplo rapidinhos!

Vamos calcular o tempo gasto para que uma bateria com 5Ah se descarregue alimentando uma carga de 350mA.

Resposta:

Convertendo 350mA em A:

350 / 1000 = 0,35A

Obs.: Para converter de Ampère para mA, nós multiplicamos por 1000 e para fazer o inverso nós dividimos por 1000.

Dados:

Capacidade = 5Ah

Corrente elétrica = 0,35A

Logo,

Duração = 5 / 0,35

Duração = 14,28 horas

Duração = 14 horas, 16 minutos e 48 segundos aproximadamente

Conclusão: Uma bateria com 5Ah de capacidade alimentando uma carga de 350mA levará 14 horas, 16 minutos e 48 segundos para ser esgotada.

 Transformando os resultados em unidade de tempo

Duração = 1,64 horas

A dica é a seguinte:

A parte que está à esquerda da vírgula será a quantidade de horas, neste caso temos o número “1”, sendo assim, temos 1 hora e alguns minutos.

A parte que está à direita da virgula, no caso 0,64, corresponderá aos minutos e para saber qual é a quantidade de minutos, basta multiplicar esse valor por 60. Veja o exemplo:

0,64 x 60 = 38,4 minutos

Ops! 38,4 minutos não é uma medida de tempo que nos traga precisão. O número que está a esquerda da vírgula será, neste caso, os minutos, temos então 38 minutos e alguns segundos.

Para calcular quantos segundos temos é só multiplicar o valor que está a direita da vírgula por 60. Exemplo:

0,4 x 60 = 24 segundos

Assim concluímos que 1,64 corresponde a 1 hora, 38 minutos e 24 segundos.

Resumo:

1,64 = 1 h (Pegamos o número que está a esquerda da vírgula).

0,64 x 60 = 38,4 = 38 minutos

0,4 x 60 = 24 segundos

Obs.: Caso o resultado dê uma dízima, arredonde para apenas duas casas decimais. Exemplo: 4,333333333… arredonda para 4,33.

Viu como é simples! É só ir multiplicando os números que estão a direita da vírgula por 60. A primeira multiplicação transforma em minutos e a terceira multiplicação converte em segundos.

Chegou a sua vez de praticar um pouco…

Calcule a duração de uma bateria com 7Ah que alimenta uma lâmpada de 300mA. Faça as devidas conversões e encontre o resultado em horas, minutos e segundos.

Deixe sua resposta nos comentários.

Até a próxima!




Batalha de Robôs

Acompanhe mais um combate entre robôs e sinta-se inspirado a criar o seu e participe conosco!

Em breve na cidade de Pedrinhas/SE…




Combate de Robôs

Neste combate não são os músculos dos competidores que serão colocados à prova, mas, o cérebro de seus criadores que deverão demonstrar inteligência e sabedoria para alcançarem a medalha de CAMPEÃO!

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