Apostila de Eletrônica - Circuitos eletrônicos()

7/29/2019 Apostila de Eletrnica - Circuitos eletrnicos()

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Circuitos Eletrnicos(Teoria 1)

Introduo

Essa Teoria I vai abrir um novo mundo em seus conhecimentos - o mundo daEletrnica.Ela lhe ensinar o que so circuitos eletrnicose explicar os significados de correnteeltrica, tenso eltricae resistncia eltrica. Voc tambm ir conhecendo, aos poucos, ostipos mais importantes de componentes usados na montagem de circuitos eletrnicos.Aps o entendimento dessa parte terica, veja aparte prtica relativa a esse assunto.

Vamos estudar:

Circuito de uma lanterna de moCorrente eltrica

Tenso eltricaO sentido convencional da corrente eltricaResistncia eltricaA lei de Ohm

Circuito de uma lanterna de mo

Voc alguma vez j desmontou complemente uma lanterna de mo para analisar comoela funciona?

Veja na ilustrao abaixo como so dispostas as vrias partes de uma tpica lanterna demo:

Estrutura de uma lanterna eltrica
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Por que o projetista escolheu essa particular combinao de materiais?

As partes metlicas da lanterna so postas para conduzir a corrente eltrica quando alanterna posta para funcionar e, alm disso, foram escolhidas para resistirem aos esforosfsicos aos quais so submetidas.

A mola metlica, por exemplo, no s permite caminho eltrico para a corrente comotambm mantm no lugar, sob presso, as pilhas em seu interior. As partes metlicas dointerruptor tm que garantir bom contato eltrico e no ficarem danificadas pelo usocontnuo.

Uma lanterna tambm tem partes feitas com material no condutor de corrente eltrica,tais como plsticos e borrachas. A cobertura de plstico dessa lanterna um isolanteeltrico. Sua forma importante para que se tenha um manuseio cmodo. Sua cor atornar mais ou menos atraente aos olhos do usurio.

Como voc ver, os circuitos eltricos contero sempre partes que conduzem e partes queno conduzem correntes eltricas. O segredo todo, nos circuitos eltricos, delimitarum caminho pr planejado para a corrente.

A lmpada incandescente e o refletor compem o sistema ptica da lanterna. A posio dalmpada dentro do refletor deve ser tal que permita a obteno de um feixe estreito de luz.

Uma lanterna um produto eltrico simples, mas muita gente j perdeu noites de sono emseus projetos para que voc tenha um dispositivo que trabalhe bem.

Voc pode pensar em alguma outra coisa que o projetista deva levar em considerao naproduo em massa de lanternas?

Um modo "mais cientfico" para descrever uma lanterna implica no uso de um diagramade circuito. Nele, as partes relevantes da lanterna sero representadas atravs desmbolos:

Diagrama de circuito de uma lanterna eltrica


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Nesse circuito foram representadas simbolicamente, duas clulas voltaicas (pilhas) formando uma bateria , um interruptor e uma lmpada incandescente. As linhas nodiagrama representam condutores metlicos (fios) que conectam as partes entre siformando o circuito completo.

Um circuito eltrico necessariamente um percurso fechado. Na lanterna, o fechamentodo interruptor completa o circuito, permitindo a passagem da corrente eltrica.

Lanternas s vezes falham! Isso acontece quando as partes metlicas do interruptor ou dalmpada no entram efetivamente em contato (devido sujeiras ou ferrugens), quando almpada "queima" (interrupo em seu filamento) ou quando as pilhas "pifam" (esgotamsuas energias qumicas armazenadas, popularmente, ficam 'descarregadas'). Em qualquerum desses casos, o circuito estar incompleto.

V oltar aos itens

Corrente eltrica

Uma corrente eltrica um fluxo ordenado de partculas carregadas (partculas dotadasde carga eltrica). Em um fio de cobre, a corrente eltrica formada por minsculaspartculas dotadas de carga eltrica negativa, denominadas eltrons -- eles so osportadores da carga eltrica.

No fio de cobre (ou de qualquer outro metal) os eltrons naturalmente l existentesvagueiam desordenadamente (tm sentidos de movimentos aleatrios) at que, por alguma

ordem externa, alguns deles passam a caminhar ordenadamente (todos no mesmosentido) constituindo a corrente eltrica. A intensidade dessa corrente eltrica vaidepender de quantos desses portadores, em movimento bem organizado passam, porsegundo, por um regio desse fio.

A corrente eltrica, num circuito, representada pela letra I e sua intensidade poder serexpressa em ampres (smbolo A), em miliampres (smbolo mA) ou outrossubmltiplos tal qual o microampres (smbolo m A).

Um ampre (1 A) uma intensidade de corrente eltrica que indica um fluxo de 6,2x10 18

eltrons por segundo em qualquer seo do fio. Esses 6,2x1018 eltrons transportam uma

carga eltrica total cujo valor de um coulomb (1 C). 'coulomb'(smbolo C) a unidadecom que se medem as quantidades de cargas eltricas.

Se indicarmos a quantidade de carga eltrica que passa pela seo de um fio por Q(medida em coulombs) e o intervalo de tempo que ela leva para passar por essa seo por

t (medido em segundos), a intensidade de corrente eltrica I (medida em ampres) sercalculada por:
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I = Q : tConverses:

1 A = 1 000 mA = 1 000 000 A 1 A = 103 mA = 106A

1 mA = 1/1 000 A = 1 000 A 1 mA = 10-3 A = 103A

1 A = 1/1 000 000 A = 1/1000 mA 1 A = 10-6 A = 10-3 mA

Entendeu mesmo? ....

O que uma "corrente eltrica" significa para voc?

Que unidade usada para medir essas correntes? Quais os submltiplos dela?

Atravs de que materiais a corrente pode fluir facilmente?

Cite alguns materiais que atrapalham ou mesmo impedem o fluxo de corrente eltricaatravs deles.

O que um circuito eltrico?

V oltar aos itens

Tenso eltrica

No circuito da lanterna, o que provoca a circulao da corrente?

algo produzido pelas clulas voltaicas (as pilhas). Esse algo, causa da corrente eltrica, a tenso eltrica ou diferena de potencial (d.d.p.) que surge entre os terminais da pilha(plo positivo e plo negativo).

Vamos explicar isso um pouco mais: o que uma pilha realmente faz, quando emfuncionamento, uma converso de energia; ela converte energia qumica (que estarmazenada nas substncias qumicas que esto dentro dela) em energia eltrica. Quanto

de energia qumica convertida em energia eltrica, e transferida para cada coulomb decarga eltrica que movimentado dentro dela, o que caracteriza a tenso eltrica nosterminais da pilha.

Essa grandeza indicada pela letra U e medida na unidade volt (smbolo V).

Assim, falar que a tenso U entre os terminais de uma pilha de 1,5 V significa dizer queela fornece 1,5 J de energia eltrica para cada 1,0 C de carga que a atravessa.


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Nota: J o smbolo dejoule, a unidade oficial de energia.

Do mesmo modo, falar que a tenso eltrica entre os terminais de uma bateria (associaoconveniente de clulas voltaicas) de 12 V, significa dizer que: cada 1,0 C de carga eltricaque passa por dentro dela e sai pelo plo positivo, leva consigo 12 J de energia eltrica.

Claro, a energia qumica da bateria diminui de 12 J e, com o uso contnuo ela ir "pifar",ficar sem energia. O termo popular para isso, lembra-se, "descarregada".

Se indicarmos porU a tenso nos terminais da pilha (ou bateria etc.), porQ a quantidade decarga eltrica que a atravessa e por E a quantidade de energia que ela fornece para essacarga, teremos:

U = E : Q

Em nosso circuito da lanterna, quando as pilhas esto novas, a tenso fornecida por elas total, a corrente eltrica circulante intensa e a lmpada brilha vivamente. Algum tempo

depois, j com mais uso, a tenso fornecida por elas diminui, a intensidade de corrente nocircuito diminui e a lmpada brilha mais fracamente. Eventualmente no acender mais; aspilhas "pifaram"!

Cada clula voltaica prov cerca de 1,5 V de tenso entre seus terminais (plos). Duasclulas conectadas uma em seguida outra, em srie, (plo positivo de uma encostado noplo negativo da outra)provero cerca de 3,0 V. Trs pilhas em srie provero cerca de 4,5V etc.

Smbolo da pilha e pilhas conectadas em srie.

Qual desses arranjos acima faria a lmpada acender com maior brilho?Lmpadas incandescentes so projetadas para funcionarem com uma certa tenso particular(e alguma tolerncia) mas, usando uma mesma lmpada adequada, quanto maior a tensomaior ser o seu brilho.


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Nota: H um cdigo de cores nas prolas das pequenas lmpadas incandescentes. A"prola" aquela bolinha de vidro dentro da lmpada que sustenta os fios que vo aofilamento.

Voc j reparou nisso? De que cor a prola da lmpada em sua lanterna de duas pilhas(3 V)?

Como j salientamos, no sentido exato, uma bateria consiste no arranjo conveniente deduas ou mais clulas voltaicas. Esses arranjos (ou associaes) podem ser em srie, emparalelo ou mista (combinaes adequadas de sries e paralelos).

Observe essas associaes:

Clulas associadas em srie, paralelo e mista.

Uma clula individual pode prover uma pequena intensidade de corrente pormuito tempo,ou uma grande intensidade por pouco tempo. Conectando-se as clulas em srieaumentamos a tenso eltrica total disponvel, mas isso no afeta o tempo de vida til dasclulas. Por outro lado, se as clulas (iguais) forem conectadas em paralelo, a tenso nofica afetada, continua os mesmos 1.5 V, mas o tempo de vida da bateria dobrado.

Uma lmpada de lanterna percorrida por corrente de intensidade 300 mA (usando pilhastipo C, alcalinas)deveria funcionar por cerca de 20 horas antes das pilhas esgotarem-se. Issotraduz, de certo modo, o quanto de energia qumica est armazenada na pilha e quanto deenergia eltrica pode ser utilizada at ela "pifar". O linguajar popular chama isso de"capacidade de armazenamento" e indicado em ampres-hora (A-h).

Exemplificamos: Uma bateria selada para "no-break" trs as indicaes 12V, 7Ah .Isso indica que ela est capacitada a manter um corrente de intensidade 7A durante 1 h, oumanter de uma corrente de intensidade 3,5A durante 2h, ou 1A durante 7h etc.

Fazendo experincias com pilhas: pilhas so assuntos da Qumica, especificamente daEletroqumica. Didaticamente, a qumica desenvolve esse assunto a partir da pilha de


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Daniel onde, em particular discute-se a eletrlise. A eletrlise voc pode encontrar emnossas Salas de Exposies, Sala da Qumica - Foguete - Eletrlise. Nessa mesma Salavoc encontrar o experimento sobre, 'como fazer pilhas com batatas' e colocar relgiodigital em funcionamento usando as 'baterias de batatas' ou, permitam-se, as "bataterias".


O que tenso eltrica ou diferena de potencial?

O que uma bateria?

Em que unidade(s) mede(m)-se a 'capacidade de armazenamento' de uma clula?

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O sentido convencional da corrente eltrica

Um terminal (plo) de uma clula (pilha) ou bateria positivo, enquanto o outro negativo. conveniente pensar em corrente eltrica como algo fluindo do plo positivo para o plonegativo. Esse sentido de percurso (do + para o -) denominado sentido convencional dacorrente eltrica. Setas colocadas nos diagramas sempre indicam esse sentidoconvencional. Porm, voc deve ficar atento que esse s seria o sentido correto se o fluxoordenado (corrente) fosse constitudo por partculas com carga positiva.

Em um fio de cobre, os portadores de carga eltrica so os eltrons. Eltrons so

negativamente-carregados e ento devem fluir do negativo para o positivo. Isto significaque, realmente, o sentido do fluxo de eltron oposto ao escolhido como "sentido dacorrente convencional".

A corrente eltrica nos mais variados sistemas eltricos e eletrnicos envolvefreqentemente trs espcies de portadores de cargas eltricas: os eltrons (-), os nions(ons negativos) e os ctions (ons positivos). Como exemplo, em transistores, a corrente formada por fluxos ordenados de eltrons (todos num mesmo sentido) e por "buracos"(todos em sentido oposto ao dos eltrons) que se comportam como portadores de cargapositiva.

Quando o comportamento de um circuito eletrnico est sendo analisado, de modo geral,no interessa saber que tipo de portador (com carga positiva ou com carga negativa)estparticipando da corrente eltrica. Em alguns casos, no eletromagnetismo por exemplo, esseconhecimento indispensvel para que possa ser previsto com preciso o efeito da correnteeltrica.

Uma pilha prov uma tenso eltrica com polaridade fixa (o plo positivo nunca ficarnegativo e vice-versa), de forma que fluxo da corrente se dar sempre no mesmo sentido.


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Por isso ela denominada corrente contnua ou CC, em contraste com a corrente eltricadomiciliar, que mantida por um gerador que prov tenso eltrica constantementevarivel. A polaridade nos terminais desse tipo de gerador tal que a corrente inverte seusentido de percurso 60 vezes a cada segundo de funcionamento. Isso d lugar a umacorrente alternada ou AC. Nela, os portadores de carga eltrica invertem seu sentido de

percurso, num incessante vai-vem.Entendeu mesmo? ....

O que "sentido convencional da corrente eltrica"?

O comportamento dos circuitos eletrnicos pode ser sempre analisado com preciso aoassumirmos para a corrente esse sentido convencional?

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Resistncia eltrica

Se interligarmos diretamente o plo positivo de uma bateria automotiva com seu plonegativo mediante um grosso fio de cobre, iremos conseguir uma corrente eltrica deenorme intensidade durante um curto intervalo de tempo. Em alguns segundos o interior dabateria comear a ferver!

Em uma lanterna no acontece isso. Parte do circuito da lanterna limita o fluxo de cargas,mantendo a intensidade da corrente com valores adequados. Algumas outras partes no

afetam substancialmente esse fluxo. A propriedade eltrica dessas partes, umas dificultandoo fluxo de cargas e outras no, caracterizam uma grandeza denominada resistnciaeltrica.

A mola, as lminas do interruptor e as conexes da lmpada so feitas de metal apropriado,de considervel espessura, oferecendo uma baixa resistncia corrente eltrica. Por outrolado, o filamento da lmpada feito com outro material (tungstnio) e de pequenaespessura, oferecendo uma alta resistncia corrente eltrica. O fluxo de cargas atravsdesse trecho de grande resistncia (o filamento) causa um grande aquecimento que o levaao brilho-branco, o qual passa a emitir luz visvel. No ar, esse filamento se oxidaria deimediato (combusto) e seria volatilizado. Para impedir isso, todo ar retirado de dentro do

bulbo da lmpada e substitudo por um outro gs no oxidante.

A resistncia eltrica (R)dos condutores, ou seja, quanto de dificuldade eles impem passagem da corrente eltrica, medida em ohms (smbolo W ).

Se uma bateria feita com duas pilhas tamanho C, em srie, prov uma tenso eltrica U =3 V, nos terminais de uma lmpada incandescente, mantendo uma corrente eltrica deintensidade I = 300 mA= 0,3 A, qual a resistncia eltrica Rdesse filamento?


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Isso calculado assim, e mais adiante ver o porque:

R = U : I = 3V : 0,3A = 10Os valores de resistncias eltricas que participam de circuitos eletrnicos podem variar

desde alguns ohms, passar pelos milhares de ohms (quiloohms) e chegar aos megaohms.

Os componentes eletrnicos projetados com o propsito de oferecerem resistncia eltricade valores particulares so chamados de resistores.

Nota: Conceituar 'resistncia eltrica' em termos de 'dificuldade' ou 'oposio' passagemda corrente eltrica apenas uma tcnica macroscpica e simplista para contornar aconceituao microscpica dos efeitos observados quando portadores de carga eltricainteragem com a matria. As partculas constituintes da corrente eltrica (portadores)chocam-se (interao de campos) com as partculas do prprio condutor. O nmero dechoques por unidade de volume o conceito fiel e microscpico para a grandeza

"resistncia eltrica'.

A grande faanha da lei de Ohm, conforme pode ser demonstrado, que o resultado da'operao' U/I (duas grandezas de fcil medio) justamente a medida do nmero dechoques por unidade de volume (uma contagem de difcil realizao prtica).

Entendeu mesmo? ....Que partes da lanterna limita o fluxo da corrente?

Que unidade usadas para a medida da resistncia eltrica de um condutor? Quais seusmltiplos?

Que smbolos grficos so usados habitualmente para representar:

a. diferena de potencial (tenso)?b. intensidade de corrente eltrica?c. resistncia eltrica de um condutor?

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A lei de Ohm

A relao entre a intensidade da corrente eltrica (I), a tenso eltrica (U) e a resistnciaeltrica (R) foi descoberta por Georg Simon Ohm. Ele fez seus prprios fios resistores.Com eles, conseguiu mostrar que a intensidade da corrente depende de seus comprimentose de suas espessuras, quando a tenso sobre eles e a temperatura so mantidos constantes.


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Suas observaes (a,b,c),feitas sob tenso e temperatura constantes, foram as seguintes:

(1) A intensidade da corrente eltrica diminui quando se aumenta o comprimento do fio,sem alterar sua espessura.

R aumenta quando o comprimento do fio aumenta.(2) A intensidade da corrente eltrica aumenta conforme se aumenta a espessura do fio, semalterar seu comprimento.

R diminui quando a espessura do fio aumenta.

(3) Com comprimento e espessura constantes, a intensidade da corrente se altera quando sesubstitui um material condutor por outro.

R depende do material de que feito o fio.

(4) Usando-se sempre o mesmo fio, mantido temperatura constante, a intensidade dacorrente aumenta quando se aumenta a tenso aplicada.

Dessas observaes, Ohm conclui que, se a temperatura for mantida constante, a relao

Tenso eltrica : corrente eltrica ou U : I

mantinha-se constante para qualquer fio particular. Essa constante exatamente o valor daresistncia eltrica do fio em questo.

Em smbolos:U : I = constante = R

Reorganizando a lei de Ohm podemos obter duas expresses adicionais:

U = R.I e I = U : R

Escrita dessa ltima forma, a lei de Ohm estabelece que, sob temperatura constante, aintensidade de corrente que circula por um material diretamente proporcional tensoeltrica (d.d.p.) aplicada e inversamente proporcional sua resistncia eltrica.

Essas equaes simples so fundamentais para a Eletrnica e, uma vez que voc aprenda aus-las corretamente, ver que constituem chaves para resoluo de delicados problemassobre circuitos eltricos.

Nota: Por motivos que ser oportunamente explicado (potencial eltrico), evite escrever alei de Ohm sob a forma V = R.I. Sob esse prisma, ser perfeitamente vlido escrever V -V'= R.I, onde V - V' indica uma diferena de potenciais eltricos (d.d.p.).


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Uma d.d.p.(tenso) aplicada entre os extremos de um fio mantida constante. Se aresistncia desse fio, devido a uma causa qualquer, diminuir, a intensidade de correnteatravs dele ............... (aumenta / diminui / no se altera).

Se a d.d.p.(tenso) aplicada sobre um fio aumentada, sem alterar sua resistncia eltricaento, a intensidade de corrente atravs dele deve .................... (aumentar / diminuir /permanecer a mesma).

Calcule a resistncia eltrica do filamento de uma pequena lmpada sabendo-se que, sobtenso de 4,5 V (trs pilhas conectadas em srie), a intensidade de corrente atravs dele de150 mA.

No circuito acima, que interruptor(es) deve(m) ser fechado(s) para:

a) acender s a lmpada L1?b) acender s a lmpada L2?c) acender as lmpadas L1 e L2?

O que acontecer com as lmpadas L1 e L2 se os interruptores S1, S2 e S3 foremfechados todos ao mesmo tempo? Por que essa ao deve ser evitada?

Prticas da Teoria 1 - Circuitos eletrnicos(Prottipos de Circuitos)

Prof. Luiz Ferraz [email protected]
mailto:[email protected]:[email protected]


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IntroduoAssim como nos demais campos do conhecimento humano, tambm na Eletrnica,devemos associar Teoria Prtica. Sua compreenso se desenvolver bem maisrapidamente se voc comear cedo a manipular e utilizar os diversos componenteseletrnicos.

Nesse trabalho prtico que acompanha a Teoria I - Circuitos Eletrnicos- voc aprendera tcnica da montagem de circuitos a partir de prottipos. Tais prottipos constituem umafase de ensaio, coordenao e anlise de um projeto, antes de sua montagem definitiva emplacas de circuitos impressos. O que se usa, via de regra, uma matriz de contatos,mais especificamente, placa de contatos para prottipos (protoboard).

Vamos estudar:

Placa para prottiposPrtica com circuitos

Placa para prottipos

A ilustrao a seguir mostra uma placa para prottipos:

Placas para prottipos so usadas para asmontagens de circuitos temporrios, sem o uso

de soldas. Os terminais dos componentes sointroduzidos nos orifcios da placa, a qualincumbe-se das conexes bsicas. , naprtica, um circuito impresso provisrio.No s os terminais dos componentes, comotambm, interligaes mediante fios (jumpers)podem ser espetados nos orifcios dessa placa.

No interior da placa, conjuntos metlicos fazem interligaes entre os componentes, os

quais so organizados em colunas e canais, como se ilustra abaixo.Alguns modelos de tais placas tm a base facilmente removveis, o que permite observaresses arranjos com detalhes. De cada lado da placa, ao longo de seu comprimento, h duascolunas completas. H um espao livre no meio da placa e de cada lado desse espao hvrios grupos de canais horizontais (pequenas fileiras), cada um com 5 orifcios.
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Que conexes so necessrias para se montar um circuito?

Primeiro, voc precisa conectar uma fonte de alimentao. Em nossas primeiras prticas,tais fontes sero pilhas ou baterias. A conexo do 0 V (negativo da fonte) deve ser feitacom fio preto utilizando o primeiro orifcio da coluna da esquerda. O terminal positivoda fonte deve ser ligado com fio vermelho, aoprimeiro orifcio da coluna da direita.

Uma fonte de alimentao que fornea 6 VCC ou 9 VCC de tenso eltrica entre seusterminais satisfatria para os circuitos que voc ir testar nessa fase experimental.

No laboratrio da escola voc poder usar como fonte de tenso um eliminador de pilhasde tenso ajustvel. Uma fonte de tenso ajustvel AC/DC encontra-se em nossa Sala 03- Equipamento Indispensvel.

Breve voc estar apto a montar uma dessas fontes de alimentao (e no vai mais precisarcomprar pilhas ou baterias!)

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Prtica com circuitos

Construa o circuito ilustrado a seguir:
http://www.feiradeciencias.com.br/sala03/index3.htmhttp://www.feiradeciencias.com.br/sala15/15_02.asp#Vamos%20estudar%23Vamos%20estudarhttp://www.feiradeciencias.com.br/sala03/index3.htmhttp://www.feiradeciencias.com.br/sala15/15_02.asp#Vamos%20estudar%23Vamos%20estudar


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A lmpada, adequada para suportar os 9 VCC, est ligada diretamente na fonte dealimentao e dever acender com brilho normal.

Se isso no acontecer, confira o seguinte:

a. observe se a fonte de alimentao est ligada (se for do tipo eliminador de pilhas)ou se as ligaes aos terminais esto bem feitas (porta-pilhas ou bateria),

b. verifique se o circuito est completo (fios da lmpada bem inserido e lmpadadevidamente rosqueada em seu soquete).

Os fios que vem da lmpada devem ser inseridos exatamente nas colunas mostradas.Cheque o filamento da lmpada para ver se no est rompido. Essa montagem ilustraexatamente o circuito da lanterna. A menos que haja um percurso contnuo, a corrente nocircular e a lmpada no ir acender.

Modifique a montagem conforme essa nova ilustrao:


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Agora voc estar usando fios para fazer as conexes entre as colunas (- e +) para oscanais intermedirios na regio mdia da placa. Tais conexes so os "jumpers".

Nessa figura, passe sua caneta para mostrar as ligaes por baixo da matriz de contatos, demodo a enxergar o circuito completo.

Repare que os canais (blocos com 5 orifcios) so independentes entre si.

Aqui est uma montagem que no vai funcionar; observe-a:

A idia era montar duas lmpadas ligadas em srie e alimentar a associao com os 9 V dafonte de alimentao. Mas, na prtica, isso no foi feito. O circuito est incompleto. Huma certa distncia entre o que se pensa e o que se faz!

Voc capaz de mostrar os erros cometidos?

Construa esse circuito adequadamente. Mostre, nessa ilustrao abaixo, como ele deveficar:


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Uma vez que seu circuito est pronto para funcionar, o que voc nota com relao aobrilho das lmpadas?

Como voc explica esse comportamento?

Comparada com o circuito da lanterna (uma lmpada ligada diretamente na fonte), aintensidade de corrente nesse atual circuito maior, menor ou a mesma?

Desenrosque uma das lmpadas de seu soquete. O que acontece outra lmpada? Porqu?

Agora construa um circuito diferente. Dessa vez as lmpadas so interligadas emparalelo, como se ilustra:


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Confira suas conexes cuidadosamente.

Em relao aos circuitos anteriores, como est o brilho de cada lmpada?

Em relao aos circuitos anteriores, que voc pode dizer quanto intensidade de

corrente em cada lmpada?

Em relao aos circuitos anteriores a intensidade de corrente atravs da fonte aumentouou diminuiu?

Desenroscando uma das lmpadas, o que acontece com a outra? Explique o fato.

Lembre-se: nas ligaes em paralelo h caminhos alternativos para a corrente eltrica.

E, para encerrar, monte esse circuito. uma associao mista (srie e paralelo). Montandoo circuito corretamente, todas as lmpadas devem acender.

Que lmpada(s) apresenta(m) brilho normal?

Que lmpadas apresentam mesmo brilho?

Que acontece quando desenroscamos cada lmpada individualmente?

Que acontece com a intensidade de corrente atravs da fonte?

Faa vrios ensaios com esse circuito e procure interpretar suas observaes em termos deresistncia global do circuito e intensidades de correntes que circulam em cada lmpada.


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Teoria 2 - ResistoresProf. Luiz Ferraz Netto

[email protected]

Esse captulo ir descrever os resistores de valores fixos e comentar algumas de suasaplicaes mais importantes nos circuitos eletrnicos.

Tpicos

Para que servem os resistores?Resistores de valores fixosCdigo de coresAinda sobre o cdigo de coresPadres E12 e E24Limitador de correnteResistores em Srie e em ParaleloPotncia em resistores

Para que servem os resistores?

Na prtica, os resistores limitam a intensidade de corrente eltrica atravs de determinadoscomponentes. Uma aplicao tpica disso, como exemplo, o resistor associado em sriecom um LED, como se ilustra:

Nesse circuito, o resistor limita a corrente que passa atravs do LED, permitindo apenasuma intensidade suficiente para que ele possa acender. Sem esse resistor a intensidade decorrente atravs do LED iria danific-lopermanentemente. Aps esse captulo voc estar
mailto:[email protected]://www.feiradeciencias.com.br/sala15/15_03.asp#Para%20que%20servem%20os%20resistores?%23Para%20que%20servem%20os%20resistores?http://www.feiradeciencias.com.br/sala15/15_03.asp#Resistores%20de%20valores%20fixos%23Resistores%20de%20valores%20fixoshttp://www.feiradeciencias.com.br/sala15/15_03.asp#C%C3%B3digo%20de%20cores%23C%C3%B3digo%20de%20coreshttp://www.feiradeciencias.com.br/sala15/15_03.asp#Ainda%20sobre%20o%20c%C3%B3digo%20de%20cores%23Ainda%20sobre%20o%20c%C3%B3digo%20de%20coreshttp://www.feiradeciencias.com.br/sala15/15_03.asp#Padr%C3%B5es%20E12%20e%20E24%23Padr%C3%B5es%20E12%20e%20E24http://www.feiradeciencias.com.br/sala15/15_03.asp#Limitador%20de%20corrente%23Limitador%20de%20correntehttp://www.feiradeciencias.com.br/sala15/15_03.asp#Resistores%20em%20S%C3%A9rie%20e%20em%20Paralelo%23Resistores%20em%20S%C3%A9rie%20e%20em%20Paralelohttp://www.feiradeciencias.com.br/sala15/15_03.asp#Pot%C3%AAncia%20nos%20resistores%23Pot%C3%AAncia%20nos%20resistoresmailto:[email protected]://www.feiradeciencias.com.br/sala15/15_03.asp#Para%20que%20servem%20os%20resistores?%23Para%20que%20servem%20os%20resistores?http://www.feiradeciencias.com.br/sala15/15_03.asp#Resistores%20de%20valores%20fixos%23Resistores%20de%20valores%20fixoshttp://www.feiradeciencias.com.br/sala15/15_03.asp#C%C3%B3digo%20de%20cores%23C%C3%B3digo%20de%20coreshttp://www.feiradeciencias.com.br/sala15/15_03.asp#Ainda%20sobre%20o%20c%C3%B3digo%20de%20cores%23Ainda%20sobre%20o%20c%C3%B3digo%20de%20coreshttp://www.feiradeciencias.com.br/sala15/15_03.asp#Padr%C3%B5es%20E12%20e%20E24%23Padr%C3%B5es%20E12%20e%20E24http://www.feiradeciencias.com.br/sala15/15_03.asp#Limitador%20de%20corrente%23Limitador%20de%20correntehttp://www.feiradeciencias.com.br/sala15/15_03.asp#Resistores%20em%20S%C3%A9rie%20e%20em%20Paralelo%23Resistores%20em%20S%C3%A9rie%20e%20em%20Paralelohttp://www.feiradeciencias.com.br/sala15/15_03.asp#Pot%C3%AAncia%20nos%20resistores%23Pot%C3%AAncia%20nos%20resistores


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apto para calcular um valor hmico satisfatrio para tal resistor. Os LEDs serodiscutidos, em detalhes, num outro captulo.

O "retngulo" com terminais uma representao simblicapara os resistores de valores fixos tanto na Europa como no

Reino Unido; a representao em "linha quebrada" (zig-zag) usada nas Amricas e Japo.

Apesar disso, nas ilustraes eletrnicas brasileiras (de revistas etc.) opta-se pelo"retngulo", talvez por simplicidade do desenho. Nos livros de Fsica publicados no Brasil,em geral, usam-se do "zig-zag" (linha quebrada).

Resistores especiais tambm so usados como transdutores em circuitos sensores.Transdutores so componentes eletrnicos que efetuam converso de energia de umamodalidade para outra onde, uma delas, necessariamente energia eltrica.

Microfones, interruptores e Resistores Dependentes da Luz ou LDRs, so exemplos detransdutores de entrada.

Alto-falantes, lmpadas de filamento, rels, "buzzers" e tambm os LEDs, so exemplosde transdutores de sada.

No caso dos LDRs, mudanas da intensidade da luz que incide em suas superfciesresultam numa alterao nos valores hmicos de suas resistncias.

Como se ver (Teoria III), um transdutor de entrada freqentemente associado a um

resistor para fazer um circuito denominado divisor de tenso. Nesse caso, a tensorecolhida sobre esse divisor de tenso ser um "sinal de tenso" que reflete as mudanasde iluminao sobre o LDR.

Voc pode citar outros exemplos de transdutores de cada tipo?

Em outros circuitos, os resistores podem ser usados para dirigir fraes da corrente eltricapara partes particulares do circuito, assim como podem ser usados para controlar o "ganhode tenso" em amplificadores. Resistores tambm so usados em associaes comcapacitores no intuito de alterar sua "constante de tempo" (ajuste do tempo de carga oudescarga).

A maioria dos circuitos requerem a presena de resistores para seus corretosfuncionamento. Assim sendo, preciso saber alguns detalhes sobre diferentes tipos deresistores e como fazer uma boa escolha dos resistores disponveis (valores adequados,seja em , k ou M ) para uma particular aplicao.

Entendeu mesmo ...


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1. D trs funes que os resistores podem desempenhar num circuito.

2. Que um transdutor?

3. D exemplos de transdutores de entrada e de sada.

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Resistores de valores fixos

A ilustrao mostra detalhes construtivos de um resistor de filme de carbono (carvo):

Durante a construo, uma pelcula fina de carbono (filme) depositada sobre umpequeno tubo de cermica. O filme resistivo enrolado em hlice por fora do tubinho-tudo com mquina automtica - at que a resistncia entre os dois extremos fique toprxima quanto possvel do valor que se deseja. So acrescentados terminais (um emforma de tampa e outro em forma de fio) em cada extremo e, a seguir, o resistor recoberto com uma camada isolante. A etapa final pintar (tudo automaticamente) faixascoloridas transversais para indicar o valor da resistncia.

Resistores de filme de carbono (popularmente, resistores de carvo) so baratos,facilmente disponveis e podem ser obtidos com valores de (+ ou -) 10% ou 5% dos

valores neles marcados (ditos valores nominais).

Resistores de filme de metal ou de xido de metal so feitos de maneira similar aos decarbono, mas apresentam maior acuidade em seus valores (podem ser obtidos comtolerncias de (+ ou-) 2% ou 1% do valor nominal).

H algumas diferenas nos desempenhos de cada um desses tipos de resistores, mas nadato marcante que afete o uso deles em circuitos simples.
http://www.feiradeciencias.com.br/sala15/15_03.asp#T%C3%B3picos%23T%C3%B3picoshttp://www.feiradeciencias.com.br/sala15/15_03.asp#T%C3%B3picos%23T%C3%B3picos


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Resistores de fio, so feitos enrolando fios finos, de ligas especiais, sobre uma barracermica. Eles podem ser confeccionados com extrema preciso ao ponto de seremrecomendados para circuitos e reparos de multitestes, osciloscpios e outros aparelhos demedio. Alguns desses tipos de resistores permitem passagem de corrente muito intensasem que ocorra aquecimento excessivo e, como tais, podem ser usados em fontes de

alimentao e circuitos de corrente bem intensas.Voltar aos Tpicos

Cdigo de cores

Como os valores hmicos dos resistores podem ser reconhecidos pelas cores das faixas

em suas superfcies?

Simples, cada cor e sua posio no corpo do resistor representa um nmero, de acordocom o seguinte esquema, COR - NMERO :

PRETO MARROM VERMELHO LARANJA AMARELO VERDE AZUL VIOLETA CINZA BRANCO

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

A PRIMEIRA FAIXA em um resistor interpretada como o PRIMEIRO DGITO dovalor hmico da resistncia do resistor. Para o resistor mostrado abaixo, a primeira faixa

amarela, assim o primeiro dgito 4:

A SEGUNDA FAIXA d o SEGUNDO DGITO. Essa uma faixa violeta, ento osegundo dgito 7. A TERCEIRA FAIXA chamada de MULTIPLICADOR e no interpretada do mesmo modo. O nmero associado cor do multiplicador nos informaquantos "zeros" devem ser colocados aps os dgitos que j temos. Aqui, uma faixa


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vermelha nos diz que devemos acrescentar 2 zeros. O valor hmico desse resistor ento4 7 00 ohms, quer dizer, 4 700ou 4,7 k.Verifique novamente, nosso exemplo, para confirmar que voc entendeu realmente ocdigo de cores dados pelas trs primeiras faixas coloridas no corpo do resistor.

A QUARTA FAIXA (se existir), um pouco mais afastada das outras trs, a faixa detolerncia. Ela nos informa a preciso do valor real da resistncia em relao ao valor lidopelo cdigo de cores. Isso expresso em termos de porcentagem. A maioria dos resistoresobtidos nas lojas apresentam uma faixa de cor prata, indicando que o valor real daresistncia est dentro da tolerncia dos 10% do valor nominal. A codificao em cores,para a tolerncia a seguinte:

COR MARROM VERMELHO OURO PRATA

TOLERNCIA + ou 1% + ou 2% + ou 5% + ou 10%

Nosso resistor apresenta uma quarta faixa de cor OURO. Isso significa que o valornominal que encontramos4 700 tem uma tolerncia de 5% para mais ou para menos.Ora, 5% de4 700 so 235 ento, o valor real de nosso resistor pode ser qualquer umdentro da seguinte faixa de valores:4 700 - 235 = 4 465 e 4 700 + 235 = 4935 .

A ausncia da quarta faixa indica uma tolerncia de 20%.

Quando voc for ler em voz alta um valor hmico de resistor (a pedido de seu professor),procure a faixa de tolerncia, normalmente prata e segure o resistor com essa faixamantida do lado direito. Valores de resistncias podem ser lidos rapidamente e compreciso, isso no difcil, mas requer prtica!

Entendeu mesmo ...

1. Cite trs diferentes tipos de resistores.

2. Qual o valor hmico do resistor cujas faixas coloridas so:

(A) marrom, preto, vermelho?(B) cinza, vermelho, marrom?(C) laranja, branco, verde?

3. D o cdigo de cores para os seguintes valores de resistncia:

(A) 1,8 k (B) 270 (C) 56 k


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4. Obtenha os valores mximos e mnimos de resistncias dos resistores marcados com asseguintes faixas:

(A) vermelho, vermelho, preto ----- ouro(B) amarelo, violeta, amarelo ----- prata

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Ainda sobre o cdigo de cores

O cdigo de cores como explicado acima permite interpretar valores acima de 100 ohms.Com devido cuidado, ele pode se estendido para valores menores.

Como sero as cores para um resistor de valor nominal 12 ohms?

Ser: marrom, vermelho e preto.

A cor preta (0) para a faixa do multiplicador indica que nenhum zero (0 zeros) deve seracrescentado aos dois dgitos j obtidos.

Qual ser o cdigo de cores para 47 ohms?

A resposta : amarelo, violeta e preto.

Usando esse mtodo, para indicar valores entre 10 ohms e 100 ohms, significa que todosos valores de resistor requerem o mesmo nmero de faixas.

Para resistores com valores hmicos nominais entre 1 ohm e 10 ohms, a cor domultiplicador mudada para OURO. Por exemplo, as cores marrom, preto e ouroindicam um resistor de resistncia 1 ohm (valor nominal).

Outro exemplo, as cores vermelho, vermelho e ouro indicam uma resistncia de 2,2ohms.

Resistores de filme de metal, fabricados com 1% ou 2% de tolerncia, usamfreqentemente um cdigo com, 4 faixas coloridas para os dgitos e 1 faixa para atolerncia, num total de 5 faixas.

Assim, um resistor de1k , 1% ter as seguintes faixas:marrom, preto, preto, marrom marrom 1 0 0 1zero 1%


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J, um resistor de56k , 2% ter as seguintes faixas:verde, azul, preto, vermelho vermelho5 6 0 2zeros 2%

provvel que voc utilize resistores de valores pequenos assim como resistores de filmede metal em algumas ocasies, por isso til saber esses detalhes. A maioria dos circuitoseletrnicos, porm, ser montada com resistores de carvo (filme de carbono) e, portanto,o mais usado ser o cdigo de trs cores + tolerncia. Esse voc tem que dominar, comcerteza!

Entendeu mesmo ...

1. D os valores hmicos nominais dos resistores que apresentam as seguintes faixas decores:

(A) laranja, laranja, preto(B) cinza, vermelho, ouro(C) laranja, laranja, preto, vermelho

2. Como fica o cdigo de cores para um resistor de 10 kW nominais,

(A) usando o trs sistema de cores?(B) usando o sistema de quatro cores?

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Padres E12 e E24

Se voc j tem alguma experincia na montagem de circuitos, ter notado que os resistorestm comumente valores como 2,2 ( , k ou M), 3,3 ( , k ou M) ou 4,7 ( ,k ou M) e no encontra no mercado valores igualmente espaados tais como 2, 3, 4, 5etc.

Os fabricantes no produzem resistores com esses valores hmicos nominais. Por que ser?

A resposta, pelo menos em parte tem algo a ver com a preciso expressas pelasporcentagens. Na tabela abaixo indicamos os valores encontrados nos denominadospadres E12 e E24, um para aqueles com tolerncia de 10% e outro para a tolerncia de5%:


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Os resistores so fabricados com resistncias nominais de valores mltiplos desses vistosnas tabelas, por exemplo, 1,2 12 120 1200 etc.

Considere os valores adjacentes100e 120do padro E12; 100 mltiplo de 10 e120 mltiplo de 12. Ora, como esse padro para tolerncia de 10%, teremos:10% de

100= 10

e 10% de 120

= 12. Assim sendo, os resistores marcados como100

podero ter qualquer valor entre 90 e 110 e os marcados como120poderoter qualquer valor entre 108 e 132 . Essas duas faixas de alcances sesobrepem, mas s ligeiramente; s 2 , entre 108 e 110 .

Nominal = 100

90 110Nominal = 120

108 132

Vamos repetir o raciocnio para valores do extremo da tabela, digamos 680 e 820 . Omarcado como680poder ter resistncia real de at 680 + 68 = 748 , enquantoque aquele marcado como820poder ter resistncia to baixa quanto 820 - 82 =738 .Novamente h superposio porm, de valor bastante pequeno, s 10 !

Os padres E12 e E24 so projetados para cobrir todos os valores de resistncia, com omnimo de sobreposio entre eles.

Isso significa que, quando voc substituir um resistor danificado por outro com um valornominal mais alto, sua resistncia real, quase certamente, tambm ter valor maior. Doponto de vista prtico, tudo isso serviu para mostrar a voc que os resistores de filme decarbono so disponveis em mltiplos dos valores indicados nos padres E12 e E24.

Entendeu mesmo ...


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Que valor do padro E12 est mais prximo a 5 030 ?

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Limitador de corrente

Agora voc j est pronto para calcular o valor hmico do resistor que deve ser conectadoem srie com um LED. um resistorlimitador de corrente. Observe a ilustrao:

Um LED tpico requer uma corrente deintensidade de 10 mA e proporciona uma"queda de tenso" de 2V enquanto est

aceso.

Nossa fonte de tenso fornece 9V.

Qual deve ser a tenso entre os terminais deR1?

A resposta 9V 2V = 7V. Lembre-se que a soma das tenses sobre componentes emsrie deve ser igual tenso da fonte de alimentao.

Agora, com relao a R1, temos duas informaes: a intensidade de corrente que passa porele (10mA) e a tenso que ele suporta (7V).

Para calcular sua resistncia usamos a frmula:

R1 = U ISubstituindo-se U e I por seus valores temos:

R1 = 7V 0,01A = 700Cuidado com as unidades!

A frmula deve ser aplicada com as grandezas resistncia, tenso e intensidade de correnteeltrica medidas nas unidades fundamentais que so, respectivamente, ohm ( ), volt(V) e ampre (A). No caso, os 10 mA devem ser convertidos para 0,01A, antes de sefazer a substituio.


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O valor obtido, mediante clculo, para R1 foi de700 . Qual o valor mais prximo quedeve ser selecionado entre os indicados nos padres E12 e E24?

Resistores de680, 750 e 820so os mais provveis.680 a escolha bvia. Issoacarretar uma corrente ligeiramente maior que os 10 mA atravs do LED (e do prprio

resistor R1!) mas, a maioria dos LEDs no sero danificados pois podem suportar atcerca de 20 mA.

Que cores tero as faixas desse resistor de680 ?Entendeu mesmo ...

1. No circuito por acender um LED, a fonte dealimentao fornece 6 V. Qual deve ser o valor deR1? Se a fonte for substituda por outra de 9V,qual o novo valor de R1?Resoluo:

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Resistores em Srie e em Paralelo

Em um circuito srie constatam-se as seguintes propriedades:

a) todos os componentes so percorridos por corrente de mesma intensidade;

b) a soma das tenses sobre todos os componentes deve ser igual tenso total aplicada;

c) a resistncia total da associao igual soma das resistncias dos componentesindividuais.

Comentemos isso tendo em vista o circuito ilustrado a seguir, onde temos dois resistoresR1 e R2 conectados em srie, sob tenso total de 6V:


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a) em todos os pontos do circuito (inclusive dentro dabateria de 6V) a intensidade de corrente de 3 mA;

b) a tenso sobre cada resistor (de valores iguais,nesse exemplo) de 3V. A soma dessas duas tenses

igual tenso mantida pela bateria.

c) a resistncia total da associao vale 2kW , dadapela expresso: Rtotal = R1 + R2

Nesse circuito, a intensidade de corrente foi obtida pela frmula:

I = Utotal / Rtotal

Substituindo:

I = 6V / 2 000 = 0,003A = 3 mAA tenso eltrica (d.d.p.) sobre o resistorR1 ser obtida por:

U1 = R1.I = 1 000x 0,003A = 3VA tenso eltrica sobre o resistorR2 deve ser tambm de 3V, uma vez que a soma delasdeve dar os 6V da fonte de alimentao.

Em um circuito paralelo constatam-se as seguintes propriedades:a) todos os componentes suportam a mesma tenso eltrica;

b) a soma das intensidades de corrente nos componentes individuais deve ser igual intensidade de corrente total;

c) a resistncia total da associao calculada pelo quociente entre o produto dasresistncias individuais e a soma delas (CUIDADO: isso vale s para 2 resistores emparalelo!).

A prxima ilustrao nos mostra dois resistores conectados em paralelo e alimentados poruma bateria de 6V:


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a) ambos os resistores R1 e R2funcionam sob a mesma tenso (6V).Cada um deles est ligado diretamentena fonte de alimentao;

b) a corrente total (12 mA, veja clculoabaixo) divide-se em duas parcelasiguais (6mA) porque os resistores tmresistncias iguais;

c) a resistncia total dado peloproduto dividido pela soma dasresistncias:

R1 x R2Rtotal =

R1 + R2Observe que circuitos em paralelos provm caminhos alternativos para a circulao dacorrente eltrica, sempre passando a maior intensidade pelo caminho que oferece amenor resistncia. Se as resistncias do paralelo tiverem o mesmo valor a corrente totaldivide-se em partes iguais.

Vejamos os clculos do circuito acima:

1. Clculo da resistncia total:

R1 x R2 1000x 1000Rtotal = = = 500 R1 + R2 1000+ 1000

2. Clculo da corrente total:

Utotal 6 VItotal = = = 0,012 A = 12 mA

Rtotal 5003. Clculo da corrente no resistorR1:

Utotal 6 VI1 = = = 0,006 A = 6 mA

R1 1000Para R2 teremos resultado idntico.


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NOTAUma frmula alternativa para o clculo da resistncia total para dois resistores : 1/Rtotal =1/R1 + 1/R2 . Apesar de aritmeticamente ser mais trabalhosa para clculos mentais, ela mais geral, pois pode ser estendida a mais de dois resistores. Para o clculo da resistnciatotal de 4 resistores (iguais ou no) em paralelo teremos:

1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + 1/R4

Vejamos agora um circuito mais complexo, contendo partes em srie e parte em paralelo:

a) Clculo da resistncia total:

1. Comecemos pelos resistores em paralelo. Como vimos no exemplo anterior, aresistncia total de dois resistores iguais em paralelo vale metade da de um deles. Comocada um tem resistncia de 1k, a associao ter resistncia de 500.2. Esses 500estaro em srie com os 1000da resistncia R1 logo, a resistncia totalser 1000+ 500= 1500.b) Clculo da corrente total:

Itotal = Ucomum / Rtotal = 6V / 1500= 0,004A = 4mAEssa corrente a que passa pelo interior da bateria, passa atravs de R1 e subdivide-se emduas parcelas iguais (porque os resistores do paralelo so iguais) que passam por R2 e R3.

c) Tenso sobre R1:

U1 = R1.I = 1000x 0,004A = 4V


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d) Tenso sobre R2 e R3:

Pode ser obtida por dois caminhos:

1. Tenso total (6V) - tenso sobre R1 (4V) = tenso no paralelo (2V);

2. U2 ou 3 = R2 ou 3 x I2 ou 3 = 1000x 0,002A = 2VConfira cuidadosamente todos os clculos e frmulas envolvidas. Uma compreenso claradisso tudo ajudar enormemente.

Entendeu mesmo ...

1. No circuito ilustrado, qual(A) a resistncia total no circuito?(B) a intensidade de corrente que passa pelo

ponto A?

2. No circuito ilustrado, qual(A) a resistncia total no circuito?(B) as intensidades de corrente que passam pelos

pontos B, C, e D?

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Potncia nos resistores

Quando corrente eltrica circula atravs de resistores, especificamente, e nos condutores,em geral, esses sempre se aquecem. Neles ocorre converso de energia eltrica em energiatrmica. Essa energia trmica produzida, via de regra, transferida para fora do corpo doresistor sob a forma de calor.

Isso torna-se bvio se examinarmos o que acontece no filamento da lmpada da lanterna.Seu filamento comporta-se como um resistor de resistncia elevada (em confronto com as


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demais partes condutoras do circuito). Nele a energia eltrica proveniente das pilhas, viacorrente eltrica, convertida em energia trmica. Essa quantidade aquece o filamento atque ele adquira a cor branca e passa a ser transferida para o ambiente sob a forma de calore luz. A lmpada um transdutor de sada, convertendo energia eltrica em energiatrmica e posteriormente em calor (parcela intil e indesejvel) e luz (parcela til).

Embora no to evidente como na lmpada e em alguns resistores de fonte de alimentao,esse aquecimento devido passagem de corrente eltrica ocorre com todos oscomponentes eletrnicos, sem exceo. A maior ou menor quantidade de energia eltricaconvertida em trmica num componente depende apenas de dois fatores: a resistnciahmica do componente e a intensidade de corrente eltrica que o atravessa. Esses doisfatores so fundamentais para se conhecer a rapidez com que a energia eltrica converte-seem trmica.

A rapidez de converso de energia, em qualquer campo ligado Cincia, conhecidapela denominao de potncia.

A potncia de um dispositivo qualquer nos informa "quanto de energia" foi convertida deuma modalidade para outra, a cada "unidade de tempo" de funcionamento.

Energia convertidaPotncia =

Tempo para a converso

As unidades oficiais para as grandezas da expresso acima so: Potncia em watt ( W),Energia em joule (J) e Tempo em segundo (s).

Em particular, na Eletrnica, a potncia eltrica nos informa quanto de energia eltrica, acada segundo, foi convertida em outra modalidade de energia. Em termos de grandezaseltricas a expresso da potncia pode ser posta sob a forma:

Potncia eltrica = tenso x intensidade de corrente

Ou

P = U . I

Usando da definio de tenso e intensidade de corrente eltrica voc conseguiria

chegar a esse resultado?Isso importante para que voc perceba que essa 'formula' no foi tirada de uma 'cartolamgica'!

Dentro da Eletrnica, para os resistores, onde a energia eltrica convertidaexclusivamente em energia trmica (a mais degradadas das modalidade de energia ... a


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mais "vagabunda", "indesejvel", "intil" etc.), essa potncia passa a ser denominadapotncia dissipada no resistor.

Desse modo, podemos escrever: P = U . I = (R.I). I = R . I2

Lembre-se disso: para calcular a potncia dissipada por resistores podemos usar dasexpressesP = U.i ou P = R.I2.

Voc poderia deduzir uma terceira expresso para o clculo da potncia dissipada emresistor? Tente, e eis uma dica: na expresso P = U.I, deixe o U quieto e substitua o I porU/R.

Vamos checar o entendimento disso:

a) Uma mquina converte 1000 joules de energia trmica em energia eltrica a cada 2segundos. Qual sua potncia?

b) Um resistor submetido tenso de 10V atravessado por corrente eltrica deintensidade 0,5A. Qual sua resistncia? Que potncia ele dissipa?

c) Um resistor de resistncia 100 ohms percorrido por corrente d.c. de 200 mA. Quetenso eltrica ele suporta? Que potncia ele dissipa?

importante e indispensvel que a energia trmica produzida num resistor seja transferidapara o meio ambiente sob a forma de calor. Ora, essa transferncia ir depender, entreoutros fatores, da superfcie do corpo do resistor. Quanto maior for a rea dessa superfciemais favorvel ser essa transferncia. Um resistor de tamanho pequeno (rea pequena)

no poder dissipar (perder energia trmica para o ambiente sob a forma de calor) calorcom rapidez adequada, quando percorrido por corrente muito intensa. Ele ir se aquecerem demasia o que o levar destruio total.

A cada finalidade, prevendo-se as possveis intensidades de corrente que o atravessaro,deve-se adotar um resistor de tamanho adequado (potncia adequada) para seu corretofuncionamento. Quanto maior o tamanho fsico de um resistor maior ser a potncia quepode dissipar (sem usar outros artifcios).

A ilustrao abaixo mostra resistores de tamanhos diferentes:


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O resistor de carvo mais comum nos circuitos de aprendizagem so os de 0,5W. Emmdia, tais resistores, pelo seu tamanho, podem dissipar calor razo de 0,5 joules a cadasegundo, ou seja, tm potncia mxima de 0,5W.

Alguns tipos de resistores (cujo tamanho fsico no pode exceder umas dadas dimenses ...mesmo porque nem caberiam nas caixas que alojam o circuito) devem usar outros recursosque permitam uma maior dissipao para os seus tamanhos. Um dos recursos manteruma ventilao forada mediante ventiladores. Outro, coloca-los no interior de umacpsula de alumnio dotada de aletas. Isso determina uma superfcie efetiva bem maior.Temos uma ilustrao dessa tcnica na figura acima, para o resistor de 25W..

Entendeu mesmo ...

1. Que valor de potncia recomendada para um resistor limitador de corrente de 680W ,de modo que o LED conectado em srie seja percorrido por corrente de 10 mA?

Prticas da Teoria 2 - ResistoresProf. Luiz Ferraz [email protected]

Usando o multmetro

O Laboratrio que acompanha a Teoria II - Resistores, introduz a utilizao do multmetrocomo ferramenta indispensvel para realizar medidas nos circuitos.

Quanto mais habilitado voc estiver com esse aparelho de medio, mais poder testarcircuitos, entendendo melhor como funcionam, como localizar e corrigir falhas.

Tpicos
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O que fazem os medidores?Multmetros digitaisMultmetros analgicosPrticas com medidas

O que fazem os medidores?

Um medidor um instrumento de medio. O resultado de uma medio uma medida.No h cunho cientfico onde no houver medida. Em Eletrnica, os ampermetrosmedem intensidades de corrente, os voltmetros medem a diferena de potencial (tenso)entre dois pontos e os ohmmetros medem as resistncias eltricas dos condutores.Cometendo erros de nomenclatura, porm j consagrados pelo uso, tais aparelhos so mais

conhecidos por: ampermetro, voltmetro e ohmmetro.[Nota:O Sistema Internacional de Unidades, no trecho dedicado nomenclatura, indica:aparelhos de medida direta so grafados com terminao em "metro" (tal como opaqumetro) e os de medida indireta so grafados com terminao "metro" (tais como ocronmetro, odmetro, ampermetro, voltmetro etc.). Os tcnicos em eletricidade eeletrnica no 'falam' cronmetro ou odmetro, mas do-se por satisfeitos comampermetro, voltmetro etc.]

Um 'multmetro' ou multiteste incorpora todas essas funes de medidores e possivelmente

outras mais, num s equipamento.

Antes de entrarmos em detalhes no manuseio dos multmetros, importante para voc teruma idia clara de como os medidores so conectados ao circuito sob inspeo.

1) A ilustrao abaixo mostra um circuito em duas situaes, A antes e B depois de seligar um ampermetro:
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Para se medir a intensidade de corrente que circula por um dado componente ou num

trecho de circuito, tal circuito deve ser "aberto", "cortado", "interrompido" para poderintercalar o ampermetro em srie.

Toda a corrente que passa pelo componente ou no trecho em questo deve passar tambmatravs do medidor.Na ilustrao acima, no importa se o ampermetro inserido naposio indicada, entre R1 e R2 ou entre R2 e a fonte de tenso.

A introduo do ampermetro no circuito implica na introduo de uma nova resistncia (aresistncia interna do prprio aparelho)que afeta a resistncia total e conseqentemente aintensidade de corrente. Assim, para a leitura seja confivel necessrio que a resistnciaprpria do medidor seja a mais baixa possvel.

Um bom ampermetro deve ter resistncia interna praticamente nula!

2) A ilustrao a seguir mostra um circuito em duas situaes, A antes e C depois de seligar um voltmetro:


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Observe que, para a medida de uma diferena de potencial (tenso) entre dois pontos (osterminais do resistor R2, na ilustrao), o circuito no precisa ser interrompido; ovoltmetro conectado em paralelo.

Para que a incluso do voltmetro no altere substancialmente o valor da resistncia dotrecho sob medio preciso que a resistncia prpria (interna) do medidor seja a maisalta possvel. Em outras palavras, a intensidade de corrente atravs do voltmetro deve sermnima.

Um bom voltmetro tem resistncia interna praticamente infinita!

Que medio voc acha que mais til para o experimentador, intensidade de corrente(com ampermetro) ou tenso eltrica (com voltmetro)?

Ambas so teis porm, a medida de tenso muito mais prtica e muito mais freqente.Ela uma medio fcil pois incorpora a vantagem de no necessitar nenhuma interrupono circuito original. Nesse tipo de medio, as pontas de prova do voltmetro sosimplesmente encostadas nos pontos entre os quais quer se saber o valor de tenso.

3) A ilustrao abaixo mostra um circuito em duas situaes, A antes e D depois de seligar um hmmetro:


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O hmmetro no deve ser usado com o circuito conectado fonte de alimentao. Ele notrabalha da mesma maneira que voltmetro e ampermetro. Esses dois usam a fonte dealimentao do circuito para suas leituras; o hmmetro no, ele tem sua prpria fonte detenso.

Alm disso, o componente cuja resistncia est sob medio deve serretirado do circuito.Na ilustrao, o resistor R2 foi retirado para uma perfeita medio do valor de suaresistncia.Na prtica no necessrio dessoldar seus dois terminais, basta soltar umdeles.

A fonte de tenso interna do ohmmetro faz circular uma pequena intensidade de corrente

pelo componente em teste e avalia a queda de tenso sobre ele; em funo dessa tenso omedidor fornece, como leitura, a resistncia do componente.

A maioria dos ohmmetro tm, em seu interior, um fusvel para proteg-lo contra "abusos"e falhas do operador.

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Multmetros digitais

Multmetros digitais so projetados por engenheiros eletrnicos e produzidos em massa.

At mesmo os modelos mais baratos podem incluir caractersticas que voc, iniciante,provavelmente no as usar.

Tais medidores do, como sada, uma exibio numrica normalmente atravs daspropriedades dos mostradores de cristais lquidos.

A ilustrao a seguir mostra dois modelos de multmetro digitais. O da esquerda, umtpico, tem suas funes e alcances selecionadas mediante uma chave (ligada a um grande


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boto no meio do aparelho). O da direita, mais sofisticado, no necessrio selecionarnenhum alcance, apenas a funo. Ele, automaticamente seleciona um alcance adequado.

Comentemos o primeiro modelo. Mediante o acionamento do boto central, que podeassumir diversas posies, voc tem que escolher aquela que convm para a adequadamedio. Se esse boto foi dirigido para o setorV= e aponta para a faixa dos 20V (como nailustrao) ento, 20V a tenso mxima que pode ser medida. Para os circuitosexperimentais com os quais trabalharemos essa a seleo indicada para medidas de

tenses. Em algumas situaes poderemos utilizar o alcance 2V ou ainda 200 mV.

As faixas de tenses para fontes de polaridade fixa (pilhas, baterias e fontes dealimentao) esto no setor indicado com V=. Nossos projetos iniciais trabalharo comesse tipo de alimentao.

Leituras de tenses alternadas (AC) devem ser feitas com o mximo de cuidado e o botocentral deve ser levado para o setorV~.


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Muito cuidado ao ligar o medidor na rede eltrica domiciliar.

Comentemos o segundo modelo. um multiteste (multmetro) denominado multmetroauto ajustvel. Mediante o boto central voc se limita a escolher uma funo, ou seja,que grandeza quer medir (tenso, corrente, resistncia, decibis etc.), o restante o aparelho

faz por conta prpria. Ele escolhe qual o alcance mais indicado e apresenta no mostrador aleitura (digital) acompanhada da unidade de medida. Ele mais caro que o medidorcomum mas, obviamente, de manuseio mais simples.

Cuidado especial deve ser tomado para as ligaes das pontas de prova no multiteste. Ofio vermelho que termina em ponta deve ser conectado ao terminal marcado com V, ,mA e o fio preto que termina com um jacar deve ser inserido no terminal marcado comCOM (COMUM).

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Multmetros analgicos

Nos medidores analgicos uma agulha movimenta-se diante de uma escala gravada nomostrador. Multmetros analgicos com alcances chaveados (selecionados por botocentral) so mais baratos que os digitais porm, de leituras mais difceis para os novatoslerem com preciso, especialmente nas escalas de resistncias. O aparelho mais delicadoque os digitais e, em caso de queda, mais provvel que se danifiquem.

Cada tipo de medidor tem suas vantagens e desvantagens. Usado como voltmetro, ummedidor digital normalmente melhor porque sua resistncia interna muito mais alta (1M ou 10 M ) que aquela dos analgicos (200 kW ) numa faixa semelhante.

Por outro lado, mais fcil seguir o lento movimento da agulha em determinadas leiturasde tenso que as trocas numricas de um digital.

Usado como ampermetro, um medidor analgico passa frente do digital; primeiro porter resistncia interna bem menor e em segundo, por ser mais sensvel (normalmente comescalas at 50 m A). Multmetros digitais mais caros podem igualar ou mesmo superar

esse desempenho.

A maioria dos multmetros modernos digital; os tipos analgicos tradicionais sodestinados a ficar obsoletos.

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Prticas com medidas

1. Medidas de tenso:

Construa o circuito mostrado abaixo usando a matriz de contatos e quatro resistores de 10

k

.

Usando o multmetro digital como voltmetro, mea a tenso fornecida pela fonte dealimentao e a seguir as tenses (d.d.p) entre os pontos [A e B] e [A e C].

Que voc observa com relao a esses resultados?

Os quatro resistores esto associados em srie e fazem um arranjo conhecido como divisorde tenso. A tenso total compartilhada (dividida) entre os quatro resistores e, a menosda tolerncia, cada resistor recebe parcelas iguais (pois tm valores nominais iguais).

Nota: O prximo captulo (Teoria III) dar detalhes dos divisores de tenso.

Modifique o circuito, substituindo um ou mais resistores de 10 kW por outros de 1 kW ou100 kW . Refaa as leituras de tenso.

Os resultados so os esperados?

A ilustrao a seguir mostra um circuito sensor de luz construdo de modo semelhante:


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O circuito usa um LDR (resistor dependente da luz) e um resistor de 10 k em srie,constituindo tambm um divisor de tenso.

A resistncia imposta pelo LDR afetada pela luz que incide sobre sua face sensvel. Naescurido essa resistncia bem alta, 1 M ou mais. Sob iluminao (quando ento aenergia luminosa aumenta o nmero de portadores de carga disponvel para o fluxo de

corrente) a resistncia diminui sensivelmente, podendo mesmo chegar abaixo dos 100 .

Conecte as pontas de prova de tenso sobre o resistor de 10 k , como se ilustra. Aseguir, cubra com a mo a superfcie sensvel do LDR.

A tenso lida aumenta ou diminui?

2. Medidas de resistncia


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Remova o LDR do circuito e mea sua resistncia, como se ilustra acima.

Para fazer o multmetro funcionar como um ohmmetro, voc precisar selecionar umafaixa de resistncia. O chaveamento para o alcance 200 k satisfatrio. Agora vocpoder observar as alteraes de resistncia conforme muda o nvel de iluminao noLDR.

Se a leitura chegar ao valor mximo e estacionar com a progressiva cobertura do LDR,isso significa que o alcance do medidor precisa ser modificado para um alcance maiselevado, 2000 k ,por exemplo.

A quantos Mcorresponde os 2000 k ?

3. Medidas de intensidades de correntes:

A ilustrao abaixo mostra um arranjo efetuado com resistores de 100 W sobre uma matrizde contatos. Vamos us-lo para efetuar medidas de intensidade de corrente:


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Observe que a corrente tem que circular pelo ampermetro assim como pelo circuito. Ocircuito foi previamente interrompido e o ampermetro inserido.

Faa uma nova leitura de intensidade de corrente levando o "jumper" que est ligado em Apara uma nova posio B.

Qual a intensidade de corrente?

Leve o "jumper" para as posies C e D, sucessivamente e anote as novas leituras. Noesquea de escrever as unidades corretamente.

Calcule, separadamente, a intensidade de corrente esperada em cada caso usando da Lei deOhm.

Entendeu mesmo? ... A

1. D trs funes que os resistores podem desempenhar num circuito.2. Que um transdutor?3. D exemplos de transdutores de entrada e de sada.

Entendeu mesmo? ... B

1. Cite trs diferentes tipos de resistores.2. Qual o valor hmico do resistor cujas faixas coloridas so:


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(A) marrom, preto, vermelho?(B) cinza, vermelho, marrom?(C) laranja, branco, verde?

3. D o cdigo de cores para os seguintes valores de resistncia:

(A) 1,8 k

(B) 270

(C) 56 k

4. Obtenha os valores mximos e mnimos de resistncias dos resistores marcados com asseguintes faixas:

(A) vermelho, vermelho, preto ----- ouro(B) amarelo, violeta, amarelo ----- prata

Entendeu mesmo? ... C

1. D os valores hmicos nominais dos resistores que apresentam as seguintes faixas decores:

(A) laranja, laranja, preto(B) cinza, vermelho, ouro(C) laranja, laranja, preto, vermelho

2. Como fica o cdigo de cores para um resistor de 10 k nominais,

(A) usando o trs sistema de cores?(B) usando o sistema de quatro cores?

Entendeu mesmo? ... D

1. Que valor do padro E12 est mais prximo a 5 030 ?

Entendeu mesmo? ... E

1. No circuito por acender um LED, a fonte de alimentao fornece 6 V. Qual deve ser ovalor de R1? Se a fonte for substituda por outra de 9V, qual o novo valor de R1?

Entendeu mesmo? ... F

1. No circuito ilustrado, qual

(A) a resistncia total no circuito?(B) a intensidade de corrente que passa pelo ponto A?


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2. No circuito ilustrado, qual

(A) a resistncia total no circuito?(B) as intensidades de corrente que passam pelos pontos B, C, e D?

Entendeu mesmo? ... G

1. Que valor de potncia recomendada para um resistor limitador de corrente de 680 ,de modo que o LED conectado em srie seja percorrido por corrente de 10 mA?

RESPOSTAS ... A

1.(a) Como limitador de intensidade de corrente em determinados componentes,(b) como um transdutor (como parte de um subcircuito de sensor),(c) como modificador da constante de tempo quando associado em srie com um

capacitor.

2. Um componente que muda uma forma de energia em outro. No transdutor eletrnico,uma das formas de energia deve ser eltrica.

3. De entrada: LDR, microfone, interruptor, termistor (sensor de temperatura)De sada: LED, lmpada, alto-falantes, cigarra.

RESPOSTAS ... B

1. Filme de carbono (carvo), filme de metal (xidos), fio enrolado (nicromo).

2. Valores dos resistores:

(A) 1000ou 1 k

(B) 820

(C) 3 900 000ou 3,9 M.

3. cdigo de cores:

(A) marrom, cinza, vermelho(B) vermelho, violeta, marrom

(C) verde, azul, laranja

4. ouro = 5% mximo: 220 +11 =231 mnimo: 220 -11 =209

prata = 10% mximo: mnimo:

RESPOSTAS ... C

1. valores de resistor:


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(A) 33(B) 8.2(C) 33 000, ou 33

2. cdigos de cor:

(A) marrom, preto, laranja,(B) marrom, preto, preto, vermelho,

RESPOSTAS ... D

1. E12 valores de 4.7 e 56 esto disponveis: 4.7 esto mais prximos.Na E24 escala, 5.1 esto mais prximos.

RESPOSTAS ... E

1. A tenso por R1 agora 6-4=2 VO E12 valor mais prximo 390, laranja de cdigo de cor, branco, marrom.

RESPOSTAS ... F

1. resistor em srie:

(A) 3(B) 2 mA

2. resistor em paralelo:

(A) 0.67(B) B=9 mA, C=6 mA, D=3 mA,

Os resistor conectados em paralelo tm valores diferentes e por isso as correntes que fluempor eles sero diferentes.

RESPOSTAS ... G

1. 10 mA=0.01A. A tenso pelos 680 : 6,8V. A potncia : 0,068W.Qualquer resistor acima dessa faixa pode ser usado, tal como 0,25W ou 0,5W

Divisor de tenso(Teoria 3)

Luiz Ferraz [email protected]
mailto:[email protected]:[email protected]


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Nessa Teoria III voc descobrir como funcionam os circuitos divisores de tenso esaber porque eles so importantes nos circuitos eletrnicos em geral.

Tpicos (para navegar)

O divisor de tensoSensores de temperaturaPonte de WheatstoneSensores de somSinais de interruptoresConcluso

O divisor de tenso

Voc vai ficar sabendo o que isso, mas no tenha pressa. Acompanhe atentamente ocaptulo e deixe a explicao aparecer naturalmente.

A ilustrao acima mostra um resistor dependente da luz, um LDR, e seu smbolo noscircuitos de eletrnica.

A parte sensvel luz, no LDR, uma trilha ondulada feita de sulfeto de cdmio. Aenergia luminosa inerente ao feixe de luz que atinge essa trilha, provoca uma liberao deportadores de carga eltrica alm do normal, nesse material. Essa quantidade extra de
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portadores faz com que a resistncia do elemento diminua drasticamente conforme o nvelde iluminao aumenta.

Um sensor de luz usa um LDR como parte de um divisor de tenso.

O circuito bsico de um divisor de tenso, por vezes tambm denominado "divisor depotenciais eltricos" o ilustrado a seguir:

Como voc pode ver, foram conectados dois resistores em sries, sendo a associaoalimentada pela tenso Uentrada, freqentemente proveniente da fonte de alimentao.

A tenso de sada, Usada, recolhida sobre o Rde baixo e a expresso que permite seu clculo a indicada sob a figura.

recomendvel a memorizao (e "traquejo") dessa expresso visto o grande nmero deaplicaes desse simples divisor de tenso.

O que acontecer se um dos resistores do divisor de tenso for substitudo por um LDR?


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No circuito acima, o Rde cima um resistor de 10 k e o Rde baixo foi substitudo por um LDR.

Suponha que o LDR adquirido tenha resistncia de 500(0,5 k) sob luz brilhante e200 kna sombra (esses valores so bem razoveis).

Quais as tenses de sada, sob iluminao e sombra?

Faamos alguns clculos:

a) Quando o LDR estiver sob iluminao intensa a Usada , aplicando a frmula, ser de:

Rde baixo 0,5

Usada = x Uentrada = x 9 = 0,43 volts

Rde baixo + Rde cima 0,5 + 10

b) Quando o LDR estiver sombra, a Usada , aplicando a frmula, ser de:

Rde baixo 200

Usada = x Uentrada = x 9 = 8,57 volts

Rde baixo + Rde cima 200 + 10

Em outras palavras, esse circuito "sensor de luz" entrega na sada uma tenso BAIXAquando o LDR est intensamente iluminado e uma tenso ALTA quando o LDR est nasombra. O circuito do divisor de tenso d uma tenso de sada que se altera com ailuminao.

Que tal pensar num circuito "sensor de escuro"?

Ele poderia ser utilizado para controlar a iluminao de um ambiente ao escurecer acendendo as luzes e apag-las ao raiar do dia.

Talvez isso no lhe parea terrivelmente excitante mas, fique sabendo que, praticamentetodos os circuitos sensores que voc possa imaginar utiliza, de algum modo, um divisorde tenso. A menos que voc invente um outro processo para isso!


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Nesse divisor de tenso, substitumos o Rde cima pelo LDR. O resistor de 10 k passou para baixo e a tenso de sada est sendo recolhida entre seus terminais.

Que efeito ter essa inverso sobre a U sada?

A ao do circuito fica invertida, ou seja, Usada torna-se ALTA quando o LDR est sobiluminao e BAIXA quando mantido sombra.

Substitua os valores adequadamente na frmula do divisor de tenso para se convencer deque isso verdadeiro.

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Sensores de temperatura

Um resistor sensvel temperatura chamado de termstor. H vrios tipos diferentes:


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Na maioria dos tipos comuns de termstores a resistncia diminui medida que atemperatura aumenta. Eles so denominados termstores de coeficiente negativo detemperatura e indicados como NTC. Na sua simbologia, note o "- to".

Um termstor NTC tpico feito de material semicondutor base de um xido metlico.Lembre-se, os semicondutores exibem a propriedade de resistncia eltrica a meio

caminho entre os bons condutores e os bons isolantes. Com a elevao da temperatura,mais portadores de carga tornam-se disponveis e, conseqentemente a resistncia eltricadiminui.

Embora no seja de uso freqente, fabricam-se tambm os termstores com coeficientepositivo de temperatura, os PTC. So confeccionados com outros materiais e exibem umaumento de resistncia com a temperatura.

Como poderamos fazer um circuito sensor para atuar como alarme de incndio?

Vejamos; como opo pretendemos um circuito que fornea uma ALTA tenso quando

elevaes de temperaturas forem detectadas. Para tanto, vamos precisar de circuito divisorde tenso, com um termstor NTC na posio Rde cima. A Usada ser recolhida no Rde baixo.

Acompanhe:


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Veja que esse circuito satisfaz plenamente o propsito para o detetor de incndio.

Vejamos outro desafio:

Em pases de clima bem frio comum a formao de gelo sobre as estradas.

Como voc faria um circuito sensor para detectar temperaturas abaixo dos 4oC e com issoadvertir os motoristas da possibilidade de gelo sobre a pista?

Dessa vez, queremos um circuito que entregue na sada uma ALTA tenso sob baixastemperaturas. Para tanto devemos preparar um divisor de tenso, usando um termstorNTC na posio Rde baixo e recolher a Usada sobre ele. Veja o esquema bsico:

Esta ltima aplicao levanta uma pergunta importante:

Como saberemos que valor a Usada vai assumir quando a temperatura chegar aos 4C?


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Para responder a essa pergunta, voc precisa calcular (ou saber de antemo) a resistnciado termstor a 4C.

So fabricados muitos tipos de termstores, cada um com seu prprio padro caractersticode alterao da resistncia em funo da temperatura. Os fabricantes publicam grficos

que mostram as curvas caractersticas desses termstores.A ilustrao que segue mostra a curva caracterstica de um particular termstor:

No eixo dos "y" (ordenadas) so postos os valores de resistncia em escala logartmica.Esse procedimento tem por finalidade comprimir o grfico verticalmente de forma afacilitar a visualizao dos valores de resistncia com os aumentos de temperatura. Noteque, entre 100e 1000, cada intervalo horizontal corresponde a 100 ohms, apesar deaparentar "larguras diferentes". Entre 1000 e 10000 , cada intervalo horizontalcorresponde a 1000 ohms. Dos 10000aos 100000 , cada intervalo indica 10000

ohms.

No eixo dos "x" (abscissas) so postos os valores de temperatura em escala linear(divises e intervalos igualmente espaados).

Como voc pode observar esse particular termstor tem uma resistncia ao redor dos 70k 0 oC e aproximadamente 1 k 100 oC. Os fabricantes normalmente catalogamseus termstores indicando suas resistncias aos 25 oC - esse que ilustramos apresenta


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resistncia de 20 k 25 oC - . Marque esse ponto no grfico para mostrar que vocentendeu mesmo o jeito da coisa.

Se voc quiser avanar um pouco mais no assunto eis outra informao: usualmente osfabricantes acrescentam em seus catlogos outra informao a respeito do termstor, o

seu beta ou o fator- . Em posse desses dois dadosRT0 (resistncia de referncia) e ofator- , possvel calcular um valor aproximado da resistncia RT do termstor paraqualquer particular temperatura usando da seguinte expresso:

{[(1/T) - (1/T0)]}RT = RT0x e

onde RT a resistncia calculada na temperatura absoluta kelvin (T = toC + 273),RT0 aresistncia de referncia a T0 em kelvin. Quando a temperatura de referncia 25 oC, T0 =25oC + 273.

e a base dos logaritmos naturais, elevado potncia [ ((1/T) - (1/T0))], nessaexpresso, o fator-beta, especfico desse termstor.Voc no precisa se preocupar em aplicar essa expresso no momento, mas bom saberque as informaes colhidas nos catlogos so suficientes para voc predizer o bomdesempenho do termstor em seu projeto.

Dica: Existem programas que montam e traam grficos. O Excel um deles. Voc entracom a frmula (essa que mostramos acima) e os valores de temperatura numa dada faixa(digamos entre 0 e 100, com passos de 5 graus clsius). O programa incumbe-se decalcular e traar a curva caracterstica do termstor em questo.

ComRT0 = 20 ke b = 4200, e temperaturas de 0 a 10oC (passo de 1oC) eis a curvacaracterstica desse termstor:


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Do grfico, a resistncia a 4oC, mostra um valor algo menor que60 k ; por clculoobtemos o valor58,2 k .

IMPORTANTE: A maior alterao em Usada, no divisor de tenso, obtida quandoRde cima e Rde baixo tm mesmo valor hmico.

Isso significa que, selecionando-se um valor para Rde cima perto de 58,2 k, far o divisorde tenso usado como "alarme de gelo" ficar o mais sensvel possvel aos 4 oC. O valor

mais prximo desse valor ideal nos padres E12/E24 o 56 k . Esse detalhe importante uma vez que grandes alteraes em U sada facilitam o projeto do sensor de gelotornando-o mais confivel para detectar temperatura abaixo dos 4oC.

Dispositivos usados como sensores variam consideravelmente em resistncia e vocpoder sempre usar dessa regra em seus divisores de tenso para torna-lo to sensvelquanto possvel no ponto crtico escolhido.

Termstores so utilizados nos lugares "mais estranhos" que voc possa imaginar. Nosprojetos automotivos, por exemplo, citamos:

* injeo eletrnica de combustvel, na qual, monitora-se a quantidade de ar na misturaar/combustvel, para a concentrao ideal;

* ar condicionado e controle automtico de temperatura;

* indicador de temperatura do leo, nvel do leo etc;

* controle do motor do ventilador, baseado na temperatura da gua de refrigerao;


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* sensores para freezers, em relao temperatura externa;

* etc.

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Ponte de Wheatstone

Charles Wheatstone era um cientista talentoso e verstil. Ele inventou a concertina,experimentou com a fotografia estereoscpica, inventou o estereoscpio e teve umaparticipao importante no desenvolvimento das comunicaes com o telgrafo da poca.Ele no reivindicou ter inventado o circuito que mais tarde veio a receber o seu nome, mas

foi certamente um dos primeiros a explorar o circuito para fazer medidas de resistncias.

Ento, vamos ver como uma ponte de Wheatstone. Esse o circuito:

bvio que o circuito consiste de dois divisores de tenso.

Suponha que RX seja um valor desconhecido de resistncia. RA e RB so resistores deresistncias fixas e conhecidas.

Vamos ajustarRCat que a Usada sobre ele fique igual U sada do divisor que contm RX.Quando esses valores tornarem-se iguais, a ponte ser dita "em equilbrio".

O "ponto de equilbrio" (atuando-se sobre RC) pode ser visualizado, conectando-se umvoltmetro ou um ampermetro aos terminais de sada. Ambos os tipos de medidores darouma leitura ZERO quando o equilbrio for alcanado.
http://www.feiradeciencias.com.br/sala15/15_05.a

Apostila de Eletrônica - Circuitos eletrônicos()

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