alguns componentes eletronicos

8/3/2019 alguns componentes eletronicos

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Introdução

Toda a modernidade que nos rodeia com relação à computação e suas vantagens para omundo moderno se tornou possível a partir da evolução da eletrônica. Odesenvolvimento de componentes que fazem com que a corrente elétrica gere diversosefeitos e a partir do agrupamento de vários deles um fluxo de elétrons possa realizar uma quantidade enorme de eventos desde cálculos complexos a imagens e sons.

Pode até parecer estranho para um leigo, mas tudo começa na movimentação de partículas subatômicas chamadas elétrons. Numa analogia simples, o elétron está para aelétrica, eletrônica e computação assim o a farinha está para o padeiro. O inicio de tudo.

O elétron

O elétron é uma partícula, ela fica em órbita do núcleo dos átomos. Todo átomo possuielétrons em sua órbita, na sua última camada. Em seu núcleo os átomos possuem

prótons e nêutrons fortemente unidos, no entanto nos átomos de alguns materiais oselétrons que estão em orbita nas últimas camadas não são tão firmemente presos a estaórbita, podendo facilmente se desprender e se unir a outro átomo, como é o caso dosmetais, estes são conhecidos por materiais condutores elétricos.

Os elétrons possuem carga negativa enquanto os prótons possuem carga positiva, osnêutrons não possuem carga. Quando a quantidade de elétrons e prótons num átomo é

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igual, este átomo se torna neutro, ou seja, eletricamente equilibrado, isso ocorre comátomos de materiais como madeira, borracha e outros isolantes, a quantidade de elétronse prótons de seus átomos é igual e estes elétrons estão de forma firme em órbita donúcleo do átomo, não de desprendendo e se unindo a outro átomo. Num corpo condutor,os elétrons ficam num movimento desordenado, um átomo perde um elétron e em

seguida ganha um elétron de outro átomo sem ordem alguma. Mas quando isso éordenado de forma que os elétrons tenham um único caminho a percorrer e de formaordenada isso é denominado corrente elétrica. Para que exista uma corrente elétrica é

preciso um desequilíbrio entre dois pontos, ou seja, em um ponto existam átomos comexcesso de elétrons (carga negativa) e em outro ponto átomos com falta de elétrons(carga positiva), isso fará com que os átomos com carga positiva atraiam os elétrons dosque possuem carga negativa, tentando um equilíbrio.

No entanto se o equilíbrio não for alcançado o processo continuará indefinidamenteenquanto existirem as condições apropriadas. A esse efeito é dado o nome de diferença

de potencial ou ddp, a unidade de medida utilizada para calcular a ddp é o Volt, quemede a tensão entre dois pontos com potencial elétrico diferente.

Volt

Como já mencionado, o Volt mede a diferença de potencial entre dois pontos, a ddp é oque força os elétrons a se movimentar em uma única direção continuamente do pontonegativo (com excesso de elétrons) ao positivo (com falta de elétrons).



Aqui é um ponto onde existe uma grande confusão. Volt mede a força com que oselétrons pressionam uns aos outros visando estabilizar o número deles entre os pontos.Vamos usar uma analogia:

Suponha uma caixa d’água com 1000 litros de água dentro. Ela está a 1 metro do chão.

A água não sai da caixa porque ela não tem nenhum furo, mas existe uma força puxandoa caixa e a água dentro para o chão a gravidade. Se você faz um furo no fundo da caixa,automaticamente a água começa a sair com certa força até atingir o chão, depois decerto tempo a água acaba e finaliza o processo.Agora se a caixa d’água estivesse a 100 metros de altura e o mesmo processo fossefeito, a água teria muito mais força na queda visto a altura maior.

Neste exemplo podemos comparar com a eletricidade, a altura em que a caixa esta dochão é a diferença de potencial, quando mais alta a caixa maior a pressão da água paracair, quanto maior a diferença de potencial mais força os elétrons exercem para passar de uma átomo a outro. A água seriam os elétrons e sua quantidade em movimento avazão (o que se constitui corrente elétrica) é medida em Ampéres. A velocidade com

que a água cai ou na comparação com que os elétrons se movimentam é medido emWatts.

Estas 3 unidades de medida são essenciais para o desenvolvimento e compreensão detodo o funcionamento de equipamentos elétricos, eletrônicos e computacionais.

Ampere

O Ampere como mencionado anteriormente mede a quantidade de elétrons que semovimentam formando a corrente, ou seja, esta unidade não esta ligada ao Volt, sãounidades diferentes, uma não existe sem a outra, mas usam medidas de forma diferente.Por exemplo, uma bateria automotiva possui em média 60A (A é o símbolo na SI paraAmpere) e 12volts de tensão. E quando você gira a chave do carro ela consegue acionar o motor de arranque do carro e fazer o motor com suas bielas e pistões girar por algunssegundos, no entanto se você pegar uma fonte de computador e tentar o mesmo elaqueimará ou desligará instantaneamente. Por que, se ambas possuem saídas com12volts? Por conta da corrente, enquanto uma possui 60A para 12volts a outra terá por volta de 25A. Uma corrente menor com a mesma tensão significa menor força detrabalho.

A fórmula que mede isso é dada pela expressão:

I = V/R

Ou seja, a corrente é a tensão dividida pela resistência.Uma relação interessante a respeito disso é que estas grandezas são proporcionais, ouseja, para se gerar trabalho ou você aumenta a tensão e necessita de menos corrente ouvocê aumenta a corrente e necessita de tensão menor. Para isso pode se utilizar oexemplo do chuveiro elétrico novamente, no Brasil a maior parte desses aparelhostrabalha em 220v porque dessa forma é preciso menos corrente e o uso de fios mais

finos, caso fossem utilizados 110v seria necessários fios com o dobro da bitola.



Por exemplo, um aparelho que trabalhe em 220 v e tenha 5000 w de potência seriarealizada a operação para calcular a corrente necessária:

5000 = 220.I

I=5000/220

I= 22,7A

Agora em 110 v

5000=110.I

I=5000/110

I=45,4A

WattO Watt é a unidade que mede a potência tanto elétrica como térmica. Está semprerelacionado a tempo, ou seja, a quantidade de potência utilizada por hora. O Watt é o

produto do Volt (ddp) pelo Ampere(corrente), ou seja:

P=V.I (convenciona-se que corrente nas fórmulas matemáticas seja

representada por I e potencia por P)

Exemplo:

Uma fonte de alimentação que na saída de 12 volts forneça 15A, a cálculo é o seguinte:

P= 12.15

P= 180

Na saída de 12 volts ela terá 180 w de potência.

Para termos mais potência, ou seja, força de trabalho é necessário ou maior corrente oumaior tensão.

Exemplo:

Podemos ter um chuveiro com 5000 w, que funcione com 110 v e corrente de 45,4A ouum chuveiro com a mesma potência, mas funcionando com 220 v e corrente de apenas22,7A, ou seja, para manter a mesma força de trabalho com a mesma tensão se aumentaa corrente e com a mesma corrente se aumenta a tensão.

Hertz

Hertz é a unidade de medida da freqüência com que as ondas eletromagnéticas oscilam,essa medida é representada em hertz.



O principio é simples, toda onda executa um movimento que é chamado pulso, queconsiste no movimento que ela inicia e após um período termina e inicia novamente, otempo que cada inicio e término deste processo demora a ser executado é o ciclo, aquantidade de vezes uma onda realiza isso num segundo é a referida freqüência de ondamedida em hertz ou ciclos por segundo. Suponha que uma onda qualquer tivesse umciclo que demorasse 1 segundo para ser completado, teria uma freqüência de 1Hz, 2vezes em um segundo ele fosse completado, 2 Hz de freqüência e assim por diante. Asondas podem possuir diversos formatos ou “forma de onda”, dentre eles podemosdestacar as ondas senoidais (utilizadas na transmissão de rádio) e as quadradasutilizadas nos circuitos digitais. Com este conceito em mente podemos imaginar a

dimensão da freqüência de um processador, por exemplo, um processador de 1GHz ésincronizado por uma onda quadrada que executa 1 bilhão de ciclos por segundo. Seuroteador WI-FI transmite uma onda senoidal na freqüência de 2,4GHz, ou seja, 2,4

bilhões de ciclos por segundo, a mesma utilizada pelo seu microondas só mudando a potência.

Com esses conceitos básicos já é possível compreender alguns dos diversoscomponentes e suas aplicações na eletrônica e computação.

Componentes eletrônicos

Ao longo dos anos diversos cientistas descobriram propriedades diferentes em certosmateriais ou compostos que se comportavam de maneiras particulares a passagem dacorrente elétrica por eles. Com isso foram desenvolvidos componentes baseados nestesestudos que tem possuem aplicações distintas na elétrica e eletrônica e posteriormentena computação. Vejamos alguns dos mais importantes.

Resistor

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O resistor é um dispositivo elétrico, cuja principal característica é oferecer certaresistência na passagem da corrente elétrica, seja para aproveitar o calor gerado por essaresistência (conhecido como efeito Joule) ou para reduzir a corrente elétrica em algum

ponto do circuito.

O resistor (ou resistência) permite a passagem da corrente elétrica, mas isso se dá comdificuldade, os elétrons não passam facilmente de um átomo a outro é necessário mais“esforço” para isso. Com essa dificuldade em passar pelo dispositivo os átomos acabamvibrando e causando um atrito com o átomo vizinho, isso gera calor. Este fenômeno éconhecido por efeito Joule.

Um bom exemplo que temos neste sentido é o ferro de passar, dentro dele existe umaresistência elétrica, quando a corrente tenta passar por ela encontra grande dificuldade, oque faz com que ela esquente muito, as lâmpadas incandescentes seguem o mesmo

principio, mas a intenção não é que esquente e sim gere luz, o filamento no interior dalâmpada oferece muita resistência à passagem de corrente, ocorre então o aquecimentodeste até o ponto em emita grande quantidade de luz e calor.

Usando este principio os resistores utilizados na eletrônica reduzem a passagem dacorrente elétrica que chega a eles, transformando o excedente em calor. A unidade demedida de resistência elétrica é o ohm. Quanto maior o valor em ohm, mais dificuldadea corrente encontrará em passar pelo resistor e maior a queda de tensão ao final da

passagem. São identificados por um código de cores ou com seus dados marcados emsua superfície.



Capacitor

O capacitor é um componente que tem como característica o armazenamento de cargaelétrica. É constituído basicamente de duas placas separadas por um material isolante(dielétrico). Seu funcionamento é simples, quando seus terminais são submetidos a umacorrente elétrica as duas placas internas se carregam com as cargas positivas enegativas, a partir daí diversos efeitos ocorrem e que são utilizados na elétrica eeletrônica. O principal efeito é a capacitância a unidade de medida é o farad, no entantoestá é uma unidade muito grande por isso na maior parte das vezes se encontra sob anotação de µf (micro farad).

É muito utilizado como filtro em circuitos eletrônicos e no dobrador de tensão dasfontes de alimentação de computadores. Existem diversos tipos de capacitores e dediversas composições destinados cada tipo a certas aplicações.



Nos computadores as memórias RAM do tipo dinâmica são na verdade minúsculoscapacitores agrupados e conforme recebem carga elétrica se carregam e desta forma

podem representar os 0 e 1 necessários a lógica binária. Por conta de precisarem sempreser novamente alimentados para não perderam a carga neles armazenadas (refresh), asmemórias formadas por eles são chamadas dinâmicas.

Nas fontes de alimentação são utilizados no dobrador de tensão e como filtros visto quedependendo da freqüência ao qual é submetido pode permitir a passagem ou não dacorrente elétrica. Outra característica interessante do capacitor é a possibilidade deliberar toda a carga armazenada de forma quase instantânea como no uso em flashes demáquinas fotográficas.

Diodo

Entre os materiais que são bons condutores de corrente elétrica e os isolantes existemmateriais que são um meio termo, os semicondutores. Este tipo de material possuidiversas aplicações dentre elas a que é utilizada pelo diodo. Diodo é um componenteelétrico que tem por função permitir a passagem de corrente somente numa direção,impedindo no sentido contrário. Isso é possível por meio das características dossemicondutores como o silício e o germânio. O material em estado natural é isolante,mas recebe uma dopagem e a partir daí começa a conduzir eletricidade, mas não comoum condutor comum e sim com certas características específicas a cada componente eaplicação. No caso do diodo, este é formado por dois cristais de silício ou germânio, a

principal característica é conduzir a corrente somente em um sentido, tendo sua

principal aplicação como retificador de tensão, ou seja, converter uma correntealternada em corrente continua. Um dos cristais que o formam é chamado de P e outro



de N. Sendo o P o anodo e N o catodo. A corrente elétrica só flui do anodo para ocatodo, ao contrário se comporta como um isolante.

Dentre os diodos existe um tipo especial conhecido como LED ou diodo emissor de luz.È feito de arseneto de gálio e tem como característica emitir luz quando transpassado

por uma corrente elétrica. Tem sido muito popularizado nos últimos anos visto ter um baixo consumo elétrico, maior durabilidade e poder substituir outros tipos de emissoresde luz como lâmpadas ccd nos backlights de telas lcd e na iluminação doméstica.

Transistor

Este é principal componente da eletrônica substituto das válvulas termiônicas. Suainvenção bem como o aperfeiçoamento de suas técnicas de produção foi o que

possibilitou o avanço e o desenvolvimento de toda a tecnologia que temos hoje.

Basicamente um transistor é um diodo com a possibilidade de controlar a passagem decorrente. Possui três terminais, base, emissor e coletor. Caso exista alguma tensão na

base ele permite a passagem da corrente entre emissor e coletor, caso não exista



corrente, ele não conduz. Essa a é estrutura básica de funcionamento de um transistor, ecom base nesta característica é que toda a computação se fundamentou.

Basicamente uma chave que liga e desliga a corrente elétrica. Com este conceito foi possível o desenvolvimento de portas lógicas utilizando os transistores, e com o

agrupamento delas a criação de somadores lógicos e as ULAs (unidades lógicas earitméticas) a base central dos processadores. Os transistores também têm comocaracterística a amplificação de sinais (efeito transistor) e regulagem de tensões.

Existem diversos tipos de transistores cada um destinado a um tipo de aplicação.

Com o avanço nas técnicas de fabricação hoje é possível construir transistoresmicroscópicos, e agrupá-los aos milhões como nos processadores atuais. Veja umaresumida tabela da evolução dos processadores e a quantidade de transistores utilizadosna sua produção:



FusívelO fusível possivelmente é o mais simples de todos os componentes utilizados numequipamento eletrônico. A função dele é proteger o equipamento de uma sobrecargaelétrica que poderia danificá-lo permanentemente ou ainda causar um incêndiodependendo do caso. O fusível se baseia na teoria de que ao aumentar a corrente numcondutor, devido à maior quantidade de elétrons passando por este, ocorre o efeito Joulefazendo com que este condutor se aqueça. Todo circuito aquece devido à resistência quecada componente possui, mas dentro de certos limites. Se não existir um dispositivo

para impedir que a corrente alcance níveis muito altos caso ocorra um curto circuito emum transistor, por exemplo, a corrente pode aquecer o circuito a ponto de literalmente

pegar fogo no equipamento. A função do fusível é exatamente esta, proteger o circuito



contra sobre tensão fundindo seu interior (daí seu nome) caso a corrente aqueça ocircuito até certo limite impedindo a passagem da corrente pelo sistema.

Sua classificação é em relação à tensão e corrente por ele suportada sem queimar, ouseja, de acordo com o equipamento a ser protegido.

É o componente mais fácil de realizar sua verificação, quando possuem o invólucro emvidro como na figura pode ser visual a verificação, se estiver com o interior preto ou ofio interno partido está queimado, caso possua invólucro cerâmico ou outro material,será necessário um multímetro, ajusta-se para testar resistência pode ser em qualquer escala, ao colocar as pontas de prova em suas extremidades será 8 ou 80, ou estará emcurto sinalizando que não está queimado, ou estará aberto sinalizando que algo o fezqueimar.

Agora muita atenção, dificilmente um fusível se queima sozinho, algo o faz queimar,quando constatar que o fusível de seu equipamento está queimado, antes de trocar verifique se algum outro item não apresenta problemas, pois caso exista algumcomponente em curto, o fusível queimará novamente de forma instantânea. E sempresubstituía o fusível por outro de mesma capacidade, pois está é definida de acordo como equipamento, se um fusível for substituído por um de maior capacidade a sua proteçãofica comprometida, ou seja, ele demorará muito pra abrir podendo o aparelho já estar danificado quando isso ocorrer, ou pior um incêndio pode começar antes mesmo de ofusível desligar o circuito.

Apesar da simplicidade, este componente é de suma importância em qualquer equipamento que use energia elétrica. E nunca deve ser substituído por um pedaço defio, o risco é enorme.

Finalizando

Os conceitos e componentes citados aqui servem para se ter uma noção dofuncionamento interno dos equipamentos eletrônicos. O agrupamento de todos eles fazcom que tenhamos resultados impressionantes, tudo que conhecemos hoje começoucom os estudos sobre a corrente elétrica e os efeitos criados por ela nos diversoscomponentes elétricos e eletrônicos. A evolução nas técnicas de produção miniaturizoutudo isso, e os agrupou aos milhões nos chips, no qual encontramos desde memórias,

placas de vídeo, decodificadores e os processadores.

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Saber a função no circuito e as características de cada componente abre uma enormegama de conhecimentos que se aprofundados podem levar ao desenvolvimento de novosequipamentos, a imaginação de quem desenvolve é que dirá o poderá ser criado com aeletrônica, apesar de todos os avanços a cada dia novos aparelhos surgem esurpreendem a todos não só pelo que fazem, mas como o fazem.

No caso específico dos computadores, muitos problemas podem ser identificados deacordo com os sintomas apresentados e o componente defeituoso que causa a pane, afonte, os estabilizadores e no-breaks são os dispositivos em que mais se podem aplicar estes conceitos, pois fornecem a alimentação elétrica ao computador e são fontes demuitos problemas em seus circuitos, internamente ao computador, pouco poderá ser observado neste quesito visto à miniaturização dos componentes e a quantidade decircuitos integrados, mas é possível verificar na placa mãe uma grande quantidade decapacitores, fusíveis e transistores (reguladores de tensão). Caso tenha interesse seaprofundar nestes estudos o habilitará a não só entender, mas também se aventurar pelamanutenção e desenvolvimento de equipamentos eletrônicos.

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