eletricidade e eletronica para automoveis.pdf

7/27/2019 Eletricidade e eletronica para automoveis.pdf

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ELETRICIDADE E

ELETRNICA PARAAUTOMVEIS

SENAI-RJ Automotiva

verso preliminar

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ELETRICIDADE E



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SENAI-RJ2002

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ELETRICIDADE E


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Ficha Tcnica

Eletricidade e Eletrnica para Automveis2002

SENAI Rio de JaneiroDiretoria de Educao

Gerncia de Educao Profissional Luis Roberto ArrudaGerncia de Produto Automotivo Darci Pereira GariosProduo Editorial Vera Regina Costa AbreuPesquisa de Contedo Docentes da Agncia de Manuteno Automotiva

Unidade TijucaReviso Pedaggica Ktia Lcia Oliveira BarretoReviso Gramatical e Editorial Mrio lber dos Santos CunhaReviso Tcnica Denver Brasil Pessa Ramos

Slvio Romero Soares de SouzaProjeto Grfico Artae Design & Criao

Compilao dos trabalhos publicados pela Mercedes Benz do Brasil, edio revista.

SENAI Rio de Janeiro

GEP Gerncia de Educao Profissional

Rua Mariz e Barros, 678 Tijuca20270-002 Rio de Janeiro RJTel.: (0xx21) 2587-1117Fax: (0xx21) 2254-2884http://www.rj.senai.br


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Sumrio

1

2

3

4

APRESENTAO............................................................................ 11

UMA PALAVRA INICIAL ................................................................ 13

UNIDADE I CONCEITOS BSICOS DE ELETRICIDADE

TOMO ............................................................................................ 19

CORRENTE ELTRICA.................................................................. 25ons ....................................................................................................................................

Grandezas eltricas .......................................................................................................

TENSO E CORRENTE................................................................. 31

GERADORES ................................................................................... 35

Associao de geradores ........................................................................................39

Analogia dos circuitos hidrulico e eltrico.......................................................40

RESISTNCIA ELTRICA.............................................................. 41

Lei de OHM ............................ ............................... ............................... ...................... 43

Cdigos de cores para resistores ........................................................................44

Praticando Exerccios ..........................................................................................47

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6

7

8

1

1

2

RESISTNCIAS EQUIVALENTES ....................................................... 49

Praticando Exerccios ................................................................................................... 54

CAPACITORES ....................................................................................... 57

Conceito .............................................................................................................................. 59

Tipos de capacitor ............................ ............................... ............................... ................... 60

MAGNETISMO ....................................................................................... 63

Conceito ...................................................................................................................................

Eletromagnetismo ............................. ............................... ............................... ........................

UNIDADE II INSTRUMENTOS DE MEDIO ELTRICA

MULTMETRO ........................................................................................ 71

Conceito .............................................................................................................................. 73

Classificao......................................................................................................................... 73

Medio com multmetro ........................... .............................. .............................. ......... 75

UNIDADE III O QUE ELETRNICA?

COMPONENTES ELETRNICOS ...................................................... 81

Resistores............................................................................................................................. 83

Potencimetros.................................................................................................................. 85

Capacitores ......................................................................................................................... 86

Praticando ........................... ................................ ............................... ............................... ... 87

SEMICONDUTORES: JUNES E DIODOS..................................... 89

Materiais semicondutores ............................................................................................... 91

Junes ....... ............................... ............................... ............................... ............................. 93

Praticando ........................... ................................ ............................... ............................... ... 97


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3

4

1

2

34

5

TRANSISTORES .................................................................................... 99

Transistores PNP e NPN ..............................................................................................101

Transistores como chave ...............................................................................................102

Transistores amplificadores (circuitos analgicos) .................................................103

Retificador controlado de silcio (RCS) .....................................................................104

CIRCUITOS INTEGRADOS ............................................................... 107

Conceito ............................................................................................................................109

Microprocessador e memrias ....................... .......................... ......................... .......... 110

UNIDADE IV CONCEITOS BSICOS DE ELETRNICA

ANALGICA

SEMICONDUTORES ........................................................................... 113

Caractersticas ..................................................................................................................115

Classificao.......................................................................................................................115

Dopagem de material semicondutor.......................... .............................. .................. 117

DIODOS ................................................................................................ 119

Diodo semicondutor ......................................................................................................121

Principais caractersticas do diodo semicondutor ..................................................... 122

Diodo retificador .............................................................................................................123

Diodo emissor de luz (LED light emiting diode) ....................................................125

TRANSISTORES .................................................................................. 127

SENSORES............................................................................................ 133

Caractersticas ..................................................................................................................135

Exemplos de sensor........................................................................................................135

FUSVEIS ............................................................................................... 139

Caractersticas ..................................................................................................................141

Caractersticas eltricas dos fusveis ..........................................................................141


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Noes bsicas dos esquemas eltricos .......................................................................................142

Praticando ............................... ............................... ............................... ............................... .................. 143

ANEXOS .............................................................................................................. 147


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Eletricidade e Eletrnica para Automveis Apresentao

Apresentao

A dinmica social dos tempos de globalizao exige dos profissionais atualizao constante. Mesmoas reas tecnolgicas de ponta ficam obsoletas em ciclos cada vez mais curtos, trazendo desafiosrenovados a cada dia, e tendo como conseqncia para a educao a necessidade de encontrar novase rpidas respostas.

Nesse cenrio, impe-se a educao continuada, exigindo que os profissionais busquem atualizaoconstante durante toda a sua vida e os docentes e alunos do SENAI-RJ incluem-se nessas novasdemandas sociais.

preciso, pois, promover, tanto para os docentes como para os alunos da educao profissional, ascondies que propiciem o desenvolvimento de novas formas de ensinar e aprender, favorecendo otrabalho de equipe, a pesquisa, a iniciativa e a criatividade, entre outros aspectos, ampliando suaspossibilidades de atuar com autonomia, de forma competente.

Diante desses desafios e ciente de sua responsabilidade no atendimento s demandas sociais, emespecial na rea de educao, o SENAI-RJ est sempre atualizando e diversificando suas ofertas deensino, entre elas a de formao bsica de profissionais para o setor automotivo. O Curso Bsico deEletricidade e Eletrnica resulta, portanto, desse esforo contnuo, voltado prestao de um serviode qualidade a todos os cidados que procuram aperfeioar seus estudos, confiantes na propostaeducacional da instituio.

Este material didtico tem como objetivo primordial orientar a aprendizagem do aluno, na medidaem que contm informaes essenciais acerca do processo da utilizao de instrumentos de mediopara grandezas eltricas, alm de conceitos de leitura e interpretao dos esquemas eltricos doveculo. Por isso, importante ser lido, a cada passo, durante a realizao do curso. Contudo, importatambm lembrar que essa leitura, por si s, no suficiente para o alcance de uma formao slida doprofissional. No processo de aprender, buscar aprender mais, trabalhar em equipe, por exemplo, oconvvio entre professor e alunos torna-se essencial. E to-somente atravs dessa convivncia queo aluno, diante de qualquer dvida, pode deixar seus constrangimentos de lado para, ento, apresentarsuas idias, fazer perguntas ao professor ou aos colegas, e conhecer o que eles tm a dizer. Ser,certamente, nesse ambiente de troca de experincias que todos iro aprender mais e, com isso, o

Curso Bsico de Eletricidade e Eletrnica ter cumprido, enfim, seu principal objetivo.


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Eletricidade e Eletrnica para Automveis Uma Palavra Inicial

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Uma palavra inicial

Meio ambiente...Sade e segurana no trabalho...

O que que ns temos a ver com isso?

Antes de iniciarmos o estudo deste material, h dois pontos que merecem destaque: a relao entreo processo produtivo e o meio ambiente; e a questo da sade e segurana no trabalho.

As indstrias e os negcios so a base da economia moderna. Produzem os bens e serviosnecessrios, e do acesso a emprego e renda; mas, para atender a essas necessidades, precisam usarrecursos e matrias-primas. Os impactos no meio ambiente muito freqentemente decorrem do tipo

de indstria existente no local, do que ela produz e, principalmente, de como produz.

preciso entender que todas as atividades humanas transformam o ambiente. Estamos sempreretirando materiais da natureza, transformando-os e depois jogando o que sobra de volta ao ambientenatural. Ao retirar do meio ambiente os materiais necessrios para produzir bens, altera-se o equilbriodos ecossistemas e arrisca-se ao esgotamento de diversos recursos naturais que no so renovveisou, quando o so, tm sua renovao prejudicada pela velocidade da extrao, superior capacidadeda natureza para se recompor. necessrio fazer planos de curto e longo prazo, para diminuir osimpactos que o processo produtivo causa na natureza. Alm disso, as indstrias precisam se preocuparcom a recomposio da paisagem e ter em mente a sade dos seus trabalhadores e da populao que

vive ao redor dessas indstrias.Com o crescimento da industrializao e a sua concentrao em determinadas reas, o problema

da poluio aumentou e se intensificou. A questo da poluio do ar e da gua bastante complexa,pois as emisses poluentes se espalham de um ponto fixo para uma grande regio, dependendo dosventos, do curso da gua e das demais condies ambientais, tornando difcil localizar, com preciso, aorigem do problema. No entanto, importante repetir que, quando as indstrias depositam no solo osresduos, quando lanam efluentes sem tratamento em rios, lagoas e demais corpos hdricos, causamdanos ao meio ambiente.

O uso indiscriminado dos recursos naturais e a contnua acumulao de lixo mostram a falha bsica

de nosso sistema produtivo: ele opera em linha reta. Extraem-se as matrias-primas atravs de processos


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de produo desperdiadores e que produzem subprodutos txicos. Fabricam-se produtos de utilidadelimitada que, finalmente, viram lixo, o qual se acumula nos aterros. Produzir, consumir e dispensar bensdesta forma, obviamente, no sustentvel.

Enquanto os resduos naturais (que no podem, propriamente, ser chamados de lixo) so absorvidose reaproveitados pela natureza, a maioria dos resduos deixados pelas indstrias no tem aproveitamentopara qualquer espcie de organismo vivo e, para alguns, pode at ser fatal. O meio ambiente podeabsorver resduos, redistribu-los e transform-los. Mas, da mesma forma que a Terra possui umacapacidade limitada de produzir recursos renovveis, sua capacidade de receber resduos tambm restrita, e a de receber resduos txicos praticamente no existe.

Ganha fora, atualmente, a idia de que as empresas devem ter procedimentos ticos que considerema preservao do ambiente como uma parte de sua misso. Isto quer dizer que se devem adotarprticas que incluam tal preocupao, introduzindo processos que reduzam o uso de matrias-primas

e energia, diminuam os resduos e impeam a poluio.

Cada indstria tem suas prprias caractersticas. Mas j sabemos que a conservao de recursos importante. Deve haver crescente preocupao com a qualidade, durabilidade, possibilidade deconserto e vida til dos produtos.

As empresas precisam no s continuar reduzindo a poluio como tambm buscar novas formasde economizar energia, melhorar os efluentes, reduzir a poluio, o lixo, o uso de matrias-primas.Reciclar e conservar energia so atitudes essenciais no mundo contemporneo.

difcil ter uma viso nica que seja til para todas as empresas. Cada uma enfrenta desafios

diferentes e pode se beneficiar de sua prpria viso de futuro. Ao olhar para o futuro, ns (o pblico,as empresas, as cidades e as naes) podemos decidir quais alternativas so mais desejveis e trabalharcom elas.

Infelizmente, tanto os indivduos quanto as instituies s mudaro as suas prticas, quandoacreditarem que seu novo comportamento lhes trar benefcios sejam estes financeiros, para suareputao ou para sua segurana.

A mudana nos hbitos no uma coisa que possa ser imposta. Deve ser uma escolha de pessoasbem-informadas a favor de bens e servios sustentveis. A tarefa criar condies que melhorem acapacidade de as pessoas escolherem, usarem e disporem de bens e servios de forma sustentvel.

Alm dos impactos causados na natureza, diversos so os malefcios sade humana provocadospela poluio do ar, dos rios e mares, assim como so inerentes aos processos produtivos alguns riscos sade e segurana do trabalhador. Atualmente, acidente do trabalho uma questo que preocupa osempregadores, empregados e governantes, e as conseqncias acabam afetando a todos.

De um lado, necessrio que os trabalhadores adotem um comportamento seguro no trabalho,usando os equipamentos de proteo individual e coletiva; de outro, cabe aos empregadores prover aempresa com esses equipamentos, orientar quanto ao seu uso, fiscalizar as condies da cadeia produtivae a adequao dos equipamentos de proteo.

A reduo do nmero de acidentes s ser possvel, medida que cada um trabalhador, patro e


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governo assuma, em todas as situaes, atitudes preventivas, capazes de resguardar a segurana detodos.

Deve-se considerar, tambm, que cada indstria possui um sistema produtivo prprio, e, portanto, necessrio analis-lo em sua especificidade, para determinar seu impacto sobre o meio ambiente,sobre a sade e os riscos que o sistema oferece segurana dos trabalhadores, propondo alternativasque possam levar melhoria de condies de vida para todos.

Da conscientizao, partimos para a ao: cresce, cada vez mais, o nmero de pases, empresas eindivduos que, j estando conscientizados acerca dessas questes, vm desenvolvendo aes quecontribuem para proteger o meio ambiente e cuidar da nossa sade. Mas, isso ainda no suficiente...faz-se preciso ampliar tais aes, e a educao um valioso recurso que pode e deve ser usado em taldireo. Assim, iniciamos este material conversando com voc sobre o meio ambiente, sade esegurana no trabalho, lembrando que, no seu exerccio profissional dirio, voc deve agir de forma

harmoniosa com o ambiente, zelando tambm pela segurana e sade de todos no trabalho.

Tente responder pergunta que inicia este texto: meio ambiente, a sade e a segurana no trabalho o que que eu tenho a ver com isso? Depois, partir para a ao. Cada um de ns responsvel.Vamos fazer a nossa parte?


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Unidade IConceitos bsicos de

eletricidade


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tomo

1


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Eletricidade e Eletrnica para Automveis tomo

Definiotomo a menor partcula fsica em que se pode dividir um elemento, sendo configurado por duas

regies principais: nuclear e orbital.

Regies do tomo

Regio central ou ncleo

O ncleo do tomo constitudo por dois tipos de partcula: prtons e nutrons (partculas desprovidasde cargas eltricas).

Ao redor do ncleo, movimentam-se os eltrons.

Colocando dois prtons um prximo do outro, eles se repelem; o mesmo ocorre com dois eltrons.

Entretanto, um prton e um eltron atraem-se mutuamente, quando colocados um prximo do outro.

regio central ou ncleo

Fig. 1Fig. 1Fig. 1Fig. 1Fig. 1

regio perifrica ou orbital


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Para explicar as causas destas interaes, dizemos que os eltrons e os prtons so dotados decargas eltricas de espcies diferentes.

Por convocao, a carga eltrica do prton uma carga positiva, e a do eltron, negativa.

Regio perifrica ou orbital

A regio perifrica do tomo constituda por rbitas produzidas pelo giro dos eltrons (partculasque possuem cargas eltricas negativas).

atrao


repulso

p

p

p

ee

e



ncleo

prton

nutron

orbital

ncleo

prton

nutron

orbital

eltron


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Os tomos podem ter uma ou vrias rbitas, dependendo do nmero de eltrons, contendo cadarbita um nmero especfico de eltrons.


no mximo de eltronspor rbita

letras de identificaodas rbitas

216

3232

168

2KL

MN

OP

Q

No estado natural, o tomo possui nmero de prtons igual ao de eltrons. Dessa forma, as cargaseltricas positivas e negativas anulam-se, e, assim, diz-se que o tomo eletricamente neutro.


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Corrente eltrica

2

Nesta Seo...

ons

Grandezas eltricas


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Eletricidade e Eletrnica para Automveis Corrente Eltrica

Corrente eltricaTodos os eltrons podem ser removidos dos seus tomos atravs da aplicao de uma fora externa,

bastando alterar o equilbrio entre a fora centrpeta que os mantm em suas rbitas.

A remoo dos eltrons das suas rbitas provoca o desequilbrio eltrico do tomo. Como oseltrons possuem cargas negativas, o tomo torna-se eletricamente positivo.

A facilidade com que o eltron pode ser removido est relacionada com a rbita na qual ele selocaliza. Os eltrons dos nveis mais externos podem escapar dos tomos originais e passar a sedeslocar entre os nveis dos tomos vizinhos. Esses eltrons so chamados eltrons livres, e seumovimento ao acaso, em todas as direes.

Portanto, os eltrons livres so eltrons das rbitas externas dos tomos e, principalmente, daltima rbita.

Cargas eltricas em movimento ordenado formam a corrente eltrica. Em materiais, como osmetais e a grafita, a corrente eltrica formada pelo movimento dos eltrons livres, os quais selibertaram das camadas mais afastadas do ncleo atmico.

Condutores e isolantes eltricos

So denominados condutores eltricos os materiais em que h facilidade de movimento das partculaseletrizadas. Exemplo: prata, cobre, alumnio.

Os meios que no conduzem (ou conduzem muito pouco) a corrente eltrica so chamados isolantesou dieltricos. Nestes meios, os eltrons so firmemente ligados eletricamente aos seus tomos e notm facilidade de se movimentar por entre os outros tomos, como no caso dos condutores. Exemplos:leo, gua, borracha, etc.

onsOs tomos no estado natural so sempre eletricamente neutros, ou seja, o nmero de cargas

positivas igual ao de cargas negativas (nmero de prtons = nmero de eltrons). Quando essesnmeros so diferentes, aparecem os ons.


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ons so tomos eletricamente desequilibrados, isto , perderam ou receberam eltrons atravs deuma fora externa.

Os ons classificam-se em positivos e negativos.

ons positivos

ons positivos so tomos queperderam eltrons.


ons negativos

ons negativos so tomos que receberam eltrons.


prtons = +8eltrons = 9

resultado = 1

prtons = +8eltrons = 7

resultado = +1


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Grandezas eltricas

Grandezas eltricas Smbolo Unidades de medida Smbolo Aparelho de medio

Corrente I Ampere A Ampermetro

Tenso U ou E Volt V Voltmetro

Resistncia R Ohm Ohmmetro

Potncia P Watt W Wattmetro

Corrente eltrica

o movimento ordenado pelo excesso e falta de eltrons, que do origem corrente eltrica.

Tenso eltrica

Presso eltrica causada pelo excesso e falta de eltrons, que, por sua vez, do origem corrente eltrica.

Resistncia

Dificuldade que certos materiais oferecem passagem da corrente eltrica.

Potncia

Fora posta em servio, ou seja, a tenso eltrica aplicada corrente eltrica.

Curiosidades

As unidades de medida das grandezas so homenagens prestadas aos seus descobridores.

ampere Andr-Marie Ampre (francs);

volt Alessandro Volta (italiano);

ohm George Simon Ohm (ingls);

watt James Watt (ingls).


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Tenso e corrente

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Eletricidade e Eletrnica para Automveis Tenso e Corrente

Tenso e corrente contnuaEnquanto a polaridade da tenso permanecer constante, haver uma corrente que ter sempre o

mesmo sentido, chamada de corrente contnua. Essa tenso que d origem a uma corrente contnuadenomina-se tenso contnua. Como a corrente contnua representada CC, a abreviao usada paraindicar a tenso contnua tenso CC.

As pilhas de rdio e os acumuladores de carro fornecem corrente contnua; alguns tipos de geradoreltrico, tambm. Os terminais de uma fonte de tenso contnua so marcados com os sinais mais emenos, indicando o sentido em que a corrente circula no circuito. O sentido convencional da corrente

o que circula do terminal mais para o terminal menos.

Tenso e corrente alternadaUma fonte de tenso que muda a polaridade em intervalos regulares (freqncia) produz uma

corrente que muda de sentido constantemente, chamada de corrente alternada (CA).

A CA apresenta certas caractersticas muito teis. Pode ser facilmente transformada para valoresmais latos ou mais baixos, caracterstica que torna possvel transmitir economicamente a CA a longas

distncias. Em conseqncia, podem-se construir usinas geradoras de CA em fontes remotas depotncia hidrulica e fornecer essa eletricidade a consumidores distantes. possvel, ainda,transformarmos a CA em CC pelo processo de retificao.

Ciclo a variao da corrente alternada, ou seja, primeiro ela aumenta de zero at o pico mximo positivo,

depois diminui at zero e, em seqncia, aumenta at o mximo negativo e volta a zero.

O ciclo normalmente repetido muitas vezes por segundo (50/60Hz), e todos so exatamente iguais.


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Eletricidade e Eletrnica para Automveis Tenso e Corrente

Simbologia

Grandezas eltricas fundamentais

Significado Smbolo da ABNT

Corrente contnua

Corrente alternada

Corrente contnua e alternada

Exemplo de corrente alternada monofsica de 60Hz 1-60Hz

Exemplo de corrente contnua com dois condutores e tenso de 220V 2-220V


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Geradores

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Nesta Seo...

Associao de geradores

Analogia dos circuitos hidrulico e eltrico


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Eletricidade e Eletrnica para Automveis Geradores

GeradoresOs dispositivos que transformam em energia eltrica as outras formas de energia, como a qumica

luminosa, trmica e mecnica, denominam-se geradores, os quais movimentam as cargas livres de umcondutor, fornecendo-lhes energia; por isso, mantm uma diferena de potencial (ddp) ou tenso entreos dois pontos de um condutor. Esta energia potencial tambm recebe a denominao de foraeletromotriz (FEM). A funo de um gerador num circuito eltrico pode ser comparada de umabomba de gua numa instalao hidrulica.

Representando o plo de potencial menor do gerador pelo sinal () e o plo de potencial maior pelo

sinal (+), os eltrons do condutor ligado aos plos do gerador vo do plo negativo ao positivo. Por isso,como por conveno a corrente eltrica tem o sentido contrrio ao movimento dos eltrons, indo do lopositivo para o negativo.


R (carga)

Circuito aberto

Diz-se que um gerador est em circuito aberto, quando no h percurso fechado para a correnteeltrica.

sentido convencional da corrente

sentido dos eltrons

+


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Curto-circuito

Quando os terminais do gerador so colocados em contato direto, ou seja, quando a resistncia

externa R nula, a corrente mxima. Esta corrente chama-se corrente de curto-circuito (ICC).

Pilhas

Se dois condutores de materiais diferentes so mergulhados parcialmente em uma soluo eletroltica,surge uma tenso entre eles. Ligando os dois condutores por meio de um fio metlico, este percorridopor uma corrente eltrica que se mantm durante certo intervalo de tempo.


eletrodo negativo eletrodo positivo

V

eletrlitoreao qumica

O sistema constitudo por dois condutores de materiais diferentes, parcialmente mergulhados emsoluo eletroltica, recebe o nome de pilha, que um gerador qumico, ou seja, transforma energiaqumica em eltrica.

Bateria de automvel

uma associao da a denominao bateria de acumuladores ligados em srie. Cada elementoda bateria fornece uma tenso de 2V. Conseqentemente, uma bateria de trs elementos fornece 6V.



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1. Os eltrons do condutor de cobre so atrados pelo positivo.

2. O condutor de cobre torna-se positivamente carregado.

3. O condutor atrai, ento, os eltrons do negativo, formando um fluxo de eltrons livreschamado corrente eltrica.

Uma bateria tem excesso de eltrons em seu terminal negativo e falta de eltrons no positivo. Porisso atravs de um condutor, capaz de iniciar um fluxo de eltrons (corrente eltrica) do terminalnegativo para o positivo.

Associao de geradoresGeradores associados em srie

Neste caso, a tenso nos terminais do resistor igual soma das FEMs dos geradores. Assim:


E1

Geradores associados em paralelo

Dois ou mais aparelhos eltricos esto ligados em paralelo, quando todos os seus terminais deentrada se encontram ligados entre si, bem como os terminais de sada, ficando, portanto, todos eles

com a mesma ddp, que a prpria ddp da associao.

E2 E3

R

E1 + E2 + E3 = R.i

i


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Analogia dos circuitos hidrulico e

eltricoCircuito hidrulico


hidrmetro

Circuito eltrico


manmetro

bomba

turbina

registro

ampermetro

A

voltmetrogerador

interruptor

lmpadaVG


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Resistncia eltrica

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Nesta Seo...

Lei de OHM

Cdigos de cores para resistores

Praticando Exerccios


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Eletricidade e Eletrnica para Automveis Resistncia Eltrica

Resistncia eltricaTodos os materiais so condutores de corrente eltrica, porm oferecem certa resistncia ao fluxo

de corrente.

Bons condutores: materiais que oferecem pouca resistncia.

O fio fino oferece maior resistncia que o grosso.

O fio longo oferece maior resistncia que o curto.

Reostato significa fluxo controlado, portanto variador de resistncia.

Lei de Ohms relaes entre corrente, tenso e resistncia, chama-se lei de Ohm.

1. Baixa tenso = baixa corrente.

2. Alta tenso = alta corrente.

3. Baixa resistncia = alta corrente.4. Alta resistncia = baixa corrente.

A intensidade de corrente eltrica depende dos valores de tenso e de resistncia.

Observao

Tal fato foi descoberto por George S. Ohm em 1827, sendo essa lei de

primordial importncia nos clculos eltricos.


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A expresso matemtica da lei de Ohm

A corrente eltrica diretamente proporcional tenso eltrica e inversamente proporcional

resistncia eltrica.

Figs. 1 e 2Figs. 1 e 2Figs. 1 e 2Figs. 1 e 2Figs. 1 e 2

U

R.I

P

I.U

Cdigos de cores para resistoresO valor hmico dos resistores e sua tolerncia podem ser impressos no corpo do componente

atravs de anis coloridos.

A cor de cada anel e a sua posio com relao aos demais anis, corretamente interpretada,fornecem dados sobre o valor do componente.

A disposio das cores em forma de anis possibilita que o valor do componente possa ser lido dequalquer posio.

Interpretao do cdigo

O cdigo compe-se de trs cores, usadas para representar o valor hmico, e uma outra, pararepresentar o percentual de tolerncia.

Para a correta interpretao dos valores de resistncia e tolerncia do resistor, os anis tm de serlidos em uma seqncia correta.

O primeiro anel colorido a ser lido o mais prximo da extremidade do componente. Seguem-se, naordem, os segundo, terceiro e quarto anis coloridos.

U = tensoR = resistnciaI = correnteP = potncia

U

I

U

I

R.I = U

= R

= IP

I

P

U

I.U = P

= I

= U


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Os trs primeiros anis coloridos representam o valor do resistor; o quarto anel, o percentual detolerncia.

1o 2o 3o 4o

(anis)


1o 2o 3o 4o


os anis que indicam o valor daresistncia do resistor

(o anel mais afastado)indica a tolerncia

A tabela a seguir apresenta o cdigo de cores completo.

Cor Dgitos significativos Multiplicador Tolerncia

Preto 0 1

Marrom 1 10

Vermelho 2 100

Laranja 3 1.000

Amarelo 4 10.000

Verde 5 100.000

Azul 6 1.000.000

Violeta 7

Cinza 8

Branco 9

Ouro 0,1 5%

Prata 0,01 10%

Sem cor 20%


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4646464646 SENAI-RJ


1a faixa/1o dgito

Cor Dgito

Preto 0Marrom 1Vermelho 2Laranja 3Amarelo 4Verde 5Azul 6Violeta 7Cinza 8Branco 9

2a faixa/2o dgito

Cor Dgito

Preto 0Marrom 1Vermelho 2Laranja 3Amarelo 4Verde 5Azul 6Violeta 7Cinza 8Branco 9

3a faixa/multiplicador

Cor Multiplicador

Preto 1Marrom 10Vermelho 100Laranja 1.000Amarelo 10.000Verde 100.000Azul 1.000.000Prata 0,01Ouro 0,1

4a faixa/tolerncia

Cor Tolerncia

Prata 10%Ouro 5%

Sem faixa 20%


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SENAI-RJ 4747474747


Praticando

1) Em um circuito eltrico em que circula uma corrente eltrica igual a 5A sob uma tenso de 10volts, determine o valor da resistncia eltrica.

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2) Um circuito eltrico com uma tenso de 100 volts alimenta uma carga com 20 amperes. Determinea corrente eltrica que ir circular por esse circuito.

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Ensaios

1) Monte o circuito a seguir na placa de contatos e confirme os resultados segundo a lei de Ohm.

R1 = 100

I = ?

E = 30V

A


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4848484848 SENAI-RJ


Simbologia

COMPONENTES DO CIRCUITO

Significado ABNT

Resistor

Resistor varivel

Indutor, enrolamento, bobina ou

Capacitor

Capacitor varivel

Capacitor eletroltico

Diodo semicondutor

Diodo Zener

Acumulador, bateria, pilha

Transistor

SCR

Terra

Massa


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Resistnciasequivalentes

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Praticando Exerccios


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Eletricidade e Eletrnica para Automveis Resistncias Equivalentes

Associao de resistores

A associao de resistores um conjunto de resistores que, convenientemente ligados, formam umcircuito em srie, em paralelo ou misto.

associao em srie


associao em paralelo associao mista

Resistncia equivalente

Resistncia equivalente a resistncia equivalente de um nico resistor que pode substituir a

associao de resistores, sendo calculada de formas variadas.

Associao de resistores em srie

Na associao de resistores em srie, a resistncia equivalente igual soma das resistnciascomponentes da associao.

Matematicamente, Re = R1 + R2 + R3 + Rn; onde Re a resistncia equivalente e R1, R2, R3 eRn so as resistncias que compem a associao.


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5252525252 SENAI-RJ


Aplicao

Determinar a resistncia equivalente da associao a seguir.

RE = R1 + R2 + R3RE = 2 + 3 + 4

RE = 9


R1 = 2 R2 = 3 R3 = 4

Observao

A resistncia total no circuito em srie sempre maior que os valores dos

resistores que compem a associao.

Associao de resistores em paralelo

A resistncia equivalente de uma associao em paralelo sempre menor que o valor dos resistoresque compem a associao.

Em uma associao em paralelo composta apenas por dois resistores, calculamos a resistnciaequivalente utilizando a seguinte frmula:


RE =R1 X R2

R1 + R2

R1

R2


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SENAI-RJ 5353535353


Aplicao

Considerando R1 = 60 amperes e R2 = 40 amperes, temos:

RE = = = 24 amperes

No caso da associao em paralelo com mais de dois resistores, usamos outra frmula, paracalcular a resistncia equivalente, que a seguinte:

60 + 40 100

6040 2.400


R1

R2

R3

RE =1

1 1 1

R1 R1 R1+ +

Observao

O resistor equivalente no circuito paralelo sempre menor que o resistor

de menor valor.


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5454545454 SENAI-RJ


Praticando

1) Determine no circuito a seguir o valor da resistncia total.

2) Determine no circuito a seguir o valor do resistor equivalente.

R1 = 8,5 R2 = 1,25 R3 = 3,25

R1 = 5 R2 = 10 R3 = 10


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SENAI-RJ 5555555555


Ensaios

1) Monte na placa de contatos o circuito a seguir e confirme o valor da resistncia equivalente.

2) Monte na placa de contatos o circuito a seguir e confirme o valor do resistor equivalente.

R1 = 470 R2 = 2,2K R3 = 5,6K

R1 = 470 R2 = 470 R3 = 100


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Capacitores

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Conceito

Tipos de capacitor


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SENAI-RJ 5959595959

Eletricidade e Eletrnica para Automveis Capacitores

ConceitoO capacitor um componente que armazena energia eltrica, sendo constitudo basicamente de

dois condutores (placas paralelas ou armaduras) separados por um material isolante (dieltrico,extremamente isolado e encapsulado).

A quantidade de carga que um capacitor pode armazenar denominada capacitncia. A unidadede medida da capacitncia o farad. A capacitncia simbolizada pela letra C, e o farad, pela letra F.Geralmente, os capacitores so medidos em submltiplos dessa unidade.

F microfarads = 10-6 farads = 0,000001F

nF nanofarads = 10-9 farads = 0,000000001F

pF picofarads = 10-12 farads = 0,000000000001F

Caractersticas

Alm do valor da capacitncia, deve-se observar a mxima tenso que o capacitor suporta. Esses

dados vm impressos na maioria dos capacitores, podendo ser encontrado tambm, como nos resistores,um cdigo de cores para a leitura dos capacitores.

Os capacitores variam de acordo com o tipo de dieltrico e a forma como so encapsulados. Osmais conhecidos so os capacitores cermicos, de polister, de mica, eletroltico e de tntalo, apresentandoos capacitores eletrolticos polaridade especifica, e no podendo ser ligados invertidos.


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6060606060 SENAI-RJ


Tipos de capacitor

Capacitores fixos ou constantes

So os capacitores que no mudam sua capacitncia, permanecendo sempre invariveis. Asrepresentaes de capacitores fixos so mostradas como se segue.


sem polaridade


com polaridade

+ +

Capacitores ajustveis

Os capacitores ajustveis podem assumir uma srie de valores de capacitncia dentro dos limites

do seu valor total. Este tipo de capacitor no projetado para ser variado continuamente, sendobastante utilizado para a calibrao de circuito de radiofreqncia como transmissor e receptor. comumente conhecido como trimmer. A representao, em circuitos eletroeletrnicos, de capacitoresajustveis mostrada a seguir.


Capacitores variveis

So constitudos, fundamentalmente, de duas sries de placas isoladas entre si. Uma srie deplacas pode ser girada, e a outra fixa, sendo o dieltrico, no caso, o prprio ar. Atravs da rotao da

parte mvel, a capacitncia variada, tornando-se maior, medida que a srie de placas mveis


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SENAI-RJ 6161616161


penetra entre as placas fixas. projetado para poder ser variado continuamente, sem ocorrer desgasteprematuro. Muito utilizado no circuito de sintonia de rdios e receptores.



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Magnetismo

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Conceito

Eletromagnetismo


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Eletricidade e Eletrnica para Automveis Magnetismo

ConceitoO magnetismo uma propriedade que certos materiais possuem, a qual faz com que estes materiais

exeram uma atrao sobre os materiais ferrosos.

As propriedades dos corpos magnticos so grandemente utilizadas em eletricidade (motores,geradores) e eletrnica (instrumentos de medida, transmisso de sinais, etc.).

Magnetismo natural ms

Alguns materiais encontrados na natureza apresentam propriedades magnticas naturais, sendodenominados de ms naturais. A magntica um minrio de ferro naturalmente magntico, ou seja,um m natural.

ms artificiais

Os ms artificiais so barras de materiais ferrosos que o homem magnetiza por processos artificiais.

So muito empregados, porque podem ser fabricados com os mais diversos formatos, de forma a

atender s necessidades prticas. Os ms artificiais geralmente tm propriedades magnticas maisintensas que os naturais.

Plos magnticos de um m

Externamente, as foras de atrao magnticas de um m manifestam-se com maior intensidadenas suas extremidades. Por esta razo, as extremidades so denominadas de plos magnticos dom. Cada um dos plos apresenta propriedades magnticas especficas, sendo chamados deplo sul

e plo norte.


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6666666666 SENAI-RJ


Como as foras de atrao magnticas dos ms so mais concentradas nos plos, conclui-se que aintensidade destas propriedades decresce para o centro do m. Na regio central do m, estabelece-seuma linha onde as foras de trao magnticas do plo sul e do plo norte so iguais e se anulam. Esta

linha denominada de linha neutra, sendo, portanto, a linha divisria entre os plos do m.

O magnetismo tem a sua origem na organizao atmica dos materiais. Cada molcula de ummaterial um pequeno m natural, que se chama m molecular ou domnio.


SN

linha neutra

Inseparabilidade dos plos

Os ms tm uma propriedade caracterstica: por mais que sejam divididos em partes menores, elas

sempre tm um plo norte e um plo sul.

Interao entre ms

Quando os plos magnticos de dois ms esto prximos, as foras magnticas dos dois msreagem entre si de forma singular.

Se os dois plos magnticos prximos forem diferentes (norte de um com sul do outro), haver umaatrao entre os dois ms.


SNSN


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SENAI-RJ 6767676767


Se os dois plos forem iguais (norte de um prximo ao norte de outro), ocorrer uma repulso entreos dois ms.


SN SN

Campo magntico linhas de fora

Os efeitos de trao ou repulso entre dois ms ou de atrao de um m sobre os materiaisferrosos devem-se existncia de um campo magntico que provm do m. O espao ao redor dom, em que existe atuao das foras magnticas, denominado de campo magntico.

Como artifcio para estudar este campo magntico, admite-se a existncia de linhas de foramagnticas ao redor do m.

Com o objetivo de padronizar os estudos relativos ao magnetismo e s linhas de fora estabeleceu-se,

como conveno, que as linhas de fora de um campo magntico se dirigem do plo norte em direo aoplo sul. Esta conveno aplica-se s linhas de fora externas ao m.


SN


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6868686868 SENAI-RJ


Eletromagnetismo

A denominao eletromagnetismo aplica-se a todo fenmeno magntico que tenha origem emcorrente eltrica.

Quando um condutor percorrido por uma corrente eltrica, ocorre orientao no movimento daspartculas no seu interior, a qual tem um efeito semelhante orientao dos ms moleculares. Comoconseqncia desta orientao, verifica-se o surgimento de um campo magntico ao redor do condutor.

As linhas de fora deste campo magntico, criado pela corrente eltrica que passa por um condutor,so circunferncias concntricas num plano perpendicular ao condutor.

Campo magntico em uma bobina

Para obter campos magnticos de maior intensidade a partir da corrente eltrica, usa-se enrolar ocondutor em forma de espiras, constituindo uma bobina.

As bobinas permitem uma soma dos efeitos magnticos gerados em cada uma das espiras. Osplos magnticos formados pelo campo magntico tm caractersticas semelhantes aos plos de umm natural.

A intensidade do campo magntico em uma bobina depende diretamente da intensidade da corrente

e do nmero de espiras.

I

+



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Unidade IIInstrumentos demedio eltrica


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Multmetro

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Conceito

Classificao

Medio com multmetro


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SENAI/RJ 7373737373

Eletricidade e Eletrnica para Automveis Multmetro

ConceitoEm eletrnica, muito comum a medio de tenses em diversos pontos dentro de um circuito.

Assim, h necessidade de um instrumento verstil, capaz de realizar tal medio. Esse instrumento

o multmetro, tambm chamado de multiteste ou mter.

O multmetro um instrumento de medio eletrnica por contato eltrico, com escalas de medio

analgica ou digital, capaz de fazer a medio das principais grandezas, como tenso, corrente e

resistncia.

ClassificaoOs multmetros podem ser classificados, quanto complexidade do seu circuito interno, em:

multmetro Vom (simples);

multmetro eletrnico.

Multmetro Vom

O multmetro Vom constitudo de circuito de pouca complexidade, basicamente um galvanmetro

bem como divisores de tenso e corrente.


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7474747474 SENAI/RJ


escalas


seletor de alcances

pontas de prova

galvanmetro

O galvanmetro um dispositivo eletromecnico de medida com indicao analgica. A sensibilidadedo galvanmetro a principal responsvel pela preciso do Vom.

Multmetro eletrnicoO multmetro eletrnico constitudo de circuito mais complexo, proporcionando maior preciso de

medida com indicao analgica ou digital.

seletor de alcances

pontas de prova

display



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SENAI/RJ 7575757575


Medio com multmetro

Em eletroeletrnica, so feitas calibraes e manutenes de circuitos, nas quais a correta utilizaodo multmetro fundamental preciso das medidas e conservao do instrumento.

A medio com multmetro o processo para obter medidas das principais grandezas eltricas,como tenso, corrente e resistncia, atravs de um multmetro.

Tal medio classificada, quanto grandeza a ser medida, em:

medio de tenso;

medio de corrente;

medio de resistncia.

Medio de tenso

1. Ajustar o multmetro, para medir a tenso em CC ou CA.

2. Selecionar a faixa de tenso adequada atravs do seletor de alcances, de forma que a tenso aser medida nunca seja maior que a tenso do fundo de escala.

Se o valor da tenso a ser medida for totalmente desconhecido, ajustar o seletor de alcances para

medio de mxima tenso.3. Conectar as pontas de prova em paralelo com o circuito ou componente no qual deve ser medida

a tenso, respeitando as polaridades (+ e ) no caso de CC.


10Vcc

+

_

e

2

2Vcc

+ _


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7676767676 SENAI/RJ


4. Ler no mostrador o valor da medida e, se necessrio, selecionar outro alcance de escala paramaior preciso.

Medio de corrente

1. Ajustar o multmetro, para medir a CC ou CA.

2. Selecionar a faixa de tenso adequada atravs do seletor de alcances, de modo que a corrente aser medida nunca seja maior que a corrente do fundo de escala.

Se a intensidade da corrente a ser medida for totalmente desconhecida, ajustar o seletor de alcancepara medio de mxima tenso.

3. Conectar as pontas de prova em paralelo com o circuito ou componente no qual dever sermedida a corrente, respeitando as polaridades (+ e ) no caso de CC.


Medio de resistncia

1. Desenergizar o circuito ou componente em teste.

2. Ajustar o multmetro para medio de resistncia.

3. Selecionar uma faixa de resistncia adequada atravs do seletor de alcances.


10Vcc

+

_

2

3Acc

+ _

31


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SENAI/RJ 7777777777


4. Curto-circuitar as pontas de prova e verificar no mostrador se a leitura de 0 amperes. Casocontrrio, fazer o ajuste de 0 amperes, se houver um controle para este fim.

5. Conectar as pontas de prova em paralelo com o circuito ou componente.



10Vcc

+

_ X 1

+ _

1

0

10100


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Unidade IIIO que eletrnica?


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Componenteseletrnicos

1

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Resistores

Potencimetros

Capacitores

Praticando


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SENAI-RJ 8383838383

Eletricidade e Eletrnica para Automveis Componentes Eletrnicos

ResistoresOs resistores so componentes que aumentam a resistncia eltrica de um circuito ou trecho de

circuito. A presena de um resistor est sempre relacionada com o controle da intensidade da correnteeltrica, j que o aumento da resistncia em um circuito faz com que a corrente eltrica diminua. Osresistores tambm podem ser utilizados para alterar a tenso eltrica (voltagem) aplicada em outroscomponentes do circuito. Neste caso, dizemos que o resistor provoca queda de tenso.

Podem os resistores ser construdos com metais, cermica ou pelcula de carbono. A quantidade deresistncia que um resistor oferece passagem da corrente eltrica medida em ohms. Existem

resistores desde 0,1 ampere at mais de 20.000.000 amperes. Usam-se, tambm, mltiplos do ohm,como o quilohm que vale mil ohms, o megaohm que vale um milho de ohms. Assim, por exemplo, umresistor de 5 possui uma resistncia de 5.000 ohms; j um resistor de 1,5 possui uma resistncia de1.500.000 ohms.

Alm da resistncia eltrica, os resistores caracterizam-se, tambm, pela potncia com que podemtransferir calor para o ambiente. Quanto maior for o tamanho de um resistor, maior ser a sua potncia,ou seja, mais calor ele conseguir dissipar, sem ser destrudo. Os menores resistores que existempossuem potncia de um oitavo ou um quarto de watt; os maiores resistores chegam a uma potnciade 20 watts.

Identificao de um resistor

Para sabermos o valor da resistncia eltrica de um resistor, podemos utilizar duas formas: leituradireta ou cdigo de cores.

Na leitura direta, o valor da resistncia vem anotado no prprio resistor. Por exemplo: se numresistor estiver gravado 4,7K ou 4K7, isso significa que sua resistncia de 4.700 amperes; sendo2,5M ou 2M5, a resistncia ser de 2.500.000 amperes.

O cdigo de cores, utilizado na identificao dos resistores, funciona da seguinte maneira: o valorda resistncia marcado atravs de anis coloridos pintados no corpo do resistor.


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O primeiro e segundo anis indicam dois algarismos; o terceiro anel indica um fator de multiplicao,ou seja, o nmero de zeros que se seguem aos dois primeiros algarismos; o quarto anel indica atolerncia do resistor, a qual corresponde diferena entre o valor nominal (gravado no resistor) e ovalor real da resistncia. Quando o quarto anel no gravado, isso indica tolerncia de 20%.

A tabela a seguir mostra o significado de cada anel.

Cor 1o anel 2o anel 3o anel 4o anel

Preto 0 1

Marrom 1 1 10 1%

Vermelho 2 2 100 2%

Laranja 3 3 1.000 3%

Amarelo 4 4 10.000 4%

Verde 5 5 100.000

Azul 6 6 1.000.000

Violeta 7 7

Cinza 8 8

Branco 9 9

Prata 0,01 10%

Dourado 0,1 5%


1o anel2o anel

3o anel

4o anel


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SENAI-RJ 8585858585


Vamos imaginar que temos em mos um resistor como o da fig. 2, com o primeiro anel vermelho, osegundo anel amarelo, o terceiro anel laranja e o quarto anel dourado. Quais so o valor da resistnciadesse componente e a sua tolerncia?


vermelhoamarelo

laranja

dourado

O primeiro e o segundo anis fornecem os dois algarismos da resistncia: vermelho 2 e amarelo 4.Formamos, por enquanto, 24.

O terceiro anel fornece o fator de multiplicao: laranja 1.000. Portanto, o valor da resistncia de 241.000 ou 24.000.

O quarto anel define a tolerncia: dourado, 5%. Portanto, a diferena entre o valor real do resistore o valor marcado de 24.000 ohms pode chegar at 5% desse mesmo valor, para mais ou para menos.

PotencimetrosPotencimetros so resistores variveis, isto , nos quais o valor da resistncia eltrica pode mudar.

Os potencimetros possuem uma lingeta metlica (cujo nome cursor) ligada a um eixo que podemoviment-la. Conforme a posio do cursor, o valor da resistncia do potencimetro varia.



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8686868686 SENAI-RJ


Capacitores

Os capacitores (tambm chamados condensadores) so componentes eletrnicos formados porplacas de metal separadas por um isolante. O material isolante, tambm denominado dieltrico, defineo tipo de capacitor. Pode ser mica, polister (um plstico), vidro, etc. Por exemplo: um capacitor cujoisolante polister chama-se capacitor de polister.

Placas metlicas separadas por dieltrico adquirem a capacidade de armazenar cargas eltricas e,conseqentemente, energia eltrica.

A capacidade de um capacitor armazenar cargas eltricas chamada capacitncia, medida emfarads, cuja abreviatura F.

Como a unidade farad muito grande, costuma-se usar seus submltiplos. O microfarad corresponde milionsima parte do farad; o nanofarad, milsima parte do micrifarad. Utiliza-se, tambm, opicofarad, que corresponde milsima parte do nanofarad.

Existem capacitores de muitas formas diferentes. Os tubulares so utilizados nos motores a gasolinaou a lcool, no circuito que produz fascas nas velas. Esses capacitores so formados por folhas decondutores e isolantes enrolados.

Os capacitores eletrolticos so os que utilizam uma substncia quimicamente ativa como dieltrico.A vantagem desses capacitores que eles permitem a obteno de capacitncias muito altas comcomponentes relativamente pequenos. Os capacitores eletrolticos so componentes polarizados, ou

seja, o terminal positivo sempre o mesmo, no podendo ser carregado negativamente, pois, fazendoisso, o capacitor destrudo.

Alm da capacitncia, os capacitores so identificados tambm pela sua tenso de trabalho. Se umcapacitor for submetido a uma tenso eltrica muito grande, uma fasca poder saltar entre suasplacas condutoras e destru-lo. A tenso de trabalho, ou tenso de isolamento, determina a tensomxima em que se pode ligar o capacitor sem perigo de destruio.


0,1/250Vpolister 100nF 600Vtubular polister

10F 16Veletroltico

10000Jtubular Styroflex10000J

tubular Styroflex

10Jtubular cermico5,6F/100N

polister

mica


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SENAI-RJ 8787878787


Praticando

Antes de prosseguir, responda s questes do teste. A seguir, releia o texto, certificando-se de quesuas respostas esto corretas. Caso no esteja seguro das respostas, volte ao texto, at eliminar todasas dvidas. Somente ento passe ao item seguinte.

Teste I

1. Resistores so componentes que aumentam a ________________________________ deum circuito.

2. A unidade de medida de potncia o _____________________________, cujo smbolo ___________.

3. O primeiro e o segundo anis indicam 2 ___________________________, e o terceiro anel um _________________________ de ___________________________ .

4. Os resistores de resistncia eltrica varivel so chamados ___________________ .

5. Os capacitores so componentes eletrnicos formados por placas de ______________________separadas por um _____________________ .

6. A principal caracterstica de um capacitor sua capacidade de armazenar______________________________________

7. Os capacitores tm muitas formas: os utilizados em motores de automveis so______________________________________ .


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Semicondutores junes e diodos

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Nesta Seo...

Materiais semicondutoresJunes

Praticando


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SENAI-RJ 9191919191

Eletricidade e Eletrnica para Automveis Semicondutores Junes e Diodos

Semicondutores junes e diodosOs resistores e capacitores so componentes passivos de um circuito, pois no amplificam nem

geram sinais ou correntes. Os componentes ativos de um circuito so, por exemplo, os transistores e

circuitos integrados.

Os semicondutores so materiais empregados na fabricao dos transistores. Estes so montados

a partir de outro componente passivo, que o diodo, feito com materiais semicondutores.

Materiais semicondutoresComo j vimos anteriormente, existem materiais bons condutores, como o alumnio, o ouro e

o cobre; e h materiais isolantes, como o papel, a borracha e os plsticos. Os materiais

semicondutores no so bons condutores de eletricidade, mas no chegam a ser bons isolantes,

ficando numa faixa intermediria. Os elementos qumicos que formam materiais semicondutores

muito utilizados em eletrnica so o germnio (Ge) e o silcio (Si).

O germnio ou silcio puros no tm utilidade em eletrnica, pois seus tomos no apresentameltrons livres necessrios formao de corrente eltrica. Mas, se adicionarmos algumas

impurezas a esses materiais, eles podero se transformar em um condutor especial.

Adicionando pequenas quantidades de arsnio (As) ao germnio (Ge), surgem, nesse material,

eltrons livres que podem conduzir energia eltrica. Em tal caso, como o transporte de cargas

feito pelos eltrons, dizemos que o material produzido um semicondutor do tipo N (N de

negativo).


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9292929292 SENAI-RJ


Se adicionarmos pequenas quantidades de ndio (In) ao silcio (Si) no local onde os tomos de ndiose fixam, ficar faltando um eltron, para neutralizar a carga naquele lugar. Essa falta de um eltron chamada lacuna e corresponde, na prtica, a uma carga positiva. Em tal caso, como o transporte decargas feito por lacunas, o semicondutor do tipo P (P de positivo).


Ge Ge Ge

Ge As Ge

Ge Ge Ge

Eltron que sobra

Ge Ge Ge

Ge As Ge

Ge Ge Ge

lacuna(eltron que falta)



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SENAI-RJ 9393939393


Materiais semicondutores do tipo P e N podem ser fabricados a partir do silcio, germnio, selnio,glio e outros elementos qumicos.

JunesUm dispositivo eletrnico muito importante obtido, quando juntamos dois materiais semicondutores,

um tipo P e um tipo N. Esse dispositivo conhecido como juno semicondutora. Diversos componenteseletrnicos so fabricados de junes semicondutoras, como, por exemplo, os diodos e os transistores.

Quando uma juno tipo PN produzida, um fenmeno importante ocorre na prpria juno entreos materiais. No local onde o semicondutor tipo P faz contato com o semicondutor tipo N, algunseltrons do material N passam para o material P, neutralizando as lacunas ali existentes. Dessa forma,a regio da juno torna-se neutra.

A regio neutra cria uma barreira passagem de cargas eltricas, sendo necessrio aplicar umatenso eltrica, para venc-la e fazer circular corrente eltrica atravs da juno. O valor da tensoeltrica necessria para vencer a barreira do potencial de uma juno semicondutora depende somentedo material utilizado na fabricao do semicondutor.

O semicondutor de germnio tem barreira de potencial de 0,6 volt, e o de silcio, barreira de 0,2 volt.

Diodos semicondutoresUma juno tipo PN utilizada para produzir um componente eletrnico conhecido como

diodo semicondutor. O lado da juno onde est o material tipo P torna-se o plo positivo dodiodo, tambm chamado anodo. J o lado onde se encontra o material tipo N torna-se o plonegativo, tambm chamado catodo.

Quando ligamos um diodo a uma bateria com a polarizao direta (isto , o plo positivo do diodo noplo positivo da bateria; o plo negativo do diodo no plo negativo da bateria), o diodo permite apassagem de corrente eltrica. Mas, se a ligao for invertida, no haver passagem de correnteeltrica.


A C


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9494949494 SENAI-RJ


Devido a essa propriedade de somente permitir a passagem de corrente eltrica em um sentidodeterminado, os diodos so comparados a vlvulas hidrulicas de reteno, as quais s permitem apassagem de gua em um sentido, impedindo a passagem em sentido contrrio.

A principal aplicao dos diodos a retificao de correntes eltricas, transformando uma correntealternada em corrente que flui num nico sentido.

Podemos testar um diodo utilizando um ohmmetro. Quando os diodos esto em condies normais,a resistncia eltrica do componente elevada em um sentido e baixa no outro. Se o diodo estiverdanificado, sua resistncia eltrica ser alta nos dois sentidos (diodo com circuito aberto) ou baixa nos

dois sentidos (diodo em curto). Esse teste deve ser feito com o circuito desligado.


eltronslacunas

regio neutra

corrente eltrica

polarizao direta

no hcorrente

polarizao inversa

regio neutra

no hcorrente

correnteeltrica


polarizao direta

polarizao inversa


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SENAI-RJ 9595959595


O diodo Zener

Quando um diodo comum est ligado com a polarizao inversa, ele no permite a passagem de

corrente eltrica. Porm, se aumentarmos em demasia a tenso inversa aplicada no diodo, uma correntepoder fluir pelo componente, rompendo a juno e danificando-o.

Mas existem diodos fabricados para operar tambm com a tenso inversa mxima, os diodosZener.

A principal propriedade de um diodo Zener que a tenso mxima, uma vez atingida, no se tornamaior com o aumento da corrente eltrica que o atravessa. Dessa forma, os diodos Zener podem serutilizados como reguladores de tenso.

Fotodiodos

Quando um diodo est ligado com polarizao em sentido inverso, no h corrente eltricaatravessando-o. Existem, porm, diodos em que, mesmo ligados com polarizao inversa, quandoincide luz sobre eles, aparece uma corrente eltrica (que depende da intensidade da luz que est

iluminando o diodo). A corrente eltrica surge devido a alguns portadores de carga da juno liberadospela incidncia da luz. Por isso, tais componentes so chamados fotodiodos.

Os fotodiodos so utilizados como sensores, podendo indicar queda ou aumento na iluminao deum lugar, ou, ainda, permitir a leitura de cdigos de barras e cartes perfurados.

Diodos emissores de luz (leds)

Alguns diodos so feitos com materiais que emitem luz, quando h passagem de corrente eltricapor eles. Essa luz produzida na juno. Alguns leds emitem luz laranja; outros, vermelha ou amarela.

A cor de luz uma caracterstica do led e depende do material de que o diodo feito.


R

+circuito

alimentado

diodo Zener


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9696969696 SENAI-RJ


Num led vermelho, por exemplo, a barreira de potencial de 1,8 volt, o que significa que a tensodeve ser, no mnimo, essa, para que o led acenda. No entanto, a tenso mxima que um diodo de taltipo suporta de 5 volts. Por isso, no devemos sujeitar um led a uma tenso superior a essa, pois ele

se danificar. Por exemplo: nunca devemos ligar um led diretamente nos bornes de uma bateria, umavez que isso o danifica.

A


C

A Csmbolo


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SENAI-RJ 9797979797


Praticando

Antes de prosseguir, pegue uma folha de papel e responda s questes do teste. A seguir, releia otexto, certificando-se de que suas respostas esto corretas. Caso no esteja seguro das respostas,volte ao texto, at eliminar todas as dvidas. Somente ento passe ao item seguinte.

Teste II

1. Transistores e circuitos integrados so exemplos de componentes ___________________ deum circuito eletrnico.

2. Os elementos qumicos que formam os materiais semicondutores mais utilizados so o_______________________ e o ______________________.

3. Acrescentando arsnio ao germnio, este ltimo passa a ter _____________-____________,que podem conduzir energia eltrica. Neste caso, temos um semicondutor do tipo__________________________.

4. Quando dois materiais semicondutores de tipos diferentes, um N e um P, so associados, forma-seuma _________________________.

5. O plo positivo de um diodo tambm chamado ______________________, e o plo negativochama-se __________________.

6. Os diodos feitos com materiais que emitem luz denominam-se_____________________.

7. Um led vermelho apresenta barreira de potencial de ___________ volt e suporta uma tensomxima de _______ volts.


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Transistores

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Nesta Seo...

Transistores PNP e NPN

Transistores como chave

Transistores amplificadores (circuitos analgicos)

Retificador controlado de silcio (RCS)


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Eletricidade e Eletrnica para Automveis Transistores

TransistoresOs diodos so os componentes semicondutores mais simples que existem, pois neles h s uma

juno. Com duas junes semicondutoras, pode-se produzir um transistor. Os transistores socomponentes ativos dos circuitos eletrnicos que tm diversas aplicaes na produo e amplificaode sinais, bem como no controle de diversos dispositivos, atravs de chaves eletrnicas.

Transistores PNP e NPN

Para obter um transistor, devemos unir trs regies semicondutoras, formando, assim, duas junes.Quando o transistor feito com duas regies de material semicondutor tipo P e uma regio commaterial semicondutor tipo N, temos um transistor tipo PNP. Sendo o transistor feito de duas regiestipo N e uma tipo P, ele tipo NPN.

Cada uma das regies semicondutoras que formam o transistor, assim como seus trs terminais,recebe as denominaes de emissor (E), base (B) e coletor (C).


coletor (C)

base (B)

emissor (E)

N

P

NB

C

E

coletor (C)

base (B)

emissor (E)

P

N

P

B

C

E


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Uma das principais aplicaes dos transistores a multiplicao de sinais. Um exemplo dessaaplicao encontra-se no mdulo de ignio eletrnica dos automveis. A corrente eltrica, vinda dodistribuidor, aciona um circuito com transistores. Esse circuito, alm de amplificar o sinal vindo do

distribuidor, controla o contato para a produo da centelha na cmara de exploso (ngulo depermanncia).

Transistores como chave (circuitosdigitais)

O controle do contato, ou a utilizao do transistor como uma chave que abre e fecha um circuito,

outra aplicao dos transistores. Neste caso, o transistor opera apenas em duas condies: a condiode corte, em que o circuito permanece aberto; a condio de saturao (ou contato), em que o circuitopermanece fechado. O controle de corte e contato feito por uma tenso aplicada na base, muitomenor que a tenso produzida pelo transistor entre o coletor e o emissor. Essa a vantagem do uso deum transistor como chave: com ele, podemos utilizar pequena tenso, para abrir e fechar um circuitono qual a tenso muito alta, como o caso do mdulo de ignio eletrnica. Outros dispositivos quepodem ser controlados dessa forma so os motores, lmpadas, rels, etc.


mdulo de ignio eletrnica

captador de impulsosdo distribuidor

mdulo

A

bobina de ignio

vela+


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Quando um transistor utilizado como chave, o circuito em que ele se encontra s pode serencontrado em duas situaes: aberto ou fechado. Neste caso, dizemos que o transistor est sendoutilizado num circuito digital, pois o referido circuito s possui duas posies possveis.

Note que esse tipo de circuito funciona como um rel, j que tal dispositivo tambm usado paraabrir e fechar circuitos, como, por exemplo, no caso do pisca-alerta.

Quando um circuito digital utilizado em microprocessadores, a posio fechado corresponde aonmero zero e a posio aberto, ao nmero um.

Transistores amplificadores (circuitosanalgicos)

Os amplificadores utilizados em rdios e toca-discos tambm funcionam com base nas propriedadesamplificadoras dos transistores que, neste caso, so chamados transistores amplificadores ou transistoresde potncia.

Quando um transistor utilizado como amplificador, temos um circuito analgico, pois agora otransistor opera em uma faixa de tenses e correntes, e no somente em duas condies distintas.

Neste caso, quanto maior for a corrente de base, maior ser a corrente entre emissor e coletor. Acorrente entre emissor e coletor proporcionalmente maior que a corrente de base. A proporo deamplificao uma caracterstica do transistor de potncia. Se, por exemplo, essa proporo for 100,para uma corrente de base de 0,1mA, teremos uma corrente do coletor de 10mA (100 vezes maiorque a corrente de base).

O controle das luzes do painel de um automvel pode ser feito atravs de um transistor amplificador.Aplicando uma pequena tenso na base do transistor, o emissor aplica uma tenso amplificada queacende as luzes. Quanto maior for a tenso na base, maior ser a tenso no coletor e maior a iluminaodo painel.


carga desativada+

R

tenso nula

corte

carga ativada

correnteeltricamxima

saturadotenso de5 a 18V

+


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Com esse circuito, controlamos a iluminao total do painel, que requer corrente alta, manipulandocorrente muito menor atravs de potencimetro de baixa potncia. Se as lmpadas fossem controladasdiretamente pelo potencimetro, a corrente total que acende as lmpadas teria de atravessar opotencimetro, o que, alm de menor segurana, provocaria muitas perdas de energia por dissipao(produo de calor no potencimetro).

Retificador controlado de silcio(RCS)

Os dispositivos chamados RCS so os retificadores controlados de silcio, isto , so retificadoresde corrente (como os diodos) que tambm controlam a passagem de corrente eltrica. Alm do anodo

e do catodo, presentes no diodo, o RCS tem um terceiro terminal, chamado gate (l-se gueite) ouporta. Esse terminal o controle que abre o circuito, bastando, para tanto, estabelecer o contato dogate com o anodo. Para abrir o circuito, podemos colocar o anodo em contato com o catodo ou cortara corrente da bateria.

Um RCS montado a partir de dois transistores, formando-se, assim, trs junes. O anodo ligado ao material tipo P, o catodo ao material tipo N e o gate ligado como base num material tipo P,conforme mostra a figura a seguir.


2N3055

conjuntode luzes

do painel

800


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Triac

Os triacs so outro componente da famlia dos tristores, qual pertencem, tambm, os RCS. Adiferena entre um triac e um RCS que este retifica a corrente, no sendo til em circuitos decorrente alternada. Os triacs tm, portanto, a funo de abrir e fechar os circuitos de corrente alternada,realizando retificaes de corrente.

Um triac formado pela combinao de dois RCS, ligados em oposio e tendo umgate comum.Os terminais do triac no tm polaridade, j que operam com corrente alternada, sendo identificados

como T1 e T2.

O funcionamento dos triacs igual ao dos RCS, nos quais pequena corrente aplicada aogate podeprovocar o contato, abrindo um circuito onde a corrente muito mais intensa.


circuito

controlado

boto decontrole

gate (G)

A

P

N

P

N

C

A

G

C

A

G

C

+

0V


+ =

G

T1

T2


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Circuitos integrados

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Conceito

Microprocessador e memrias


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Eletricidade e Eletrnica para Automveis Circuitos Integrados

ConceitoVimos, at agora, uma srie de componentes eletrnicos (como os resistores, capacitores, diodos e

transistores) utilizados, de forma individual, nos circuitos dos quais fazem parte. Com a grandeminiaturizao dos componentes eletrnicos, foi possvel construir circuitos nos quais cada componenteno usado com sua cpsula individual, mas sem tal cpsula. Dessa forma, as ligaes entrecomponentes podem ocupar menor espao, permitindo o uso de centenas e at milhares de componentesem pequena pastilha. Os circuitos assim fabricados, nos quais a cpsula nica para todos oscomponentes interligados, so chamados circuitos integrados (CI).

Desse modo, os circuitos mais utilizados (como os amplificadores, controladores de voltagem eoutros) so montados em um nico chassi, no qual so feitas as ligaes entre os componentes e,depois, todo o circuito coberto com resina plstica. Conforme a funo qual se destina, o CI podeter trs ou mais terminais, podendo possuir at dezenas de terminais.

Fig. 1 Fig. 1 Fig. 1 Fig. 1 Fig. 1 Circuito integrado ampliado


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Eletricidade e Eletrnica para Automveis Circuitos Integrados

Para se ter uma idia do avano tecnolgico que a miniaturizao dos CI possibilitou, o primeirocomputador fabricado nos Estados Unidos, no incio dos anos 50 do sculo XX, ocupava dois andaresinteiros de um edifcio e possua uma velocidade de clculo centena de vezes menor que a dos

microcomputadores atuais, que podem ser do tamanho de um livro.

Os testes de CI dependem da funo para a qual so fabricados. Um circuito integrado simples outilizado como controlador de voltagem em automveis. Tal CI possui apenas trs terminais. Pode-severificar o bom funcionamento desse tipo de CI conhecendo a tenso de sada, que deve ser constante,j que ele um regulador de voltagem.

Com um voltmetro, podemos medir a tenso de sada, verificando se ela se encontra dentro dasespecificaes do componente. Caso isso no ocorra, o CI estar, provavelmente, danificado.

Microprocessador e memriasOs CI tm grande aplicao como componentes de microprocessadores e de computadores, que

podem captar e analisar sinais, providenciando operaes necessrias ao controle de alguma funo.Por exemplo: no caso da injeo eletrnica de combustvel, os microprocessadores so utilizados paracontrolar a mistura ideal de ar e combustvel, a fim de que o motor funcione com a maior eficinciapossvel em quaisquer condies.

No caso do controlador de partida a frio, o microprocessador deve analisar, entre outros fatores, a

temperatura do motor e, em funo dessa temperatura, controlar a melhor mistura ar/combustvel.Os CI so particularmente utilizados para construir as memrias dos microprocessadores. As

memrias so dispositivos que armazenam informaes necessrias ao desempenho das funes domicroprocessador. Existem trs tipos de memria utilizados em microprocessadores e computadores:memria ROM, memria RAM e memria EPROM.

A memria ROM, no acessvel ao usurio, aquela onde ficam armazenadas as informaesnecessrias aos clculos, linguagem e aos controles que o microprocessador deve realizar. Essamemria permanece intacta mesmo quando o computador desligado.

A memria RAM armazena os dados com os quais o usurio trabalha num dado momento. umamemria que pode ser acessada a qualquer momento, no sendo permanente. Quando o computador desligado, seu contedo se apaga.

A memria EPROM consiste num tipo de memria ROM que pode ser modificada por meio deprocessos especiais que permitem alterar o contedo das informaes nela armazenadas. Se permanecerintocada, a memria EPROM comportar-se- como a memria ROM; mas pode ser apagada, porexemplo, com o uso de luz ultravioleta, podendo ser reprogramada para outros usos.


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Unidade IVConceitos bsicos deeletrnica analgica


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Semicondutores

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Caractersticas

Classificao

Dopagem de material semicondutor

eletricidade e eletronica para automoveis.pdf

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