ELETRÔNICA ANALÓGICA

CAMPOS DOS GOYTACAZES/RJPROF.: TIAGO TADEU

ABRIL/2012

COORDENAÇÃO DE CONTROLE DE PROCESSOS INDUSTRIAISCURSO TÉCNICO INTEGRADO DE ELETRÔNICA

Cargas Elétricas

Toda a matéria é formada por átomos que apresentam propriedades Toda a matéria é formada por átomos que apresentam propriedades elétricas e a melhor maneira de entendermos a eletricidade é elétricas e a melhor maneira de entendermos a eletricidade é examinar a menor partícula de todo elemento: examinar a menor partícula de todo elemento: O ÁTOMOO ÁTOMO..

Num átomo existe Num átomo existe um núcleo e um núcleo e

girando em sua girando em sua volta, volta, ELÉTRONS.ELÉTRONS.

Elétrons – Possuem carga elétrica Elétrons – Possuem carga elétrica negativa.negativa. Prótons – Possuem carga elétrica Prótons – Possuem carga elétrica positiva.positiva. Nêutrons – Nêutrons – NãoNão possuem carga elétrica possuem carga elétrica..

Por alguma razão externa (fricção mecânica, luz, calor ou reações Por alguma razão externa (fricção mecânica, luz, calor ou reações químicas) um ou mais elétrons exteriores podem escapar de sua químicas) um ou mais elétrons exteriores podem escapar de sua órbita de atração do núcleo, ficando o átomo com um número órbita de atração do núcleo, ficando o átomo com um número menor de elétrons que de prótons.menor de elétrons que de prótons.

O primeiro processo que se tem notícia é o da eletrização por O primeiro processo que se tem notícia é o da eletrização por fricção. Sabe-se que quando um corpo é friccionado com outro, fricção. Sabe-se que quando um corpo é friccionado com outro, ambos adquirem cargas elétricas, um por perder elétrons e o ambos adquirem cargas elétricas, um por perder elétrons e o outro por recebê-los. Ex.: um pente friccionado nos cabelos atrai outro por recebê-los. Ex.: um pente friccionado nos cabelos atrai pedacinhos de papel. pedacinhos de papel.

Quando se dá essa evasão de elétrons de um átomo, dizemos Quando se dá essa evasão de elétrons de um átomo, dizemos então, que o átomo ficou carregado positivamente (cátion). Esses então, que o átomo ficou carregado positivamente (cátion). Esses átomos despojados de alguns de seus elétrons procurarão átomos despojados de alguns de seus elétrons procurarão sempre completar novamente o número deles.sempre completar novamente o número deles.

Por sua vez, os elétrons libertados da órbita de um átomo, podem Por sua vez, os elétrons libertados da órbita de um átomo, podem muito bem passar a fazer parte da órbita de um outro átomo. muito bem passar a fazer parte da órbita de um outro átomo. Nesse caso, o átomo que recebeu os elétrons passará a ter um Nesse caso, o átomo que recebeu os elétrons passará a ter um número maior de elétrons que de prótons. Dizemos então, que o número maior de elétrons que de prótons. Dizemos então, que o átomo ficou carregado negativamente (anion).átomo ficou carregado negativamente (anion).

CARGAS IGUAIS E OPOSTAS: Como é que sabemos que o CARGAS IGUAIS E OPOSTAS: Como é que sabemos que o pente e o cabelo apresentam cargas opostas? Uma regra pente e o cabelo apresentam cargas opostas? Uma regra fundamental da Eletricidade é cargas iguais se repelem e fundamental da Eletricidade é cargas iguais se repelem e cargas opostas se atraem. Uma experiência que prova esta cargas opostas se atraem. Uma experiência que prova esta regra e responde a pergunta é: Após ter passado elétrons regra e responde a pergunta é: Após ter passado elétrons do seu cabelo para o pente, eletrificando-o, aproxime o do seu cabelo para o pente, eletrificando-o, aproxime o pente de pequenos pedacinhos de papel, você observará pente de pequenos pedacinhos de papel, você observará que os pedacinhos de papel serão atraídos pelo pente. É que os pedacinhos de papel serão atraídos pelo pente. É importante notar que os pedaços de papel estão sem carga.importante notar que os pedaços de papel estão sem carga.

• Condutores e IsolantesCondutores e Isolantes: Os elétrons viajam através de : Os elétrons viajam através de alguns materiais, mas não em outros.alguns materiais, mas não em outros.

• Materiais Materiais Condutores:Condutores: incluem ouro, prata, cobre, ferro, incluem ouro, prata, cobre, ferro, etc.etc.

• Materiais Materiais Isolantes:Isolantes: incluem vidro, plástico, borracha, incluem vidro, plástico, borracha, madeira, etc.madeira, etc.

Em alguns tipos de átomos, especialmente os que compõem Em alguns tipos de átomos, especialmente os que compõem os metais - ferro, ouro, platina, cobre, prata e outros, a última órbita os metais - ferro, ouro, platina, cobre, prata e outros, a última órbita eletrônica perde um elétron com grande facilidade. Por isso seus eletrônica perde um elétron com grande facilidade. Por isso seus elétrons recebem o nome de elétrons recebem o nome de ELÉTRONS LIVRESELÉTRONS LIVRES..

Estes elétrons livres se desgarram das últimas órbitas Estes elétrons livres se desgarram das últimas órbitas eletrônicas e ficam vagando de átomo para átomo, sem direção eletrônicas e ficam vagando de átomo para átomo, sem direção definida. Mas os átomos que perdem elétrons também os readquirem definida. Mas os átomos que perdem elétrons também os readquirem com facilidade dos átomos vizinhos, para voltar a perdê-los com facilidade dos átomos vizinhos, para voltar a perdê-los momentos depois. No interior dos metais os elétrons livres vagueiam momentos depois. No interior dos metais os elétrons livres vagueiam por entre os átomos, em todos os sentidos.por entre os átomos, em todos os sentidos.

Devido à facilidade de Devido à facilidade de fornecer elétrons livres, os fornecer elétrons livres, os metais são usados para metais são usados para fabricar os fios de cabos e fabricar os fios de cabos e aparelhos elétricos: eles aparelhos elétricos: eles são bons são bons condutores condutores do do fluxo de elétrons livres.fluxo de elétrons livres.

Já outras substâncias - como o vidro, a cerâmica, o plástico ou a Já outras substâncias - como o vidro, a cerâmica, o plástico ou a borracha - não permitem a passagem do fluxo de elétrons ou deixam borracha - não permitem a passagem do fluxo de elétrons ou deixam passar apenas um pequeno número deles. Seus átomos têm grande passar apenas um pequeno número deles. Seus átomos têm grande dificuldade em ceder ou receber os elétrons livres das últimas dificuldade em ceder ou receber os elétrons livres das últimas camadas eletrônicas. São os chamados materiais isolantes, usados camadas eletrônicas. São os chamados materiais isolantes, usados para recobrir os fios, cabos e aparelhos elétricos.para recobrir os fios, cabos e aparelhos elétricos.

CORRENTE ELÉTRICACORRENTE ELÉTRICAA A corrente elétrica (i)corrente elétrica (i) existe quando há movimento dos existe quando há movimento dos

elétrons livres em um condutor,elétrons livres em um condutor, a unidade de medida a unidade de medida de corrente é o de corrente é o ampére(a)ampére(a). Havendo esse movimento, existe uma diferença de . Havendo esse movimento, existe uma diferença de potencial (d.d.p) também chamada de força eletromotriz (f.e.m) que, potencial (d.d.p) também chamada de força eletromotriz (f.e.m) que, finalmente produz a corrente elétrica.finalmente produz a corrente elétrica.

Convencionalmente a carga elétrica (ou corrente Convencionalmente a carga elétrica (ou corrente elétrica) é considerada como fluindo do potencial positivo para elétrica) é considerada como fluindo do potencial positivo para o negativo, embora na teoria eletrônica seja o inverso. (Do o negativo, embora na teoria eletrônica seja o inverso. (Do potencial NEGATIVO para o POSITIVO).potencial NEGATIVO para o POSITIVO).

A corrente elétrica (i) é mais conhecida A corrente elétrica (i) é mais conhecida como:como:"O MOVIMENTO DE CARGAS ELÉTRICAS "O MOVIMENTO DE CARGAS ELÉTRICAS ATRAVÉS DE UM CONDUTOR".ATRAVÉS DE UM CONDUTOR".

TENSÃO: A tensão pode ser comparada à pressão da água. A uma pressão elevada é possível no mesmo lapso de tempo, transportar uma maior quantidade de água. Uma tensão elevada permite pois circular mais eletricidade. A tensão exprime-se em volts (V).

RESISTÊNCIA: Para transportar a RESISTÊNCIA: Para transportar a eletricidade, utilizam-se materiais de eletricidade, utilizam-se materiais de fraca resistência (o cobre por fraca resistência (o cobre por exemplo). A resistência de um exemplo). A resistência de um condutor depende do seu condutor depende do seu comprimento, diâmetro e da natureza comprimento, diâmetro e da natureza do material que o compõe. Ela do material que o compõe. Ela exprime-se em ohms (símbolo exprime-se em ohms (símbolo ΩΩ).).

POTÊNCIA: A eletricidade é transformada em calor, em luz ou em POTÊNCIA: A eletricidade é transformada em calor, em luz ou em movimento. Portanto nem todas as lâmpadas iluminam da mesma movimento. Portanto nem todas as lâmpadas iluminam da mesma maneira nem todos os motores têm a mesma potência. Os aparelhos maneira nem todos os motores têm a mesma potência. Os aparelhos elétricos estão todos munidos de uma placa indicativa da sua elétricos estão todos munidos de uma placa indicativa da sua potência (unidade de medida : o Watt (W) ou o Kilowatt (kW). potência (unidade de medida : o Watt (W) ou o Kilowatt (kW).

GERADORESGERADORES

Baseando-se neste princípio de movimentação de elétrons é que Baseando-se neste princípio de movimentação de elétrons é que foram construídos os geradores, aparelhos destinados a provocar a foram construídos os geradores, aparelhos destinados a provocar a evasão de elétrons dos átomos, afim de "criar” cargas positivas e evasão de elétrons dos átomos, afim de "criar” cargas positivas e negativas.negativas.

Figura da pilha e símbolo elétrico)

Se estabelecermos entre os dois pólos de uma pilha um circuito fechado, isto Se estabelecermos entre os dois pólos de uma pilha um circuito fechado, isto é se permitirmos que os elétrons excedentes no pólo negativo possam voltar é se permitirmos que os elétrons excedentes no pólo negativo possam voltar ao pólo positivo através de um caminho qualquer (um fio metálico, por ao pólo positivo através de um caminho qualquer (um fio metálico, por exemplo), haverá entre os dois pólos um fluxo de elétrons; os elétrons saindo exemplo), haverá entre os dois pólos um fluxo de elétrons; os elétrons saindo do pólo negativo atravessarão o fio metálico, e voltarão, através deste para o do pólo negativo atravessarão o fio metálico, e voltarão, através deste para o pólo positivo da pilha, pela ação do gerador, tornarão a movimentar-se através pólo positivo da pilha, pela ação do gerador, tornarão a movimentar-se através do próprio gerador, do pólo positivo para o negativo do mesmo recomeçando o do próprio gerador, do pólo positivo para o negativo do mesmo recomeçando o ciclo. A esse movimento circulatório continuo, dá-se o nome de CIRCUITO ciclo. A esse movimento circulatório continuo, dá-se o nome de CIRCUITO ELÉTRICO.ELÉTRICO.

(Figura do movimento circulatório)(Figura do movimento circulatório)

AS LEIS DE OHMAS LEIS DE OHMFoi o físico alemão Jorge Simão OHM (1787-1854) que descobriu Foi o físico alemão Jorge Simão OHM (1787-1854) que descobriu

as leis fundamentais da corrente elétrica, daí surgindo a lei que as leis fundamentais da corrente elétrica, daí surgindo a lei que estabelece as relações entre corrente-tensão e resistência, mais estabelece as relações entre corrente-tensão e resistência, mais conhecidas como as leis de ohm,que diz:conhecidas como as leis de ohm,que diz:

““A corrente elétrica que flui por um circuito elétrico é A corrente elétrica que flui por um circuito elétrico é diretamente proporcional a Tensão e inversamente a diretamente proporcional a Tensão e inversamente a Resistência".Resistência".

I = V / R e V = R x I I = V / R e V = R x I logologo R = V / I R = V / I

Para facilitar empregue os triângulos:Para facilitar empregue os triângulos:

EX: Através de uma resistência de 100 ohm circula uma corrente de 0.1A.EX: Através de uma resistência de 100 ohm circula uma corrente de 0.1A.Então a tensão aplicada sobre o resistor é de:Então a tensão aplicada sobre o resistor é de:R = 100 ohm - I = 0.1A E = ?R = 100 ohm - I = 0.1A E = ?Logo V = I x RLogo V = I x RV = 0.1 x 100 resultado e = V = 0.1 x 100 resultado e = 10 Volts10 Volts

POTÊNCIAPOTÊNCIA ELÉTRICA - ELÉTRICA - Ao trabalho realizado pela corrente elétrica Ao trabalho realizado pela corrente elétrica damos o nome de potência(P), A unidade de medida de potência é damos o nome de potência(P), A unidade de medida de potência é o o Watt.Watt.

A LEI DE JOULE - A LEI DE JOULE - A potência elétrica dissipada numa resistência é A potência elétrica dissipada numa resistência é dada pelo produto da tensão pela corrente.dada pelo produto da tensão pela corrente.

P = V x I (ou) P= I 2 x R (ou) P= V 2 / R

EX:EX: Quando uma lâmpada é ligada a uma tensão de 120V, a corrente que Quando uma lâmpada é ligada a uma tensão de 120V, a corrente que flui pelo filamento da lâmpada vale 1A. Qual a potência da lâmpada? . flui pelo filamento da lâmpada vale 1A. Qual a potência da lâmpada? .

V= 120 vV= 120 v

I= 1AI= 1A

P=?P=?

P= V x IP= V x I

P= 120 x 1P= 120 x 1

P= 120WP= 120W

Diante de tudo que foi estudado podemos fazer uma analogia com Diante de tudo que foi estudado podemos fazer uma analogia com a ilustração abaixo:a ilustração abaixo:

Fluxo (Corrente)Turbina Rotativa(Potência)

Torneira (Resistência)

Nível de Água (Tensão)