Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Eletrônica Geral Material Teórico Responsável pelo Conteúdo: Prof. Esp. Diego Bomfim Pedretti Revisão Textual: Prof. Me. Luciano Vieira Francisco Introdução à Eletrônica Analógica • Conceitos Básicos de Eletricidade. · Apresentar os tipos de geração de energia e retomar conceitos sobre os fundamentos da eletricidade. OBJETIVO DE APRENDIZADO Introdução à Eletrônica Analógica Orientações de estudo Para que o conteúdo desta Disciplina seja bem aproveitado e haja maior aplicabilidade na sua formação acadêmica e atuação profissional, siga algumas recomendações básicas: Assim: Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte da sua rotina. Por exemplo, você poderá determinar um dia e horário fixos como seu “momento do estudo”; Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar; lembre-se de que uma alimentação saudável pode proporcionar melhor aproveitamento do estudo; No material de cada Unidade, há leituras indicadas e, entre elas, artigos científicos, livros, vídeos e sites para aprofundar os conhecimentos adquiridos ao longo da Unidade. Além disso, você também encontrará sugestões de conteúdo extra no item Material Complementar, que ampliarão sua interpretação e auxiliarão no pleno entendimento dos temas abordados; Após o contato com o conteúdo proposto, participe dos debates mediados em fóruns de discus- são, pois irão auxiliar a verificar o quanto você absorveu de conhecimento, além de propiciar o contato com seus colegas e tutores, o que se apresenta como rico espaço de troca de ideias e de aprendizagem. Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte Mantenha o foco! Evite se distrair com as redes sociais. Mantenha o foco! Evite se distrair com as redes sociais. Determine um horário fixo para estudar. Aproveite as indicações de Material Complementar. Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar; lembre-se de que uma Não se esqueça de se alimentar e de se manter hidratado. Aproveite as Conserve seu material e local de estudos sempre organizados. Procure manter contato com seus colegas e tutores para trocar ideias! Isso amplia a aprendizagem. Seja original! Nunca plagie trabalhos. UNIDADE Introdução à Eletrônica Analógica Conceitos Básicos de Eletricidade Iniciaremos com uma grande questão: De onde vem a eletricidade e de onde ou a partir de que pode ser criada? Ex pl or Hidrelétrica Uma das possibilidades – e a mais usual – é a hidrelétrica, onde a força de mo- vimento da água gira as turbinas do gerador e inicia o ciclo de geração de energia. Leia sobre hidrelétricas em: https://goo.gl/xb9sFc. Ex pl or Figura 1 – Usina de Itaipu Fonte: iStock/Getty Images É assim que a “mágica” acontece: comumente a maioria dos sistemas de gerado- res que veremos utiliza desse mesmo processo de mover um gerador, o que muda é a forma como tal gerador é impulsionado, podendo ser por ação da água, tal como mostrado na Figura 2; por ação do vento – geração eólica –; luz solar – por meio de placas de silício –; aquecimento etc. 8 9 Reservatório Canal Duto Casa de Força Turbina Fluxo de água Gerador Rio Linha de transmissão de energia Figura 2 – Modo de geração de energia por meio de hidrelétrica Fonte: Adaptado de iStock/Getty Images Eólica Neste caso, o que move o gerador são as hélices que recebem as correntes de ar nas usinas de geração de energia eólica em pontos estratégicos em grandes parques dessa natureza. Vejamos um parque eólico com as turbinas que são movimentadas pelo vento, gerando energia: Figura 3 – Usina de geração eólica Fonte: iStock/Getty Images 9 UNIDADE Introdução à Eletrônica Analógica Termoelétrica Nas usinas termoelétricas, o principal combustível que move o gerador é o va- por provocado pelo aquecimento nas fornalhas, acalorando a água ali armazena- da, movendo as turbinas acopladas ao gerador. Este, por sua vez, gera a energia elétrica, que é transmitida pela rede de distribuição conectada ao transformador. Que ao utilizar as termoelétricas, a tarifa de energia passa a ficar mais cara? Entenda mais sobre este assunto, onde a Agência Nacional de Energia Elétrica (Aneel) dis- põe informações técnicas e explicações sobre as tarifas, além de indicar a bandeira tarifária vigente no mês de consulta. Acesse o link: https://goo.gl/9cP1dF. Ex pl or O combustível utilizado nas caldeiras pode variar desde o óleo diesel até o baga- ço de cana, palha de milho, entre outras fontes de matéria-prima. A seguir, temos uma ilustração de como é a estrutura básica de um sistema de termelétricas: Figura 4 – Sistema de geração de energia termelétrica Fonte: ufscsustentavel.ufsc.br A seguir temos outro tipo de energia que, como já mencionado, utiliza a palha de cana-de-açúcar como fonte principal de combustível à termelétrica. O proces- so se dá pela moagem da referida cana-de-açúcar para extrair o etanol. As sobras nada mais são que o bagaço da cana, este que segue em esteiras em direção à caldeira, criando o vapor para movimentar o gerador de energia elétrica, a qual segue através de linhas de transmissão, onde são distribuídas até os grandes cen- tros, a fim de que, a partir daí, seja fornecida às residências e indústrias em geral. 10 11 Figura 5 – Usina termelétrica utilizando palha de cana-de-açúcar Fonte: joinville.ifsc.edu.br Fotovoltaica A energia fotovoltaica é gerada por meio da luz do Sol que, ao incidir sobre placas de silício instaladas nos telhados de fábricas, prédios, residências e em outros locais específicos, gera energia elétrica com o auxílio de outros sistemas eletrônicos específicos – inversores. Tal energia pode ser empregada pelo próprio consumidor ou em sistemas de iluminação noturna, sendo armazenada em baterias e, em algumas localidades, chegando a fornecer subsistência elétrica para toda uma rede. Para encontrar mais informações acerca dos sistemas fotovoltaicos, acesse o link: https://goo.gl/zeWXC9.Ex pl or Sistema básico que constitui geração de energia solar. Disponível em: https://goo.gl/6TYd1u. Ex pl or Ademais, o que ocorre dentro dos condutores elétricos quando todos esses sistemas são colocados em funcionamento? Reveremos alguns conceitos que nos levarão à resposta para esta pergunta. 11 UNIDADE Introdução à Eletrônica Analógica Corrente Elétrica Inicialmente, vejamos a constituição do átomo. Pode-se entender que um átomo é basicamente formado por um núcleo, este que contém duas partículas: prótons e nêutrons; e por uma eletrosfera, na qual se situam os elétrons – tal como esquematizado na Figura 6: Figura 6 – Estrutura básica de um átomo (E = Elétrons; P = Prótons; N = Nêutrons) Fonte: iStock/Getty Images Os prótons possuem carga positiva, os elétrons têm carga negativa e os nêu- trons não possuem carga. Elétrons são os responsáveis pelos efeitos elétricos. Os elétrons da última camada do átomo – camada de valência – têm ligação muito fraca com o núcleo e, por isso, podem ser retirados ou incluídos nessa ca- mada com facilidade, produzindo, assim, os efeitos elétricos que veremos a seguir. Para que tais fenômenos aconteçam precisamos de um “caminho” por onde os elétrons possam se deslocar, “percurso” ao qual damos o nome de circuito elétrico – caminho fechado por onde circula a corrente elétrica –, tal como se vê na Figura 6. Ademais, o fluxo organizado dos elétrons em um circuito é o que dá origem à corrente elétrica, ou simplesmente corrente. Esse fluxo ocorre sempre do polo negativo ao positivo, pois no polo negativo temos grande quantidade de cargas elétricas; se lembrarmos da teoria dos átomos, estes sempre procuram o equilí- brio – ou seja, o mesmo número de prótons e elétrons –, constituindo o sentido real da corrente elétrica para fins de análise de circuito, instituindo o sentido convencional da corrente elétrica, a qual teoricamente flui do polo positivo ao negativo (link abaixo). Sentidos real e convencional da corrente elétrica. Disponível em:https://goo.gl/TbzbiK. Ex pl or 12 13 A unidade de medida da intensidade de corrente elétrica é o ampere (A). Figura 7 – Circuito elétrico básico Fonte: iStock/Getty Images Tensão Elétrica O que impulsiona os elétrons para que possam se mover em um circuito? A “força” que estimula os elétrons em um circuito é chamada de tensão elétri- ca, ou simplesmente tensão, de modo que a sua unidade de medida é o volt (V). Basicamente, pode-se classificar a tensão elétrica em dois tipos: alternada ou contínua. Tensão Contínua (CC ou DC) Na tensão contínua pura não há mudança de polaridade da forma de onda de tensão, ou seja, será sempre positiva (Figura 8a) ou sempre negativa (Figura 8b) por todo o período de sua apresentação no circuito. Com isso, pode-se garantir um fluxo de elétrons sempre em um único sentido durante todo o processo. Comumente, a tensão contínua tem como elementos geradores as pilhas e baterias. Ao representar uma tensão em uma anotação, por exemplo, utilizamo-nos do sufixo V = 12 VDC (em inglês, Direct Current), ou V = 12 VCC (em português, Corrente Contínua). V (t) V (t) (a) v - v (b) t t Figura 8 – Formas de onda da tensão contínua positiva (A) e negativa (B) Fonte: Duarte, 2017 13 UNIDADE Introdução à Eletrônica Analógica Tensão Alternada A tensão alternada pura senoidal contém uma mudança de polaridade na forma de onda de tensão em diferenciados instantes de tempo. Ademais, a tensão alternada tem como elementos geradores os alternadores e as turbinas de hidrelétricas. Ao representar uma tensão em uma anotação, por exemplo, usa-se o seguinte sufixo: V = 12 VAC (em inglês, Alternate Current), ou V = 12 VCA (em portu- guês, Corrente Alternada). A Figura 9 mostra um exemplo de tensão alternada senoidal em que o fluxo de elétrons se dá em sentidos opostos para diferentes instantes de tempo: V (t) t T Vp Vp= Tensão de pico Figura 9 – Forma de onda da tensão alternada Fonte: Duarte, 2017 Nas questões que tangem ao meio de alimentação utilizado em nossos roti- neiros equipamentos eletroeletrônicos, devemos prestar atenção em alguns as- pectos interessantes: • Equipamentos como batedeiras, liquidificadores, fornos elétricos, fogões e outros que utilizam apenas motores e resistências AC para o seu funciona- mento – salvo exceções – são ligados em corrente alternada, em conexão com tomadas de energia elétrica sem a necessidade de retificadores – estes que transformam tensão alternada em contínua e objetivo de nosso próximo assunto – ou fontes DC; • Já os telefones celulares, as câmeras, os notebooks ou outros aparelhos ele- trônicos são alimentados prioritariamente por tensão contínua, apesar de se- rem conectados à corrente AC para que sejam recarregados. Nestes são utili- zadas fontes e retificadores para transformar a tensão AC em DC e adequar os níveis conforme determina o fabricante de cada equipamento. 14 15 Resistência Elétrica Existem alguns materiais que estão entre os condutores, ou seja, que conduzem a corrente elétrica com facilidade por possuírem os elétrons da última camada – de valência – fracamente ligados ao núcleo; assim como há os isolantes, os quais não permitem a passagem da corrente elétrica, pois possuem os elétrons da última camada – de valência – fortemente ligados ao núcleo. O material a que nos referimos corresponde aos resistivos que se caracterizam pela oposição à passagem de corrente elétrica em um circuito, característica de- nominada resistência – elétrica – e sua unidade de medida é o ohm (Ω), símbolo mostrado na Figura 10: R R Figura 10 – Símbolo de resistência elétrica Fonte: CRUZ, 20-- Vejamos algumas formas de resistências elétricas largamente utilizadas na indústria: Figura 11 – Tipos de resistências industriais. Fonte: https://goo.gl/Ux1CJw Figura 12 – Resistências industriais blindadas Fonte: https://goo.gl/wKMtZQ 15 UNIDADE Introdução à Eletrônica Analógica Material Complementar Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade: Livros Laboratório de eletricidade e eletrônica CAPUANO, F. G.; MARINO, M. A. M. Laboratório de eletricidade e eletrônica. 24. ed. São Paulo: Érica, 2007. Vídeos Entre o Mais e o Menos https://youtu.be/IUgS7Uw-qBI Corrente Alternada https://youtu.be/bWvbSwgtjC0 Energia Elétrica https://youtu.be/y7tjPBvqjyY 16 17 Referências CAPUANO, F. G.; MARINO, M. A. M. Laboratório de eletricidade e eletrônica. 24. ed. São Paulo: Érica, 2007. CRUZ, E. Eletricidade aplicada em corrente contínua: teoria e exercícios. 2. ed. São Paulo: Érica, [20--]. DUARTE, M. de A. Eletrônica analógica básica. Rio de Janeiro: LTC, 2017. 17
Compartilhar