Eletricidade básica aula 2

Eletricidade

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UNINOVE

JEAN KLEBER

26/09/2020

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22/09/2020
FUNDAMENTOS DE ELETRICIDADE
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Circuitos Elétricos
ELEMENTOS BÁSICOS EM UM CIRCUITO ELÉTRICO
Circuito elétrico pode ser definido como um sistema de dispositivos elétricos que estejam conectados entre si, possibilitando a circulação de uma corrente elétrica.
Basicamente, um circuito elétrico deve ser composto pelos elementos apresentados a seguir.
Fonte de alimentação: é o dispositivo capaz de prover ao circuito elétrico uma força eletromotriz, ou tensão elétrica, de modo a possibilitar neste a circulação de uma corrente elétrica, desde que haja uma continuidade do circuito em toda sua extensão. Exemplos de fontes de alimentação são as pilhas, baterias e geradores.
Condutores: são os meios nos quais os elétrons podem deslocar-se pelo circuito elétrico. Pode-se, ainda, definir os condutores como os dispositivos do sistema que realizam a interligação entre a fonte de alimentação e a carga.
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Carga: é todo e qualquer dispositivo que consome certa energia da fonte de alimentação. Uma resistência elétrica é uma carga, entretanto, vários outros dispositivos diferentes de uma pura resistência também são cargas. Aqui, o termo carga não significa a carga elétrica estudada no capítulo anterior; neste caso, entende-se carga como sendo aquele dispositivo que consome uma determinada energia da fonte de alimentação.
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Diversos são os modos como os dispositivos podem estar agrupados em um circuito elétrico, mas isso dependerá da necessidade de cada aplicação as suas distribuições.
Em uma residência ou comércio pode-se encontrar inúmeros circuitos elétricos. O mais comum de ser evidenciado é o sistema de iluminação de um ambiente, pois pode-se identificar a fonte de alimentação como sendo a rede elétrica disponível pela companhia de energia elétrica. Os condutores são os fios que conectam a rede elétrica até a carga, sendo que, neste caso, a carga é a lâmpada.
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Nesse circuito, note que a representação da fonte de alimentação é diferente da apresentada anteriormente.
Ainda sobre o circuito da figura anterior, observe que, uma corrente elétrica ao ser provida (alimentada) pela fonte, percorre o condutor e atravessa a lâmpada, provocando então seu acionamento. Ao atravessar a lâmpada, esta corrente com o auxílio do condutor retorna à fonte de alimentação. Nesse cenário é possível identificar que houve em todo o momento uma continuidade da corrente por todo o circuito elétrico. Diz-se, então, que nesta condição, o circuito está fechado, pois permitiu a circulação de corrente pelos componentes formadores do sistema.
Abrir a chave, que até o momento estava fechada, provocará uma interrupção no circuito. Desse modo, veja que não há como ter uma continuidade no movimento dos elétrons pelo mesmo, não tendo, então, nesta condição, uma circulação de corrente pelos condutores e, consequentemente, através da lâmpada, fazendo-a ser desligada.
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Lembre-se de que o conceito de corrente elétrica é entendido como o movimento ordenado de elétrons. Como o interruptor está aberto, não há um modo para os elétrons se deslocarem continuamente por toda extensão do circuito formado.
Um circuito elétrico pode não ser formado apenas por um único meio de circulação para a corrente elétrica. Pode-se ter um conjunto de dispositivos agrupando um circuito ainda maior, aumentando, neste caso, sua complexidade.
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Esta condição requer uma análise mais detalhada sobre o comportamento da tensão e corrente no circuito,
FONTE DE ALIMENTAÇÃO
Uma fonte de alimentação é o dispositivo em um circuito elétrico, que tem a finalidade de prover uma força eletromotriz para o movimento dos elétrons por todo o sistema.
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É possível separar as fontes de alimentação, ou ainda, fonte de tensão devido às suas características funcionais, sendo elas:
Fonte de tensão constante;
Fonte de tensão variável;
Fonte de tensão alternada.
FONTE DE TENSÃO CONSTANTE
Caracteriza-se uma fonte de tensão constante quando o nível da alimentação da fonte apresenta a mesma intensidade no decorrer do tempo. Em outras palavras, pode-se dizer que este tipo de fonte de alimentação possui um valor constante para o nível de tensão durante todo instante.
A simbologia prevista em um diagrama elétrico de uma fonte de tensão constante
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Na figura apresentada a seguir, você pode analisar o comportamento deste tipo de fonte.
Nesse tipo de fonte, como a força eletromotriz possui sempre o mesmo valor e tem a mesma direção durante todo o seu tempo, esta condição faz com que os elétrons sejam movimentados sempre para a mesma direção e com a mesma força impulsionadora.
Esse comportamento pode ser observado na figura que segue, na qual uma fonte de tensão constante alimenta um condutor que apresenta uma determinada resistência.
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Note que o modelo de fonte mencionado tem uma polaridade bem definida, não podendo ser conectada ao circuito de forma errada, ou seja, invertida. Se esta condição de inversão ocorrer, o circuito poderá ser danificado, dependendo da disposição do projeto.
Esse tipo de fonte é frequentemente utilizado em projetos de circuitos eletrônicos que desejam uma fonte de tensão que tenha seu valor sempre constante, como uma bateria automotiva.
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Note que o modelo de fonte mencionado tem uma polaridade bem definida, não podendo ser conectada ao circuito de forma errada, ou seja, invertida. Se esta condição de inversão ocorrer, o circuito poderá ser danificado, dependendo da disposição do projeto.
Esse tipo de fonte é frequentemente utilizado em projetos de circuitos eletrônicos que desejam uma fonte de tensão que tenha seu valor sempre constante, como uma bateria automotiva.
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FONTE DE TENSÃO VARIÁVEL
Uma fonte de tensão variável tem uma característica similar à anterior, diferindo apenas por possibilitar que a intensidade da tensão oferecida ao circuito possa ter seu valor ajustado.
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Observe que, nesta fonte, a intensidade da tensão elétrica está oscilando à medida que o tempo está passando. Essa condição faz com que os elétrons se movimentem sempre na mesma direção, mas com uma força que os impulsiona que oscila na mesma proporção. Então, nota-se que, quando a fonte está com um valor de intensidade menor, a quantidade de elétrons se movimentando na direção determinada pela fonte é menor, mas quando esta intensidade aumenta, a quantidade de elétrons se deslocando também aumenta, voltando a ser menor quando a fonte diminui seu valor de tensão. Esse comportamento pode ser observado nas próximas figuras, que apresentam estas condições.
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No gráfico abaixo, a intensidade da fonte apresenta um valor menor inicial.
Em seguida, observe o que acontece quando a fonte aumenta sua intensidade.
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Na sequência, a figura mostra o momento quando seu valor volta a diminuir.
Os exemplos apresentados anteriormente ilustram o comportamento da corrente elétrica, decorrente da oscilação da fonte de tensão variável.
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FONTE DE TENSÃO ALTERNADA
A principal característica de uma fonte de tensão alternada é apresentar diferentes valores, durante o tempo que a fonte está alimentando o circuito. Em geral, pode-se dizer, ainda, que esta fonte alterna o sentido de movimento dos elétrons, ou seja, o sentido de circulação da corrente elétrica.
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Diferente dos outros modelos de fonte de alimentação, uma fonte alternada tem a característica de forçar os elétrons a se deslocar durante um momento em um sentido, e em outro momento o deslocamento ocorre no sentido contrário. Esse fenômeno ocorre, pois durante um tempo transcorrido, a força que movimenta os elétrons está em uma direção, e em outro momento, esta força muda de direção.
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Este comportamento ocorre periodicamente, ou seja, se repete de tempos em tempos, conforme apresentado no gráfico a seguir.
Observe, no gráfico da fonte de tensão alternada, que quando a intensidade da
tensão está acima do eixo do tempo [s], pode-se dizer que ela possui uma tensão positiva, mas quando esta intensidade encontra-se abaixo do eixo do tempo [s], então pode-se associá-la a uma tensão negativa. Ao dizer que a tensão está positiva ou negativa, está se encontrando uma forma de dizer que o sentido da força está em uma direção ou em outra.
Enfim, pelo motivo apresentado anteriormente é que se diz que uma fonte é do tipo alternada, pois a grandeza de tensão elétrica varia sua intensidade com o tempo de forma periódica, ou seja, de tempos em tempos, mudando constantemente o sentido de sua força eletromotriz.
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CICLO E SEMICICLO
Quando o sinal sair de um valor zero, atingindo seu valor máximo, e retornar novamente a zero, é denominado de semiciclo.
E quando este sinal continua crescendo no sentido contrário, atingindo o valor máximo oposto, e retornar novamente a zero, é denominado de ciclo.
Um sinal alternado, gerado por uma fonte de tensão, também pode ser denominado como sinal senoidal, pois apresenta as características senoidais.
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PERÍODO E FREQUÊNCIA
O tempo transcorrido ao acontecimento de um ciclo é denominado de período, ou seja, o período representa o tempo que o sinal leva para sair do seu valor zero, atingir um valor máximo positivo, retornar a zero, novamente atingir o valor máximo negativo, e retornar a zero.
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A unidade de medida do período é o segundo [s], e representado pela letra T. Contudo, a quantidade de ciclos que um sinal consegue completar durante o tempo de 1 segundo é determinado como frequência do sinal.
A unidade da frequência é o Hertz [Hz], representado pela letra F. É possível relacionar o período com a frequência mediante a equação que segue.
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Onde:
F: Frequência do sinal - Hertz(Hz);
T: Período do sinal - segundo (s).
Exemplo: Um sinal alternado possui o período do seu ciclo igual a 0,02s. Determine a frequência do sinal.
Solução: utilizar a equação que relaciona a frequência com o período do sinal.
VALOR DE PICO
Quando o sinal sai de um valor zero, antes de voltar ao mesmo ponto, ele atinge um valor máximo. O valor máximo, chamado de amplitude do sinal, é denominado de valor de pico.
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A tensão de pico da fonte representa a máxima força com que ela consegue movimentar os elétrons internamente ao condutor.
A diferença entre o valor de pico positivo de um sinal, em relação ao pico negativo deste sinal, é denominada de valor de pico a pico, ou tensão de pico a pico.
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VALOR EFICAZ
Quando uma diferença de potencial é imposta a uma determinada carga, uma energia é transferida para ela. Imagine, neste caso, que a carga seja uma resistência elétrica.
Se esta resistência for submetida a uma força eletromotriz constante, será possível observar que certa energia foi entregue à carga, e pode-se definir esta energia mediante a área que este sinal possui acima do eixo do tempo [s], conforme segue.
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Em um sinal alternado, a média de energia também está relacionada à área do sinal em relação ao eixo do tempo [s].
Um sinal alternado com um valor de pico, transfere a uma carga certa energia. A definição de valor eficaz, ou tensão eficaz, representa o valor que um sinal constante produz de efeito sobre a carga, em termos de energia entregue, igualmente a um sinal alternado com determinado valor de pico.
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A comparação entre o valor eficaz de um sinal alternado, e o seu valor de pico, pode ser analisado na figura que segue. Tanto o semiciclo positivo, quanto o negativo, produz energia sobre uma carga. Assim, nesta figura foi transferido o semiciclo negativo para o lado superior do eixo do tempo [s], para uma melhor visualização comparativa entre tensão eficaz e tensão de pico.
Note ainda que, se a área de todos os semiciclos for somada, será igual à área representada pelo valor eficaz.
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Pode-se avaliar o valor eficaz de um sinal com seu valor de pico, mediante a equação na sequência.
Onde:
Vef: Valor eficaz do sinal;
Vp: Valor de pico do sinal.
A equação anterior pode ser utilizada para determinar o valor eficaz de uma tensão mediante seu valor de pico, ou encontrar o valor de pico em função da tensão eficaz. Porém, essa equação pode também ser utilizada para determinar o valor eficaz e de pico de uma corrente elétrica.
Lembrando apenas que, a relação acima é aplicável a sinais senoidais. Como a rede elétrica de residências ou escritórios é alternada de forma senoidal, pode-se utilizá-la.
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CONDUTORES E ISOLANTES
Os materiais são formados por átomos que possuem em sua composição: elétrons, prótons e nêutrons. Dada à carga negativa do elétron, e positiva do próton, há uma força de atração existente entre eles. No entanto, essa força é equilibrada em decorrência da força centrífuga presente no elétron, devido ao seu giro em torno do núcleo.
Esse efeito atrativo entre próton e elétron, em conjunto com a força centrífuga, é o que mantém o elétron preso na eletrosfera.
Como os elétrons estão distribuídos em camadas em torno do núcleo, as partículas que situam-se na órbita de valência, possuem uma força de atração menor com os prótons. Essa condição permite aos elétrons situados nesta região tornarem-se elétrons livres quando uma energia externa é fornecida a eles.
Nos materiais que apresentam uma grande quantidade de elétrons livres, atribui-se a eles a denominação de condutores, pois permitem com certa facilidade a condução da corrente elétrica. Todavia, aqueles materiais que não possuem elétrons livres são denominados de isolantes, uma vez que não possibilitam uma condução de corrente elétrica com facilidade.
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Assim, pode-se dizer que os materiais condutores são os meios pelos quais os elétrons podem se deslocar em um circuito elétrico. Sem eles, não seria possível transferir a energia de uma fonte de alimentação para a carga desejada, inviabilizando assim as aplicações. Dentro desse contexto, pode-se denominar os condutores como sendo os guias da corrente elétrica. No entanto, um circuito não é sustentado apenas por seus condutores, mas também por materiais que possam de alguma forma garantir a proteção tanto do circuito elétrico como das pessoas que o manipulam. Esses materiais chamam-se isolantes.
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CONDUTORES
A principal característica de um material condutor é dispor de um grande número de elétrons livres que lhe permite desempenhar um papel importante na condução da corrente elétrica. Entretanto, será esta a única característica que define a escolha adequada de um material condutor para o uso nas aplicações?
Há outras grandezas elétricas envolvendo os condutores, que podem ser importantes para a aplicação a que o material será submetido, sendo necessária sua consideração. Sendo elas:
resistência elétrica do condutor;
coeficiente de temperatura;
capacidade de corrente.
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RESISTÊNCIA ELÉTRICA DO CONDUTOR
Todo condutor, apesar de possuir uma ótima condição para a passagem da corrente elétrica, também dispõe de certa resistência elétrica intrínseca a ele. Em outras palavras, mesmo sendo pequena nesses materiais, ela existe. Esse fenômeno é determinado pelo choque dos elétrons que estão em movimento, com a estrutura interna do material. As colisões entre elétron e estrutura atômica do condutor provocam uma liberação de energia térmica por parte do elétron, que notadamente verifica-se mediante o aquecimento do condutor. Esse é chamado efeito joule, como você já estudou anteriormente.
A resistência intrínseca do material depende de alguns fatores, sendo eles:
comprimento do condutor;
área da secção transversal do condutor;
resistividade do material.
Com essas informações e a equação a seguir, já definida anteriormente, você pode determinar o valor final para a resistência em um condutor.
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Com base na análise desses parâmetros, observa-se que:
o comprimento do condutor influencia em sua resistência
elétrica. Quanto maior seu comprimento, maior será a grandeza da resistência;
quanto maior a área da secção transversal do material, menor será a resistência elétrica, ou seja, quanto maior o diâmetro do condutor, menor a resistência;
a resistência elétrica é dependente do material utilizado na formação do condutor, sendo este parâmetro a resistividade do mesmo.
Notadamente, os condutores devem possuir a menor resistência elétrica possível; do contrário, haverá uma dissipação de calor no material que acarretará em uma perda de energia, que foi fornecida pela fonte, para o sistema.
No entanto, há um parâmetro oposto à resistência que define a boa condutividade do material, sendo ele a condutância. Essa grandeza representa o quanto ele permite de condução da corrente elétrica. A unidade da condutância é o siemens [s], representado pela letra G. Como a condutância é o inverso da resistência, pode-se defini-la conforme a equação a seguir.
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Onde:
G: Condutância elétrica - siemens (s);
R: Resistência elétrica - ohms (Ω).
Assim, a escolha adequada do material, no que se refere a essa grandeza, é de fundamental importância para evitar perdas de energia nos circuitos elétricos.
COEFICIENTE DE TEMPERATURA
Segundo Halliday (2009), quando um material condutor é submetido a variações de temperatura, a sua resistividade sofre alterações, aumentando ou diminuindo o valor final desta grandeza. Um aumento ou diminuição no valor final da resistividade depende do material de que o condutor é composto. Essa mudança na resistividade de um condutor, mediante a variação da temperatura sobre o mesmo, é denominada de coeficiente de temperatura.
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O cobre e o alumínio são exemplos de materiais que aumentam sua resistência com o aumento da temperatura. Esse fenômeno ocorre, pois ao aumentar a temperatura sobre o material, há uma maior vibração na estrutura interna do condutor. O resultado é um aumento na dificuldade à movimentação das cargas elétricas, uma vez que os elétrons tendem a ter uma maior possibilidade de choque com as partículas do material.
Note que, quando o choque dos elétrons com a estrutura do condutor aumenta, o efeito joule também aumenta.
Todavia, outros materiais apresentam um efeito oposto ao comentado no parágrafo anterior. O carbono, por exemplo, tem uma diminuição de sua resistência final, quando a temperatura sobre ele é acrescida.
Com base nessa característica que os condutores apresentam, a escolha adequada do material é fundamental para que, em algumas aplicações, a variação da resistência, devido à temperatura sobre o mesmo, não seja fator impeditivo para seu uso. Em algumas aplicações, os condutores são submetidos a condições ambientais de temperatura elevada, exigindo, neste caso, uma análise cuidadosa do material utilizado na composição do condutor. Quando se faz a seleção de um condutor para uso, deve-se verificar junto ao seu fabricante qual a resistência que ele apresenta para uma determinada temperatura.
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CAPACIDADE DE CORRENTE
Em um circuito elétrico, os condutores são os responsáveis em fornecer o meio para a passagem da corrente elétrica. Mas, será que não é necessário se preocupar com a intensidade da corrente que atravessa esses condutores?
Todo material que é submetido a uma corrente elétrica tem um limite para o valor dessa grandeza.
Como você estudou anteriormente, uma corrente, ao passar por um condutor, gera aquecimento no material. O aquecimento, quando excessivo, poderá comprometer o material isolante, ou seja, a capa isolante. Esta capa tem a finalidade de garantir que o condutor não entre em contato com os demais condutores, como também, garante que qualquer pessoa, ao tocar no material, não seja submetida a um choque elétrico. A degradação desta isolação poderá comprometer esses benefícios, apresentando problemas funcionais ao sistema, como também a qualquer pessoa que entre em contato com ele.
Os locais de aplicações de condutores, em grande parte, são locais que podem apresentar certa dificuldade para um bom resfriamento. Essa condição é um ponto que pode agravar o efeito que a temperatura causa sobre o condutor.
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O excesso de corrente não é um ponto preocupante apenas quanto ao aquecimento a ser ocasionado ao sistema, mas também aos intensos valores que a estrutura do material consegue suportar.
Conforme já mostrado, a capacidade de condução que um condutor suporta, depende do seu diâmetro, ou seja, da sua área da secção transversal. Para o dimensionamento correto do parâmetro, pode-se fazer uso de uma unidade de medida padronizada denominada de AWG (American Wire Gauge). Como o AWG é representado por uma tabela, quanto maior for o numeral que antecede a sigla, menor será o diâmetro do condutor. Observe, por exemplo, na figura que segue, que o fio condutor 24AWG possui um diâmetro maior que o condutor com especificação de 30AWG.
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No padrão AWG é possível determinar a máxima corrente permitida no condutor, sem que essa corrente possa gerar um aquecimento que comprometa o sistema, versus o diâmetro do condutor.
Os condutores podem ser encontrados em algumas configurações, como em fio maciço, o qual é composto apenas por um único condutor, e os cabos com múltiplos fios.
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O cabo formado por múltiplos fios possui maior facilidade de trabalho nas aplicações que se faz necessário uma maior flexibilidade mecânica para a passagem do condutor, pois sua rigidez é menor que o fio maciço.
ISOLANTES
Os isolantes são aqueles materiais que não possuem elétrons livres, condição esta que não permite a condução de corrente elétrica com certa facilidade.
O objetivo principal de um material isolante em um circuito elétrico é garantir que a corrente elétrica não circule por certos caminhos. Exemplo desta aplicação são os condutores, nos quais a capa externa é fabricada com material isolante para impedir que o condutor entre em contato com outro material condutor, evitando, assim, o funcionamento indesejado do circuito elétrico. Também serve para garantir uma proteção contra acidentes ao usuário do sistema, de modo que se este tocar o condutor quando uma corrente elétrica o esteja atravessando, não seja submetido a um choque elétrico.
Numerosos são os materiais utilizados na fabricação de isolantes, dentre eles pode-se citar a borracha, o plástico, o papel, entre outros. Cada qual com suas características isolantes favoráveis a aplicações específicas.
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Um exemplo é o papel, considerado um material com baixa capacidade de isolação. A borracha, por sua vez, é um material utilizado com frequência como cobertura isolante dos condutores, por ser esta uma característica bastante acentuada neste material. Outra aplicação isolante da borracha é a fabricação de luvas de proteção em trabalhos com alta tensão.
Apesar dos isolantes desempenharem um papel importante de oposição à passagem da corrente elétrica, quando eles são submetidos a um alto valor de diferença de potencial, uma circulação de corrente é identificada passando pelos isolantes. Nessa condição, o material deixou de ser um isolante e passou a conduzir uma corrente elétrica.
Note que, o fato da corrente atravessar o material só foi possível em função do valor da tensão elétrica sobre o mesmo ter excedido os limites de isolação permitidos pelo material. Este limite determinado nos materiais é denominado de rigidez dielétrica. A rigidez dielétrica pode ser entendida como o valor limite da diferença de potencial aplicada ao material sem que ele seja danificado.
É importante você atentar que a escolha de um cabo depende não apenas de sua capacidade de conduzir corrente elétrica, mas também das suas características isolantes.
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RESISTORES
Todavia, quando se trabalha com projetos de circuitos eletrônicos, há necessidade de limitar a corrente que flui por este circuito, e para atender esta necessidade é que surge um dispositivo eletrônico, denominado de resistor.
Segundo
Wolski (2012), o resistor é um componente eletrônico que possui como sua característica central a oposição a passagem da corrente elétrica, ou seja, a resistência elétrica.
APLICAÇÕES
Pode-se dizer que a principal aplicação do resistor é a limitação de corrente que circula por um circuito eletrônico.
Uma vasta gama de circuitos eletrônicos pode fazer uso deste dispositivo, desde circuitos de baixa potência, aqueles que lidam com sinais elétricos de baixo valor, como também em conjuntos projetados para operar com potências maiores.
Um detalhe importante, e que o projetista deve ficar atendo ao utilizar o resistor, é sua potência elétrica, ou seja, sua capacidade de dissipar calor.
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Ao dimensionar um dispositivo destes em qualquer projeto, a potência que ele poderá dissipar deve ser maior que a potência real dissipada no resistor quando estiver em uso no circuito, do contrário, o componente será danificado.
Como este dispositivo eletrônico possui as características da resistência, sua unidade de medida também é o Ohm (Ω), representado pela letra R.
O resistor pode ser representado também pela simbologia a seguir.
Algumas aplicações requerem a possibilidade de modificar o valor da resistência do componente quando ele se encontra em uso. Por este motivo é que além de resistores que possuem o valor da resistência fixa, também estão disponíveis modelos que permitem que sua resistência possa ser alterada, conforme simbologia apresentada anteriormente.
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FUNCIONAMENTO
Você estudou anteriormente como funciona e qual a finalidade do uso dos resistores em um circuito elétrico, mas para que isso seja perfeito, tem-se a necessidade de usá-lo dentro da sua capacidade resistiva. Para tal, criou-se uma regra utilizando cores de maneira que seja possível identificar o valor do componente. Prepare-se para conhecer na sequência.
Os resistores dispõem em seu corpo de um conjunto de anéis coloridos que representam o valor de sua resistência. Cada anel possui um número associado a sua cor, de modo que a sequência da disposição da cor desses anéis determina o valor da resistência do componente.
CÓDIGO DE CORES
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O valor do componente pode ser extraído mediante a leitura, em sequência, dos anéis presentes no corpo do dispositivo.
1º Anel: primeiro algarismo que representa o valor da resistência elétrica;
2º Anel: segundo algarismo que representa o valor da resistência elétrica;
3º Anel: fator que multiplica o número formado pelos dois primeiros algarismos;
4º Anel: representa a tolerância do dispositivo.
Cada anel é representado por determinada cor.
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O número referente a cada cor pode ser visto no quadro que segue.
Para a leitura do valor da resistência pode-se adotar a sequência a seguir:
1) verificar no quadro o número referente à cor do primeiro anel;
2) verificar no quadro o número referente à cor do segundo anel;
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3) fazer a multiplicação dos dois primeiros algarismos formados no passo 1 e passo 2, pelo fator de multiplicação referente à cor do terceiro anel;
4) verificar no quadro a tolerância do componente mediante a cor do quarto anel.
Exemplo: encontrar o valor da resistência referente a um resistor com a seguinte sequência de cores:
1º Anel: Amarelo;
2º Anel: Vermelho;
3º Anel: Marrom;
4º Anel: Vermelho.
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Solução:
Para a solução deste problema, primeiro deve se consultar no quadro a cor referente a cada anel.
Anel 1: Amarelo = 4;
Anel 2: Vermelho = 2;
Anel 3: Marrom = x 10;
Anel 4: Vermelho = +/- 2%.
Realizam-se, então, os passos citados anteriormente:
Valor da resistência: 42 x 10 = 420Ω; Tolerância: +/- 2%.
O valor da resistência deste componente é 420Ω, com tolerância de +/-2%.

Há casos em que o componente possui cinco ou seis anéis coloridos. Quando representado por cinco anéis para cálculo do valor da resistência, o terceiro anel passa a ser considerado como o terceiro algarismo do valor da resistência elétrica, o quarto anel o fator multiplicador, e o quinto a tolerância do resistor.
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ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES
Em alguns projetos não se encontra o valor exato da resistência desejada para uso. Quando isso ocorre, como se deve proceder?
Nesta situação, é necessário fazer uso da técnica de associação de resistores. Associar resistores é um modo de conectar esses componentes com o objetivo de fazer com que o conjunto possa produzir um efeito referente à resistência elétrica desejada, igualmente a um único resistor com aquele valor.
O valor de resistência elétrica obtida ao final da associação denomina-se de resistência elétrica equivalente.
Associação Série: neste tipo de associação, os componentes estão ligados de forma serial, ou seja, um após o outro.
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ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES
Em alguns projetos não se encontra o valor exato da resistência desejada para uso. Quando isso ocorre, como se deve proceder?
Nesta situação, é necessário fazer uso da técnica de associação de resistores. Associar resistores é um modo de conectar esses componentes com o objetivo de fazer com que o conjunto possa produzir um efeito referente à resistência elétrica desejada, igualmente a um único resistor com aquele valor.
O valor de resistência elétrica obtida ao final da associação denomina-se de resistência elétrica equivalente.
Associação Série: neste tipo de associação, os componentes estão ligados de forma serial, ou seja, um após o outro.
Em uma associação série, o valor da resistência equivalente é dado mediante a soma do valor dos resistores.
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ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES
Em alguns projetos não se encontra o valor exato da resistência desejada para uso. Quando isso ocorre, como se deve proceder?
Nesta situação, é necessário fazer uso da técnica de associação de resistores. Associar resistores é um modo de conectar esses componentes com o objetivo de fazer com que o conjunto possa produzir um efeito referente à resistência elétrica desejada, igualmente a um único resistor com aquele valor.
O valor de resistência elétrica obtida ao final da associação denomina-se de resistência elétrica equivalente.
Associação Série: neste tipo de associação, os componentes estão ligados de forma serial, ou seja, um após o outro.
Em uma associação série, o valor da resistência equivalente é dado mediante a soma do valor dos resistores.
Exemplo:
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Solução:
Associação Paralela: neste tipo de associação, os componentes estão ligados paralelamente um ao outro, conforme você pode observar na figura que segue.
Em uma associação paralela, o valor da resistência equivalente é calculado mediante a equação a seguir
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Exemplo:
Solução:
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Alguns passos facilitadores podem ser adotados na determinação da resistência equivalente em uma associação paralela, sendo eles:
associar resistores paralelos de dois em dois, conforme a seguinte equação:
b) nas associações de “n” resistores em paralelo que apresentam o mesmo valor, pode ser determinada sua equivalência da seguinte forma:
Onde:
N: Número de resistores presentes na associação;
R: valor de um único resistor.
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Associação Mista: neste tipo de associação, os componentes estão conectados na forma, associação em série e na associação em paralela no mesmo circuito, conforme você observa na figura que segue.
Em uma associação mista, o valor da resistência equivalente é determinado, resolvendo-se as associações em série e em paralelo individualmente.
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DIVISOR DE TENSÃO
Quando uma fonte de tensão alimenta um sistema com resistências associadas em série, observe que o valor da tensão da fonte irá se distribuir pelas resistências presentes na associação. Neste caso, diz-se que a soma das quedas de tensões nos resistores do conjunto será igual à tensão da fonte, conforme ilustra a figura a seguir.
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Note que a corrente no circuito foi produzida pela tensão da fonte aplicada
sobre a resistência equivalente do circuito. A intensidade desta corrente pode ser encontrada aplicando-se a lei de ohm sobre a resistência equivalente.

Observando a distribuição da tensão sobre cada resistor, nota-se que a soma das tensões em cada componente é igual à tensão da fonte.
Essa condição leva ao conceito de divisor de tensão, topologia em que um circuito eletrônico tem como finalidade dividir a tensão sobre cada resistor presente em uma associação em série. Ainda, o valor da tensão sobre cada dispositivo dependerá do valor de sua resistência. Para determinar a queda de tensão sobre cada componente, aplica-se a lei de ohm em cada resistor. Notadamente, como a corrente total que sai da fonte foi produzida pela resistência equivalente do circuito, a corrente que atravessa cada resistor possuirá o mesmo valor.
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Com base no contexto estudado, pode-se fazer duas observações bastante pertinentes:
em uma associação de resistores em série, a tensão da fonte irá se distribuir pelas resistências associadas, de acordo com o valor de cada resistor;
a corrente elétrica em uma associação em série de resistores será a mesma em cada componente.
Vale ressaltar que o divisor de tensão não se aplica apenas aos resistores, mas sim a toda e qualquer carga resistiva que seja alimentada por uma fonte de tensão.
DIVISOR DE CORRENTE
Quando uma fonte de tensão alimenta uma associação de resistências em paralelo, você deverá observar que o valor da corrente fornecida pela fonte irá se dividir pelas resistências associadas. Nessa condição, pode-se afirmar que a soma das correntes que atravessa cada resistor será igual à corrente que sai da fonte, conforme a figura apresentada a seguir.
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Novamente, como a corrente no circuito foi produzida pela tensão da fonte aplicada sobre a resistência equivalente do mesmo, a intensidade desta corrente pode ser encontrada aplicando-se a lei de ohm sobre a resistência equivalente.
Nessa distribuição, a soma das correntes através de cada resistor será igual à corrente total fornecida pela fonte. Assim, esta condição leva ao conceito do divisor de corrente, sendo que esta topologia divide a corrente total da fonte entre cada resistor presente na associação.

Note ainda que, a corrente de cada componente dependerá do valor de sua resistência. A determinação da corrente sobre os resistores pode ser encontrada aplicando-se a lei de ohm sobre cada um. Ao contrário da associação em série, em uma associação em paralelo, como todos os resistores estão em paralelo com a fonte, a tensão sobre cada um terá o mesmo valor.
TIPOS DE RESISTORES
Uma vasta gama de resistores pode ser encontrado; no entanto, pode-se dividi-los em dois grupos:
resistores fixos: não permitem que sua resistência elétrica seja alterada;
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Resistores variáveis: permitem alterar sua resistência elétrica.
RESISTORES FIXOS
Dentre os resistores fixos pode-se destacar o resistor de carbono e o resistor de fio enrolado. Outro tipo de resistor é o SMD (Dispositivo de Montagem Superficial), que também é um resistor do tipo fixo. O SMD é um dispositivo de montagem superficial, ou seja, são componentes concebidos para serem soldados diretamente sobre a PCI (Placa de Circuito Impresso). O resistor SMD não possui terminais para serem atravessados na placa, seus terminais estão acoplados diretamente ao corpo do mesmo.
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RESISTORES VARIÁVEIS
Já os resistores variáveis permitem que se altere sua resistência elétrica mediante um mecanismo externo, permitindo, assim, seu uso em circuitos que necessitam alterar a resistência do dispositivo durante seu uso.
O potenciômetro, por exemplo, permite o controle do valor da resistência por meio de seu cabo externo. Com o trimpot é possível controlar o valor da resistência, porém, diferente do potenciômetro, não possui cabo externo. Seu ajuste é feito diretamente em seu corpo.
Já o foto-resistor possibilita que sua resistência elétrica seja alterada mediante incidência de luz em sua superfície superior.
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CAPACITORES
Os capacitores são dispositivos eletrônicos como o resistor que convertem energia elétrica em energia térmica, devido a sua característica de oposição a passagem da corrente elétrica. Contudo, será que há dispositivos que possibilitam algum modo de armazenamento de energia?
Para que se possa armazenar certa quantidade de energia fornecida por uma fonte de tensão a um circuito eletrônico, pode-se fazer uso do capacitor. Segundo Wolski (2012), o capacitor tem como principal função o armazenamento de energia mediante o acúmulo de cargas elétricas em suas placas.
APLICAÇÕES
Dentre as aplicações do capacitor, a principal é o seu armazenamento de energia devido ao acúmulo das cargas elétricas. Essa condição é possível, pois a construção física do dispositivo permite que as partículas sejam armazenadas em placas condutoras que estão conectadas aos terminais do componente.
Esse fenômeno de armazenamento de energia por meio do acúmulo de cargas é denominado de capacitância.
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A unidade para medir a capacitância é o farad, representado pela letra F. Pode-se determinar a capacitância de um capacitor, mediante a seguinte equação.
Onde:
C: Capacitância - Farad (F);
Q: Quantidade da carga armazenada - Coulomb (C);
V: Tensão do capacitor - Volt (V).
Note que, o fato do dispositivo permitir que cargas sejam alocadas internamente gera uma diferença de potencial disponível entre seus terminais. Assim, na equação anterior, a capacitância é definida como uma relação entre a quantidade de cargas armazenadas no dispositivo dividida pela tensão elétrica entre seus terminais.
A simbologia do capacitor você pode identificar na figura a seguir.
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Esse componente tem uma grande utilidade na eletrônica. Dentre suas aplicações, pode-se citar o uso em circuitos retificadores, no qual sua função é garantir a menor oscilação possível da tensão na saída do circuito.
Como em muitas aplicações, o uso de um capacitor com valor fixo não se enquadra, há dispositivos que permitem a variação da capacitância, ou seja, o capacitor variável. Este último tem muita utilidade em sintonizadores de rádio, pois, para permitir a seleção da estação na frequência desejada, um ajuste de capacitância é necessário.
FUNCIONAMENTO
Um capacitor pode ser estruturado basicamente, conforme a composição ilustrada na figura que segue.
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As partes que compõem o capacitor numeradas na figura são:
1) dois terminais condutores;
2) duas placas condutoras para o armazenamento das cargas elétricas;
3) isolante entre as placas condutoras, também conhecido como dielétrico.
Nesta composição, os terminais são os responsáveis em garantir a conexão do componente ao circuito elétrico. Já, as placas condutoras são o meio pelo qual o capacitor consegue realizar o armazenamento das cargas elétricas em sua estrutura interna; assim, quanto maior a sua área, maior será o armazenamento. O dielétrico é composto basicamente por um material isolante, pois seu objetivo é garantir que as duas placas que formam
o capacitor não tenham qualquer contato entre elas. Ele pode ser formado pelo ar, ou de material de borracha, vidro, mica, entre outros. O importante é que ele garanta uma boa isolação entre as placas do capacitor.
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O modelo exemplificado na figura anterior para o componente é conhecido como capacitor de placas paralelas, pois, notadamente, observa-se que suas placas estão paralelas entre si. No entanto, o formato das placas, bem como o material utilizado como dielétrico, dependerá do valor de capacitância desejado para o dispositivo, ou seja, quanto maior a necessidade do armazenamento de carga no capacitor, maior deverá ser a área das placas condutoras do mesmo.
Outro tipo de capacitor, o eletrolítico, possui o tamanho das placas maior devido à sua disposição física, o que possibilita ao dispositivo um maior acúmulo de cargas.
ARMAZENAMENTO DE CARGA
Para que o capacitor possa ter um acúmulo de cargas em suas placas, ele deve ser submetido ao fornecimento de uma energia, provida por uma fonte de tensão.
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Inicialmente, o capacitor possui suas placas em equilíbrio, ou seja, o número de cargas positivas é igual às cargas negativas.
Ao conectar os terminais de um capacitor a uma fonte de tensão, cargas elétricas provenientes da fonte serão transferidas para as placas do capacitor.
Esse processo faz com que o lado positivo da fonte atraia as cargas negativas na placa conectada a seu terminal, e acaba por repelir as cargas positivas nesta placa. O processo inverso ocorre na outra placa.
Após finalizar o processo de transferência de cargas da fonte para o componente, ao desconectar o dispositivo, será possível notar que ele manterá cargas positivas em uma placa e cargas negativas na outra. Então, surge no capacitor uma diferença de potencial entre seus terminais, em geral, com o mesmo valor da tensão da fonte de alimentação.
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O tempo de carga do dispositivo pode ser controlado mediante o uso de um resistor em série com o capacitor.
Essa disposição permite um controle sobre a transferência de cargas da fonte para o componente, ou seja, limitando a corrente elétrica.
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No gráfico apresentado anteriormente, note que o tempo necessário para que o capacitor seja carregado totalmente com o valor da tensão da fonte é igual a cinco vezes o valor do capacitor multiplicado pelo resistor.
Neste ponto, pode-se considerar o componente carregado totalmente.
Tempo de carga = 5.R.C
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O processo de descarga do componente pode ser obtido oferecendo um meio para que as placas fiquem em equilíbrio novamente, neste caso, interconectando os próprios terminais do capacitor. Para tal, observe a figura a seguir, na qual um resistor oferece um meio para o deslocamento das cargas entre as placas do capacitor.
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Durante a descarga do componente, o resistor novamente limitará o tempo que o dispositivo levará para estar totalmente descarregado.
No entanto, a curva é similar ao processo de carga, conforme apresentado na figura que segue.
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ASSOCIAÇÃO DE CAPACITORES
Pelo mesmo motivo que se faz necessário uma associação de resistores, pode-se fazer uso da associação de capacitores, com o objetivo de encontrar um capacitor equivalente para uso em um circuito elétrico.
Associação em Série: neste tipo de associação, os capacitores estão conectados conforme o modelo a seguir.
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ASSOCIAÇÃO DE CAPACITORES
Pelo mesmo motivo que se faz necessário uma associação de resistores, pode-se fazer uso da associação de capacitores, com o objetivo de encontrar um capacitor equivalente para uso em um circuito elétrico.
Associação em Série: neste tipo de associação, os capacitores estão conectados conforme o modelo a seguir.
E a capacitância equivalente é definida por:
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Associação Paralela: na associação paralela os capacitores estão conectados conforme o modelo a seguir.
E a capacitância equivalente é definida por:
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Associação Mista: uma associação mista é caracterizada quando capacitores são associados de modo paralelo e série. Como pode ser visto na figura que segue.
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TIPOS
Os capacitores podem ser divididos em:
Capacitores fixos: não permitem que o valor da capacitância seja alterado.
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Capacitores variáveis: esses capacitores possibilitam o ajuste da capacitância durante seu uso.
Note que uma diversidade de capacitores está disponível para uso e cada um possui uma característica que lhe enquadra melhor em uma ou outra aplicação.
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