PROF.: RODRIGO CARVALHO TUTUAUTOMAÇÃO INDUSTRIAL

Eletroeletrônica

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

• Eletricidade Básica. GUSSOW, Milton. São Paulo, Makron Books

• Análise de Circuitos. O’MALLEY, John. São Paulo, Pearson Education do Brasil

• Introdução à Analise de Circuitos. BOYLESTAD, Robert L. Rio de Janeiro, LTC

• Introdução aos Circuitos Elétricos. DORF, C. Richard, LTC

Estrutura Atômica

A figura abaixo representa um átomo de Bohr, que é composto por um núcleo (contendo prótons e nêutrons) e uma ou mais camadas de elétrons (eletrosfera).

ELÉTRONS – Giram em alta velocidade em torno do núcleo e possuem carga elétrica negativa (-).

PRÓTONS – São fixos no núcleo, possuem carga positiva (+) e sua massa é cerca de 2000 vezes maior que a do elétron.

NÊUTRONS – São fixos no núcleo e sua carga elétrica é nula (neutra).

CARGA ELÉTRICA

Existem dois tipos de carga elétrica, denominadas por convenção, carga elétrica positiva (próton) e carga elétrica negativa (elétron).

e = 1,60217×10-19 C

A carga elétrica, seja positiva ou negativa, apresenta-se na natureza com valores múltiplos inteiros de uma pequena carga denominada carga elétrica elementar, simbolizada por e.

No SI a unidade de carga elétrica é o coulomb (C).

CARGA ELÉTRICAO elétron é dotado de uma carga elementar negativa.

qeletron = - e = - 1,60217 X 10-19 C

O próton, ao contrário do elétron, é dotado de uma cargaelementar positiva.

qpróton = + e = + 1,60217 X 10-19 C

O nêutron é uma partícula não dotada de carga elétrica.

qnêutron = 0

CARGA ELÉTRICA

Um corpo é denominado eletricamente neutro quando a soma das cargas elétricas é igual a zero

Um corpo é denominado eletrizado quando a soma das cargas é diferente de zero.

Qualquer átomo é um corpo eletricamente neutro. Perdendo ou ganhando elétron, ele se torna um corpo eletrizado denominado íons (positivo ou negativo)

CARGA ELÉTRICA• Para eletrizar um corpo negativamente temos que fornecer elétrons a ele.

• Para eletrizar um corpo positivamente temos que retirar elétrons dele.

A carga total de um corpo é calculada pelo produto do número de partículas vezes a carga elementar da partícula.

CARGA ELÉTRICA

EXERCÍCIO:

Um átomo tem o número de prótons igual ao número de elétrons. Um íon de alumínio Al+3 é um átomo de alumínio que perdeu três elétrons. Qual é a carga elétrica Q desse íon? (e = 1,6021 x 10-19 C)

POTENCIAL ELÉTRICOPor meio dos processos de eletrização, é possível fazer com que os corpos fiquem intensamente ou fracamente eletrizados.

Um pente fracamente atritado fica pouco eletrizado.

Se ele for fortemente atritado, sua eletrização será mais intensa.

POTENCIAL ELÉTRICOO pente intensamente atritado é capaz de atrair maior quantidade de partículas de papel, desta forma, tem maior capacidade de realizar trabalho.

Como a maior capacidade de realizar trabalho significa maior potencial, conclui-se que o pente intensamente eletrizado tem maior potencial elétrico.

POTENCIAL ELÉTRICOO potencial elétrico de um corpo depende diretamente do desequilíbrio elétrico existente nesse corpo. Assim, um corpo que tenha um desequilíbrio elétrico duas vezes maior que outro tem um potencial elétrico duas vezes maior.

TENSÃO ELÉTRICAUma diferença de potencial (abreviada para ddp) existe entre corpos quando estes estão eletrizados com cargas diferentes ou com o mesmo tipo de carga.

TENSÃO ELÉTRICAA diferença de potencial (também chamada de tensão elétrica) entre dois pontos de um circuito é definida como o trabalho necessário em Joules para mover 1 C de carga entre dois pontos.

A tensão é representada pelas letras V ou U e a unidade de grandeza utilizada é o volt, simbolizado por V.

TENSÃO ELÉTRICA

Trabalho é definido como gasto de energia. Ambos são medidos pela mesma unidade, o Joule (SI).

TENSÃO ELÉTRICAEXERCÍCIO:

Assinale as situações em que existe diferença de potencial (ddp).

CORRENTE ELÉTRICAA corrente elétrica é o movimento ordenado de portadores de carga elétrica, isto é, um fluxo de portadores num determinado sentido.

CORRENTE ELÉTRICAPara que haja corrente elétrica, é necessário que haja uma ddp entre dois pontos e que o circuito esteja fechado.

A corrente é representada pela letra I e a unidade física utilizada é o ampère, simbolizado por A.

Logo, pode-se afirmar que existe tensão sem corrente, mas nunca existirá corrente sem tensão. Isso acontece porque a tensão orienta as cargas elétricas.

CORRENTE ELÉTRICA

A corrente é calculada pela relação de cargas elétricas que atravessam a seção transversal do condutor em um determinado intervalo de tempo.

Se tivermos uma corrente constante de 20 A, significaque passaram 20 C de carga na seção em 1 segundo.

CORRENTE ELÉTRICAAntigamente, quando não se conhecia de forma mais científica a natureza do fluxo de elétrons, acreditava-se que a carga elétrica positiva era a que se movia.

Foi então estabelecido por convenção que a corrente elétrica se constituía de um movimento de cargas elétricas que fluía do pólo positivo para o pólo negativo da fonte geradora.

Esse sentido de circulação foi denominado sentido convencional da corrente.

CORRENTE ELÉTRICACom o desenvolvimento dos recursos científicos, verificou-se que, nos condutores sólidos, a corrente elétrica se constitui de elétrons em movimento do pólo negativo para o pólo positivo.

Esse sentido de circulação foi denominado sentido eletrônico da corrente.

Seja qual for o sentido adotado como referência para o estudo dos fenômenos elétricos (eletrônico ou convencional), isso não interfere nos resultados que se obtém.

CORRENTE ELÉTRICA

Pode existir corrente elétrica entre dois pontos igualmente eletrizados (mesmo tipo e quantidade de cargas)? Por quê?

RESISTÊNCIA ELÉTRICAResistência elétrica é a dificuldade que os elétrons encontram para percorrer um circuito elétrico, ou seja, é a oposição que um material apresenta ao fluxo de corrente elétrica.

A resistência é representada pela letra R. Sua unidade de medida é o ohm, representada pela letra grega Ω.

RESISTÊNCIA ELÉTRICAA resistência elétrica depende do tipo de material, da temperatura e das dimensões do condutor.

R = resistência do condutor (Ω)L = comprimento do fio (cm, m)S = área da seção reta do fio,(m2, cm2)ρ = resistividade

A uma temperatura constante, podemos calcular a resistência da seguinte forma:

RESISTÊNCIA ELÉTRICA

Eletricidade• Componente eletroeletrônico que se opõe a passagem de corrente

elétrica• Simbologia

• Unidade: OHM ( )Ω

Eletricidade

• Código de cores.

• Código de quatro Cores

1º Algarismo

2º Algarismo

Multiplicador

Tolerância Ex: 4 7 x 10² = 4.700 ohms Tolerância 1 %

Eletricidade

Eletricidade• Código de cinco Cores

1º Algarismo

2º Algarismo

3º Algarismo

Multiplicador

Tolerância

Coef. Temp Ex: 472 x 10 = 4720 ohmsTolerância 0,5 %

• Tipos• Filme de carbono (bege). • Filme metálico (verde claro).• Filme vítreo metalizado (azul).• Filme metálico de precisão (verde escuro).

Eletricidade

LEI DE OHMA Lei de Ohm estabelece uma relação entre as grandezas elétricas: tensão (V), corrente (I) e resistência (R) em um circuito.

Onde,V: é a tensão nos terminais do circuitoI: é a corrente que o atravessaR: é a resistência no circuito.

LEI DE OHMEXERCÍCIO:

Resolva os problemas usando a Lei de Ohm.

a) Um componente eletrônico absorve uma corrente de 10mA quando a tensão nos seus terminais é 1,7V. Qual é a resistência do componente?

b) Um alarme eletrônico anti-roubo para automóveis funciona com uma tensão de 12V. Sabendo-se que enquanto o alarme não é disparado sua resistência é de 400Ω, calcule a corrente que circula no aparelho.

LEI DE OHMc) O mesmo alarme do problema anterior (alimentação 12V)

quando disparado absorve 2A da bateria. Qual é a sua resistência quando disparado?

d) Um toca-fitas de automóvel consome 0,6A da bateria. Sabendo-se que sua resistência interna nesta condição é de 10. determinar pela Lei de Ohm se o automóvel tem bateria de 6 ou 12V?

POTÊNCIA ELÉTRICAA potência elétrica consumida por um componente ou sistema elétrico pode ser calculada em termos da corrente que o atravessa e da tensão aplicada.

Potência = trabalho tempo

Trabalho elétrico = Carga x Tensão elétrica

P = Q x Vt

P = V x Q t

I = Q t

P = V x I

P: Potência ElétricaQ: Quantidade de Cargat: TempoV: Tensão Elétrica I: Corrente Elétrica

POTÊNCIA ELÉTRICAPela Lei de Ohm: V = R x I

Vimos que:

P = (R x I) x I

P = V x I

Então podemos escrever:

P = R x I2

P = V x ( V ) R

P = V2

R

ENERGIA ELÉTRICAPela definição, potência é o trabalho realizado em um intervalo de tempo:

Potência = trabalho tempo

E Trabalho nada mais é que a transformação de energia!!!

Desta forma:

Energia = Potência x tempo