Capítulo 007

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Componentes Eletrônicos em C.C
Pode ocorrer que uma vez conhecido o elenco que "atuará" na nossa obra não tenhamos muitas esperanças de que a sua "estréia" seja um sucesso total. Mas... demos uma oportunidade aos protagonistas. A sua primeira "representação" será no cenário da corrente contínua. 
O enunciado da Lei de Ohm, por muito que tentemos evitá-lo, nos perseguirá durante toda a nossa vida de adição ao mundo eletrônico. Para não passar nem um dia mais sem conhecer a fundo este assunto, vamos fazer um descanso, imprescindível no caminho da nossa obra, a fim de descrever este tema detalhadamente. 
No século XIX, o físico alemão George S. Ohm preocupou-se em investigar a relação de proporcionalidade existente entre a corrente elétrica (I) e a tensão (V). Dita relação se demonstrou como linear em aplicações onde se utilizará a corrente contínua. No ano 1826 publicou os resultados das suas experiências. 
A Lei de Ohm se aplica de forma simples aos circuitos básicos de CC e a todos os dispositivos que utilizem esta corrente. 
A unidade de resistência elétrica se denomina ohm, em honra ao mencionado investigador. A representação da mesma se realiza com a letra grega "ômega" (().
 A definição formal da Lei de Ohm é assim: "A intensidade da corrente presente num circuito elétrico é igual à tensão nos extremos do mesmo dividida pela sua resistência". As unidades utilizadas para que a citada fórmula se cumpra são: a tensão (V) expressa em volts, a corrente elétrica (I) em ampères e a resistência elétrica (R) em Ohms.
 
A forma em que a Lei de Ohm se comporta linearmente, podemos explicar de uma maneira simples e rápida. Imaginemos uma tensão constante, por exemplo, de 220 V alimentando um resistor suscetível de ser variado arbitrariamente, um potenciômetro.
 Se a resistência toma um valor de 22 Ohms a intensidade será de 220/22=10 A. Mas se agora variamos o valor da resistência ligada no circuito anterior sendo a tensão contínua igual a 220 V e, suponhamos, a resistência toma um valor duplo ao que tinha anteriormente, isto é, 44 Ohms, a intensidade será esta vez igual a 220/44=5A 
Como vemos, a fórmula de Ohm se comporta linearmente, isto é, se duplicamos a resistência (mantendo V constante) o valor da intensidade que circula pelo circuito se divide por dois.
 
A potência elétrica
Antes de continuar com os circuitos em CC temos que entrar no conhecimento de uma nova magnitude: a potência elétrica. 
A potência elétrica vem a ser a medição da capacidade para desenvolver um trabalho por parte, por exemplo, da tensão. O trabalho produzido por dita tensão ao ser aplicada numa resistência dada pode traduzir-se em calor (como é o caso de um radiador), em energia luminosa, como sucede nas lâmpadas e outros elementos similares.
 A potência elétrica (P) se mede em watts e se pode expressar em termos elétricos que nos são muito mais conhecidos. Por exemplo, a fórmula que nos expressa a potência consumida (em watts) ao fluir uma intensidade (em Ohms) através de um circuito alimentado por uma tensão dada (em volts) é a seguinte: P=V.I (onde P é o símbolo da potência).
 A lei de Ohm liga de alguma maneira os conceitos de tensão, intensidade e resistência. A potência é uma magnitude elétrica e pode, portanto, ser expressa em função de qualquer uma das outras magnitudes mencionadas.
 
A tabela correspondente nos permite ver a interrelação entre todas as magnitudes elétricas descritas até o momento. 
Cabe mencionar, do mesmo modo, que a aplicação de ditas fórmulas é totalmente acertada sempre que estejamos trabalhando com corrente contínua. Na hora de utilizar as mesmas magnitudes; mas sobre corrente alternada, a coisa muda notavelmente.
 Os componentes perante a C.C.
 Até este momento aplicamos a Lei de Ohm sobre um resistor e vimos como se comportam a intensidade e a tensão nos bornes desta. Agora vamos deixar de lado por um momento os resistores e começaremos a estudar o comportamento de capacitores e indutores perante a passagem através deles de uma corrente de tipo contínua.
 
Os indutores diante da C.C.
 Quando se faz circular uma corrente contínua através de um indutor este se comporta, a efeitos de resistência, como um fio condutor e oferece à passagem da mesma uma resistência que dependerá do material condutor (cobre, prata, alumínio, etc). Mas, além disso, uma bobina submetida a uma diferença de potencial, gera ao seu redor um campo magnético, de algum modo igual ao gerado por um ímã permanente. A circulação de uma corrente através de um fio condutor gera também ao redor do mesmo um campo magnético, o qual é muito pequeno. Quando enrolamos dito fio em espirais conformando uma bobina obtemos uma "soma" de campos vai implicar que a indutância magnética gerada seja de uma magnitude muito maior.
 A indutância se costuma representar pela letra "L" e, como já mencionamos, é praticamente nula num condutor reto, o qual só possui qualidades resistivas. Mas se nos fixamos num condutor enrolado, vemos que a aplicação de uma tensão nos seus extremos origina uma indutância (L) maior. Dita indutância apresenta a "originalidade" de oferecer, na presença de uma força eletromotriz geradora, uma força contra-eletromotriz que tende a opor-se à primeira.
 O tempo que demora a corrente em chegar ao seu valor máximo depende tanto do valor resistivo ou ôhmico do indutor como da indutância da mesma (representada pela letra "L"). Se a indutância é grande e a resistência é muito pequena a corrente que atravessa a bobina aumentará lentamente e vice-versa. Para fixar este tempo (ao que denominaremos "t") devemos aplicar a fórmula seguinte: t=L/R; onde "t" será o tempo (em segundos) em que a intensidade alcança o valor máximo (realmente o 63% do mesmo); R será a resistência ôhmica do indutor (em Ohms) e L a indutância do mesmo, a qual se mede em Henrys. Esta fórmula se denomina em eletrônica: constante de tempo RL.
 Para entender melhor, basta ver o seguinte exemplo: 
Suponhamos que uma bobina de indutância igual a 35 Henrys tem uma resistência ôhmica de 700 Ohms. A constante de tempo "t" será, portanto,: "t" = L/R = 35/700 =0,05 segundo. Se dito circuito for ligado a uma pilha (portanto CC) cuja força eletromotriz é de 9V a intensidade que circulará através da mesma será de I = V/R = 9/700 = 0,012 A = 12 mA. (mili-ampères).
 De tudo isso se deduz que ao ligar uma bobina, cuja resistência é de 700 W e cuja indutância alcança 35 H, a uma fonte de CC de 9V, e depois de um tempo de 50 milisegundos (os 0,05 segundos calculados), obteremos uma intensidade através de dita bobina de 7,5 mA (63% dos 12 mA calculados).
A indutância de um indutor depende dos detalhes da construção do mesmo. Influem no valor da indutância o número de espirais do indutor, o seu comprimento e, algo muito importante, o núcleo do mesmo. A distância entre espirais consecutivas é também determinante no valor indutivo final. Basta só recordar o já explicado anteriormente, onde se estabelecia que os campos magnéticos originados em cada uma delas podem somar-se às contíguas, se estas se encontram suficientementemente próximas. Pelo contrário, se separamos as espirais contribuiremos a diminuir o campo magnético suscetível de ser somado e, portanto, a indutância resultante se verá reduzida.
 A unidade de medida da indutância deve o seu nome a Joseph Henry, descobridor de dito fenômeno.
 A definição "formal" da indutância pode resumir-se da seguinte forma: Um circuito possui uma indutância igual a um Henry quando uma variação de corrente de um ampère ocasiona no mesmo uma indução de força eletromotriz (ou força contra-eletromotriz) oposta igual a um volt.
 No "mundo" eletrônico se considera a unidade Henry certamente excessiva, pelo que nos será mais fácil encontrar com sub-unidades tais como o mili-Henry (0,001 H) ou o micro-Henry (0,001 mH).Para resumir, podemos afirmar que os indutores possuem indutância de forma semelhante a como os resistores possuem resistência elétrica. 
Os capacitores diante da C.C.
Com relação aos capacitores também podemos descrever toda uma bibliografia acerca do seu comportamento ao serem alcançados por uma tensão de tipo contínua. 
Conforme podemos ver na ilustração correspondente, o capacitor básico é, por definição, tão só um par de peças de material condutor separadas por outro material de tipo isolador, o qual pode ser apenas ar. Se pactou em denominar "armaduras" às duas placas que constituem o capacitor, enquanto que à substância isoladora que as separa se designa como "dielétrico". O evento que acontece quando um capacitor se liga a uma fonte de corrente contínua é a carga do mesmo. Se o capacitor permanece em estado neutro, ambas as armaduras têm uma carga neutra em relação à outra partindo da posição B (supomos o capacitor totalmente descarregado). Passando depois o interruptor à posição A, os elétrons presentes na placa ou armadura ligada ao pólo positivo da alimentação são atraídos por este, com o que dita placa fica com um "déficit" de elétrons ou, dito de outro modo, adquire uma carga positiva. 
No pólo oposto do capacitor acontece uma situação similar mas de sentido inverso, isto é, o pólo negativo da bateria "envia" elétrons para a placa do capacitor à que está ligada. Isto, com certeza, se traduz em que dita placa adquire uma carga negativa ou, o que é igual, um excesso de elétrons. 
As placas do capacitor estão sempre separadas por um material isolador (dielétrico) pelo que, ao ligar um capacitor à alimentação (contínua), o que sempre acontece é que este se carrega de forma imediata. 
Apesar de que a circulação "real" através do dielétrico não se dá, se origina no momento da carga uma circulação de corrente elétrica através do condutor que une o capacitor à alimentação. Esta intensidade, (mensurável com um amperímetro de adequada sensibilidade) se deve à sequência de carga dada no instante de ligar o capacitor à bateria e que evolui como já se explicou anteriormente. Dita circulação se deve a que no instante de ligar a alimentação às placas do capacitor se estabelece uma diferença de potencial entre as placas do mesmo e os pólos da alimentação. Uma vez que o potencial se iguala, o que ocorre em breves instantes, a circulação (por assim dizer) no circuito se pára. 
Podemos neste instante dizer que o capacitor se carregou. A razão de que o capacitor permaneça "carregado" se deve a que as suas duas placas adquiriram um potencial idêntico entre si mas de sinal contrário. Dita situação se traduz numa atração entre cargas que não podem chegar a juntar-se pela separação à que o dielétrico isolador as submete. Esta atração é a explicação da citada "carga" do capacitor. 
Se neste instante desligássemos o capacitor do circuito comprovaríamos que o mesmo permanece carregado (não há um "caminho" elétrico para que possa descarregar-se). Mas o que vamos fazer agora é passar o interruptor, de novo, à posição B. Agora já não partimos de um capacitor em estado neutro mas de um capacitor já carregado. Ao dar às placas do capacitor uma possibilidade de equilibrar as suas cargas estamos procedendo ao evento contrário ao anterior, isto é, à descarga do capacitor. A diferença de potencial entre placas faz que, por um instante, o circuito se assemelhe a uma pilha alimentando um resistor (R) ligado em série a ela, mas com uma exceção, aqui não há reação química entre pólos (placas do capacitor) dado que estes não são mais que um par de materiais condutores separados por uma substância mais ou menos isoladora. Daqui podemos deduzir que, ao haver um desequilíbrio de cargas entre placas (uma é positiva e a outra negativa) e ao ligá-las através de R, se produz uma circulação de elétrons para "solucionar" dito desequilíbrio e conseguir igualar o potencial elétrico entre placas. Este acontecimento se conhece como "descarga" do capacitor. 
A "carga" do capacitor responde a uma circulação de corrente alta em princípio e nula ao final, quando o mesmo já está carregado. A "descarga" do capacitor também gera uma circulação de elétrons alta no primeiro instante mas nula ao final do processo. A diferença entre uma corrente e a outra é que são de sentido contrário. 
Na ilustração que representa o circuito de carga/descarga do capacitor podemos
observar também umas curvas que representam a evolução da tensão (potencial) nos bornes do capacitor ao pôr o mesmo em posição B partindo de um capacitor neutro (descarregado) e ao pô-lo na posição A. Ambas curvas estão convenientemente identificadas como "carga" e "descarga". 
Na primeira curva, a tensão nos bornes do capacitor é nula no instante de ligá-lo à pilha e aumenta até que este se carrega. Na segunda curva vemos que partimos de um capacitor carregado e, no momento de unir as suas placas através de R, se origina uma descarga progressiva. 
Tanto no caso da carga como da descarga do capacitor a circulação de corrente terá uma duração maior ou menor dependendo do resistor através do que se ligue o capacitor. Esta duração é designada em eletrônica com o nome de: constante de tempo RC. Se define por constante de tempo RC ao decorrido desde que se inicia a carga de um capacitor ligado em série com um resistor até que as placas do mesmo adquirem um potencial de 63% do valor final (o da alimentação).
 No caso da descarga, se trata do tempo que decorre até que o capacitor diminui o seu potencial entre placas e alcança o 37% do valor inicial do mesmo. 
As resistores diante da C.C.
 O fato de que denominemos um componente como resistor "puro" não faz mais que destacar que o resto dos componentes comentados antes, isto é, indutores e capacitores não podem ser estudados como entes meramente capacitivos ou indutivos. Como já iremos vendo posteriormente, embora em teoria falemos de indutância e capacidade, ao tratar com circuitos de corrente alternada haverá que ter em conta o fato de que um capacitor possui, além de capacidade, um pequeno componente resistivo. A mesma coisa acontece com os indutores: o fio que constitui a bobina, à parte de oferecer o fenômeno indutivo, tem um valor resistivo claramente calculável em Ohms.
Adaptado do “curso de eletrônica” da Editora F&G S.A (1995)
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A forma em que este aquecedor utiliza a energia é convertendo-a em energia mecânica e calorífica.
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. O campo magnético se origina quando uma tensão percorre uma bobina.
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 O esquema "básico" de um capacitor responde a uma configuração tão simples como a que se mostra nesta figura.
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 A corrente que atravessa a bobina da presente figura está submetida a carga e descarga de forma progressiva.
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 Aqui podemos ver como evolui a tensão nos extremos do capacitor conforme este se carregue ou descarregue.
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Os capacitores "bloqueiam" normalmente a CC e tendem a facilitar a circulação de CA.
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Os indutores tendem a facilitar a passagem da CC mas oferecem certas dificuldades à CA.
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Aplicando a Lei de Ohm podemos calcular qualquer magnitude.
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Se pode observar como evolui a intensidade em função das mudanças de resistência e com uma V constante.
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Se somos capazes de variar a resistência do circuito com uma V constante obteremos variações de intensidade.
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A Lei de Ohm é de uso obrigado no que se refere à corrente contínua.
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Aqui vemos a intensidade consumida por 2M2 ¤ quando os alimentamos com 9 V.
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Os componentes eletrônicos se comportam de forma diferente conforme seja o tipo de tensão utilizada. Aqui veremos a sua reação perante a Corrente Contínua.