Curso de Eletrônica
Foco em Eletrônica digital para
uso da Plataforma Arduino
REPRESENTAÇÃO DE NÚMEROS EM POTENCIA DE DEZ
Massa de um elétron (Me)
Me=0,00000000000000000000000000091g !!!!!!!!!!!
Múltiplos de 10
10 101
100 102
1000 103
10000 104
100000 105
1000000 106
Sub Múltiplos de 10
1 100
0,1 1/10 1/101 10-1
0,01 1/100 1/102 10-2
0,001 1/1000 1/103 10-3
0,0001 1/10000 1/104 10-4
0,00001 1/100000 1/105 10-5
Números muito grandes ou números muito pequenos
Mt=6000000000000000000000000 Kg!!!!!!!
Massa da terra (Mt)
MULTIPLICAÇÃO E DIVISÃO
Exemplos
1000x10000=103x104=107
105 x10−2 x103
103 x103=
105+(−2 )+3
103+3=
106
106=106−6=100=1
OPERAÇÃO COM NUMEROS QUAISQUER
Exemplos
250.000 x 20.000 = 25 x104 x 2 x104 = 50x108
0,0093. 000
=9x10−3
3x103= 9
3x10−3 x 10−3=3x10−6
ou
5x109
PREFIXOS NUMÉRICOS
Tera (T) = 1012
Giga (G) = 109
Mega (M) = 106
Kilo (k) = 103
Mili (m) = 10-3
Micro (µ) = 10-6
Nano (n) = 10-9
Pico (p) = 10-12
Conceitos Básicos
ELETRICIDADE >> Tipo de energia que pode ser gerada em um lugar e usada em outro
Tipos de Geradores de Eletricidade
Eletromecânicos: Convertem a energia mecânica em energia elétrica. Ex: Dinamo
Eletroquímicos: convertem energia química em elétrica: Ex: bateria
Solar: converte energia solar em elétrica.Ex: célula solar
Baterias de Carro
Dínamo de Bicicleta
Símbolo Gerador de Tensão Continua
ExemplosBateria Portátil Pilha
Painel Solar
PARA ENERGIA ELÉTRICA FLUIR >>> CONDUTOR
Condutores: são substancias que permitem a passagem de uma corrente elétrica pois possuem portadores de cargas LIVRES.Ex: todos os metais, água +sal, gás no interior de lâmpada fluorescente, etc.
Corrente elétrica: movimentação ordenada de cargas elétricas.
Isolantes: não permitem a passagem de uma corrente elétrica pois não possuem portadores de cargas livres.Ex: Borrachas, madeira, fenolite,vidro, porcelana, papel, ar, agua (pura)
- Elétrons tem carga negativa (qe)
Prótons tem carga positiva( qp)
Nêutrons não tem carga elétrica
Átomos – Moléculas – Elétron
Cargas de tipos diferentes se atraemCargas de mesmo tipo se repelem
- - -
A unidade de carga elétrica é o Coulomb (C)
A carga de 1 elétron vale qe= -1,6.10-19C
A carga de 1 próton vale qp= +1,6.10-19C
qe+qp=0
Propriedades das Cargas Elétricas
Átomo neutro
Número de elétrons = Número de prótons
Átomo Ionizado Positivamente
Número de elétrons < Número de prótons
Número de elétrons > Número de prótons
Átomo Ionizado Negativamente
Carga Elétrica Elementar
qe= carga de um elétron
Corpo neutro
Adicionando 1 elétron
A carga do corpo é Q=qe=-1,6x10-19C
Adicionando 2 elétronCorpo neutro
A carga do corpo é Q=2.qe=-2x1,6x10-19C
Adicionando n elétrons
A carga do corpo é Q=n.qe
Neutro
E NEGATIVA !!!!!
GENERICAMENTE
Se ao invés de adicionar elétrons ao corpo neutro, elétrons são retiradosO corpo fica POSITIVO
Corpo neutro
Retirando 1 elétron
A carga do corpo é Q=qp
Retirando 2 elétronsCorpo neutro
A carga do corpo é Q=2.qp
CORPO NEGATIVO
Retirando n elétrons
A carga do corpo é Q=n.qp
Neutro
E POSITIVA !!!!!
GENERICAMENTE
POTENCIAL ELETRICO
CORPO CARREGADO >>>>> POTENCIAL ELETRICO>>Energia Armazenada
CORPO A
POTENCIAL VA (POSITIVO)
POTENCIAL VB (NEGATIVO)
CORPO B
UNIDADE: VOLT (V)
DIFERENÇA DE POTENCIAL ELETRICO D.D.P OU TENSÃO ELETRICA
A B
VA=+20V VB=-10V
D.D.P=VA-VB=20 – (-10)=30V
VA=20V
VB=-10V
0V 0V
Se existe D.D.P entre dois pontos >>>>>> fluxo de elétrons (corrente elétrica)
A B
VA’>VB
VA>VB
VA=VB=0
VA’>VB
Tensão Elétrica – Analogia Hidráulica
O desnível causa a corrente de água, na eletricidade o desnível elétrico ou tensão elétrica ou Diferença de Potencial (DDP) causa a corrente elétrica
NOVAMENTE !!!
A unidade de tensão elétrica (diferença de potencial) é chamada de VOLT(V)
Para a existir corrente elétrica entre dois pontos deve existir entre esses dois pontos TENSÃO ELETRICA OU DIFERENÇA DE POTENCIAL ELETRICO (DDP)
E o instrumento usado para medir tensão elétrica é chamado de VOLTIMETRO
O dispositivo que gera DDP entre dois pontos é chamado de gerador de tensão. Ex: Bateria, pilha
Submúltiplo
1milivolt=10-3V=1mV
1microvolt=10-6V=1uV
1nanovolt=10-9V=1nV
Multiplos e Submúltiplos do Volt
Desta forma escrevemos que a tensão vale:
U=0,005V ou U=5mV
U=1200V ou U=1,2kVU=12V ou V=12V
Múltiplo
1Kilovolt=103V=1kV
1Megavolt=106V=1MV
1Gigavolt=109V=1GV
Condutores Metálicos
Elétron Livre>> Elétrons da última camada não estão presos ao núcleo
Nuvem eletrônica
Movimento desordenado dos elétrons livres devido agitação térmica (não é corrente
elétrica)
Movimento ordenado de elétrons livres (corrente elétrica)
-
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
+
Tensão aplicada ao condutor
Isolantes
Ex: borracha, vidro, papel, água pura, plásticos em geral, fenolite, porcelana.......
São usados para controlar o fluxo de energia elétrica e isolar
Chave Aberta Chave Fechada
não tem portadores de carga livre
Os isolantes não deixam passar uma corrente elétrica
DDP Aplicada a um Condutor Metálico
Íon positivo
(fixo)
Condutor metálico que liga
pólo positivo ao pólo negativo
Elétrons se movimentando
do pólo negativo para o
positivo
Bateria que gera a
DDP
Intensidade de Corrente
Sentido convencional
Sentido Real
I
I= Intensidade Média de corrente elétrica= Q
t
Q= quantidade de carga em Coulombs (C)
t = tempo (s) para que passe ΔQ Coulombs
A unidade de intensidade de corrente elétrica é o.....................
O INSTRUMENTO USADO PARA MEDIR INTENSIDADE DE
CORRENTE ELÉTRICA É O......................
1A = 1C/s = 6,25.1018 elétrons/s então......... 2C/s = 2A
Amperímetro
Um amperímetro deve ser ligado em
SERIE com o circuito
Multímetro usado como
AMPERIMETRO
Submúltiplo Múltiplo
1miliampere=10-3A=1mA 1Kiloampere=103A=1kA
1microampere=10-6A=1A 1Megaampere=106A=1MA
1nanoampere=10-9A=1nA 1Gigaampere=109A=1GA
Multiplos e Submultiplos do Ampere
Desta forma escrevemos que a corrente vale:
I=0,005A ou I=5mA
I=1200A ou I=1,2kA
I=2A
CIRCUITO DESENERGIZADO CIRCUITO ENERGIZADO
CIRCUITO ELÉTRICO
É o caminho percorrido pelos elétrons
Corrente Elétrica – Sentido Real
Corrente Elétrica – Sentido Convencional
GERADORFIO CONDUTOR
AMPERIMETRO
RECEPTOR
VOLTIMETRO
Bipolos – Convenção de Polaridade
Bipolo: Dispositivo elétrico com dois terminais acessiveis
Bipolo Gerador: Converte algum tipo de energia em energia elétrica
Energia
Não
Elétrica
Energia
Elétrica
Ex: Bateria
Bipolo Receptor: Converte energia elétrica em outro tipo de energia
Energia
Elétrica
Energia
Não
Elétrica
Ex: Lâmpada
I
U
+
-
U
I +
-
CIRCUITO ELÉTRICO
I
U
+
-
U
I
+
-
No mínimo: 1 gerador e 1 receptor eventualmente elemento controlador (Chave)
Primeira Lei de OHM
I=1A
U=5V
I=2A
U=10V
I=3A
U=15V
5V
1A
=5V/A
10V
2A
=5V/A
15V
3A
=5V/A
Conclusão Importante..............................
U
I
=constante=R
R é a resistência elétrica do condutor
E a sua unidade é o Ohm(Ω)
Desta forma escrevemos que a resistencia de um condutor vale....
R=5V/A ou R=5Ω
U=R.I I=
U
R
Condutância Elétrica (G)
G=
1
R
A unidade de condutância é o Siemens (S)
Desta forma se R=5Ω G= 1
5
= 0,2 S
Resistores
São componentes que apresentam um valor padronizado de resistência
Material Usado: Carvão e Metal que são materiais ohmicos
1º Algarismo Significativo (A)
2º Algarismo Significativo (B)
Multiplicador (C)
Tolerância (D)
Simbologia
ABNT
Alternativo
Base de porcelana
Resistor de película de carbono
Este componente é fabricado pela deposição em vácuo de uma fina película de
carbono cristalino e puro sobre um bastão cerâmico, para resistores de valor
elevado , o valor é ajustado pela abertura de um suco espiralado sobre sua superfície.
Tabela de Código de Cores
Código de Cores
Cor 1ºA.S(A) 2ºA.S(B) Multiplicador (C) Tolerância (D)
nenhuma - - - 20%
Prata - - 10-2 10%
Ouro - - 10-1 5%
Preto - 0 100
Marrom 1 1 101 1%
Vermelho 2 2 102 2%
Laranja 3 3 103
Amarelo 4 4 104
Verde 5 5 105
Azul 6 6 106
Violeta 7 7 107
Cinza 8 8 108
Branco 9 9 109
Exemplo
A=2 B=2C=2 D=± 10%
2200Ω1980Ω 2420Ω
Valor Nominal = 2200Ω ou 2k2
R= 2 2 00 ± 10%
Valor Nominal Tolerância
R=10x103Ω R=10k
R=47x100Ω R=47Ω
R=39x10-2Ω R=0,39Ω
R=27x101Ω R=270Ω
L2
S
L1
S
R1>R2
R~K1.L
A RESISTÊNCIA DE UM CONDUTOR DEPENDE DAS SUAS DIMENSÕES E DO MATERIAL DE QUE É
FEITO
Segunda Lei de OHM
Segunda Lei de OHM
L
S2
R1<R2
L
S1
R~K2
S
Segunda Lei de OHM
RPRATA
< RFERRO
R~ depende do material
L
Sprata
L
Sferro
L
s
R = ρ.L
S
ρ é a resistividade do material expressa em:
Ω.m Ω.mm2
m
ou
L é o comprimento em metros (m)
S é a area da secção transversal em m2 ou mm2
Segunda Lei de OHM - Generalizando
ρ = Rô
Exemplo
R: São dados L=300m, D=2mm portanto o raio R=1mm e a área da secção poderá ser calculada
Um condutor de alumínio tem 300m de comprimento e 2mm de diâmetro. Calcule a sua resistência elétrica.
300m 2mm
Material .m) mm2/m)
Alumínio 2,8x10-8 2,8x10-2
Cobre 1,7x10-8 1,7x10-2
Prata 1,6x10-8 1,6x10-2
S = π.R2 = 3,14.(1mm)2 = 3,14 mm2 = 3,14.10-6 m2
1. Considerando a resistividade expressa em (Ω.m)
Soluções
2. Considerando a resistividade expressa
em (Ω.mm2)/m)
Atenção para não misturar unidades!!
R=2,8. 10−8%OMEGA .m . 300m3,14 . 10−6m2
=2,67%OMEGA
R=2,8. 10−2%OMEGA .mm2
m.300 m
3,14 mm2=2,67%OMEGA
Condutividade (σ)
É o inverso da resistividade:
σ=1ρ
Unidade:
[σ ]=(%OMEGA . m )−1
σ=sigma
Variação da Resistência com a Temperatura
A resistência varia com a temperatura
Rf é a resistência do condutor na temperatura θF
(final)
Ri é a resistência do condutor na temperatura θi (inicial)
pois a resistividade varia com a temperatura
Os metais seguem aproximadamente a lei
Δθ = θF - θi é a variação da temperatura
α coeficiente de temperatura
Se α>0 Aumentando temperatura
R DiminuiSe α<0 Aumentando temperatura
R Aumenta
θ = Teta
Resistores Especiais
Potenciômetros: São resistores cuja resistência pode variar
Simbologia
ABNT alternativo
Principio Funcionamento
RAB
é fixa RAC
é variável RCB
é variável
RAC
+ RCB
= RAB
A
C
B
Terminal fixo
Terminal fixo
Cursor
LAB
é fixo LAC
é variável LCB
é variável
R=ρ.LS
Termistores: São resistores usados como sensores de temperatura.
Resistores Especiais
Se α > 0 → PTC (Positive Temperature Coefficient )
Se α < 0 → NTC (Negative Temperature Coefficient )
+t-t
Fonte:http://www.pel-ltd.co.uk/
PTC NTC
LDR (Light Dependent Resistor): resistores onde a resistência varia com a luz
Resistores Especiais
Símbolo Resposta espectralAspecto Fisico
http://en.wikipedia.org/wiki/Light-dependent_resistor
http://www.doctronics.co.uk/ldr_sensors.htm
Escuro: R é muito alta Claro: resistência é baixa
Curva Característica de Bipolos
Dado um Bipolo Gerador...... Ou um Bipolo Receptor.........
A relação matemática entre a corrente e a tensão é
dada por uma equação
U=f(I) ou I=f(U)
Chamada de Equação Característica
Bipolo Não Linear: A relação entre corrente e tensão é não LINEAR
Ex: Diodo
Bipolo Linear: A relação entre corrente e tensão é LINEAR
Ex: Resistor
Exemplos:
R=200Ω
U= 100 . Iou
I=U
100
TensãoResistência (R)
100 200
U(V) I(mA) I(mA)
0 0 0
2 20 10
4 40 20
6 60 30
8 80 40
10 100 50
R=100Ω
U= 200 . II=U
200
Desenhar as duas curvas no mesmo gráfico
Gráfico com Escalas
Desenhando a Curva Característica do Resistor de 100 Ohms
Desenhando a Curva Característica do Resistor de 200 Ohms
R=200Ω
R=100Ω
TensãoResistência (R)
100 200
U(V) I(mA) I(mA)
0 0 0
2 20 10
4 40 20
6 60 30
8 80 40
10 100 50
Exemplo de Bipolo Não Linear: Diodo
Referência:
http://www.eletronica24h.com.br
