Eletricidade e Eletrônica

Prof. Guilherme Nonino Rosa- Técnico em Informática pela ETESP – Escola Técnica de

São Paulo

- Graduado em Ciências da Computação pela Unifran –

Universidade de Franca no ano de 2000.

- Licenciado em Informática pela Fatec – Faculdade de

Tecnologia de Franca no ano de 2011.

- Pós-Graduado em Tecnologia da Informação aplicada

aos Negócios pela Unip-Universidade Paulista no ano de

2012.

- Pós-Graduando em Docência no Ensino Superior pelo

Centro Universitário Senac.

Atuação:

- Docente da Faculdade Anhanguera desde Fevereiro /

2013

- Tutor EAD Anhanguera Educacional desde Maio /

2014

- Docente do Senac – Ribeirão Preto desde

fevereiro/2012.

- Docente do Centro de Educação Tecnológica Paula

Souza, na Etec Prof. José Martimiano da Silva e Etec

Prof. Alcídio de Souza Prado desde fevereiro/2010.

Contatos:

Prof. Guilherme Nonino Rosa

guinonino@gmail.com

guilhermerosa@aedu.com

http://guilhermenonino.blogspot.com

PEA –Plano de Ensino e

Aprendizagem

PLANO DE ENSINO E APRENDIZAGEM

EMENTA

• Eletrização e cargas elétricas.

• Quantização de cargas.

• Campo, potencial e diferença de potencial.

• Corrente elétrica.

• Componentes elétricos básicos: capacitor, resistor e

indutor.

• Carga e descarga de um capacitor - circuito RC.

• Dispositivos semicondutores: diodos e transistores.

Objetivos

Conhecer os conceitos básicos de

eletricidade e eletrônica, seus

componentes básicos: capacitor,

resistor, indutor, diodos e

transistores.

Procedimentos Metodológicos

• Aula expositiva

• Exercício em classe

• Aula prática.

Sistema de Avaliação

1° Avaliação - PESO 4,0

Atividades Avaliativas a Critério do Professor

Práticas: 03

Teóricas: 07

Total: 10

2° Avaliação - PESO 6,0

Prova Escrita Oficial

Práticas: 03

Teóricas: 07

Total: 10

Bibliografia Padrão

1) BOYLESTAD, Robert L.. Introdução à Análise de Circuitos.. 10ª

ed. São Paulo: Pearson, 2006.

Bibliografia Básica Unidade

Faculdade Anhanguera de Ribeirão Preto (FRP)

1) RAMALHO JR, F. Os Fundamentos da

Física. 9ª ed. São Paulo: Moderna, 2007.

2) HALLIDAY, David. Física 3. 5ª ed. Rio de

Janeiro: LTC - Livros Técnicos e Científicos,

2004.

Semana n°. Tema

1 Apresentação da Disciplina e Metodologia de Trabalho.

Conceitos básicos de Eletricidade

e Eletrônica.

2 Eletrização e Cargas Elétricas.

3 Quantização de Cargas.

4 Campo, Potencial e Diferença de Potencial.

5 Campo, Potencial e Diferença de Potencial.

6 Corrente Elétrica.

7 Componentes Elétricos Básicos: Capacitor, Resistor e

Indutor.

8 Componentes Elétricos Básicos: Capacitor, Resistor e

Indutor.

Cronograma de Aulas

Semana n°. Tema

9 Atividades de Avaliação.

10 Laboratório - Instrumentação.

11 Laboratório - Instrumentação.

12 Carga e Descarga de um Capacitor - Circuito RC.

13 Circuito RC.

14 Circuito RC.

15 Dispositivos Semicondutores: Diodos e Transistores.

16 Dispositivos Semicondutores: Diodos e Transistores.

Cronograma de Aulas

Semana n°. Tema

17 Dispositivos Semicondutores: Diodos e Transistores.

18 Prova Escrita Oficial

19 Exercícios de Revisão.

20 Prova Substitutiva.

Cronograma de Aulas

FIGURA 3.19 RESISTOR FIXO DE CARBONO.

ResistoresOs resistores são encontrados em diversos aparelhos

eletrônicos como, por exemplo, televisores, rádios e

amplificadores.

Um resistor pode ser definido como sendo um dispositivo

eletrônico que tem duas funções básicas: ora transforma

energia elétrica em energia térmica (efeito joule), ora limita a

quantidade de corrente elétrica em um circuito, ou seja,

oferece resistência à passagem de elétrons.

FIGURA 3.20 RESISTORES FIXOS DE CARBONO DE DIFERENTES POTÊNCIAS.

slide 17

Os resistores são

fabricados

basicamente de

carbono, podendo

apresentar

resistência fixa ou

variável.

Tipos de resistores

FIGURE 3.24 CIRCUITOS COM RESISTORES DE FILME FINO. (COURTESIA DA DALE ELECTRONICS, INC.)

slide 18

Tipos de Resistores

FIGURA 3.22 RESISTORES FIXOS. [PARTES (A) E (C) CORTESIA DA OHMITE MANUFACTURING CO. PARTE (B) CORTESIA DA

PHILIPS COMPONENTS INC.]

slide 19

Tipos de Resistores

Resistores fixos que usam fios de alta resistência ou fitas de metal

FIGURA 3.20 RESISTORES FIXOS DE CARBONO DE DIFERENTES POTÊNCIAS.

slide 20

Quando os resistores apresentam

resistência variável passam a ser

chamados de potenciômetros ou

reostatos.

Tipos de resistores

FIGURA 3.27 RESISTÊNCIA ENTRE OS TERMINAIS DE UM POTENCIÔMETRO: (A) ENTRE OS TERMINAIS EXTERNOS; (B) ENTRE

TODOS OS TERMINAIS.

slide 21

Aferindo resistores

FIGURA 3.30 CÓDIGO DE CORES – RESISTOR FIXO DE CARBONO.

CÓDIGO DE CORES E LEITURA DE RESISTORES

Os resistores são medidos em

OHM ( Ω ). Em alguns tipos este

valor já vem indicado direto no

corpo em forma de número.

Porém a maioria usa um sistema

de anéis coloridos para indicar o

valor, conforme visto abaixo:

CÓDIGO DE CORES E LEITURA DE RESISTORES

Procedimento para Determinar o Valor do Resistor baixo valor

1. Identificar a cor do primeiro anel, e verificar através da

tabela de cores o algarismo correspondente à cor. Este

algarismo será o primeiro dígito do valor do resistor.

2. Identificar a cor do segundo anel. Determinar o algarismo

correspondente ao segundo dígito do valor da resistência.

3. Identificar a cor do terceiro anel. Determinar o valor para

multiplicar o número formado pelos itens 1 e 2. Efetuar a

operação e obter o valor da resistência.

4. Identificar a cor do quarto anel e verificar a porcentagem de

tolerância do valor nominal da resistência do resistor.

Procedimento para Determinar o Valor do Resistor

1ª. Faixa: Amarelo 4

2ª. Faixa: Violeta 7

3ª. Faixa: Laranja 1000

4ª. Faixa: Prata 10%

47x1,000 = 47,000 Ω

ou 47 KΩ

Conclusão: O resistor acima possui uma Resistência de 47000 Ω ou 47 KΩ,

e sua tolerância pode variar de 42,300 ohm(42,3 KΩ) a 51,700

ohm(51,7KΩ).

Exercícios Ache a resistência dos resistores abaixo:

Exercícios Ache a resistência dos resistores abaixo:

Exercícios Ache a resistência dos resistores abaixo:

Com o multímetro na função

ohmímetro, vamos medir:

FIGURA 3.33 MEDIDO A RESISTÊNCIA DE UM ELEMENTO ISOLADO.

Conectar as pontas de prova do medidor nos terminais

do resistor

FIGURA 3.34 CHECANDO A CONTINUIDADE DE UMA CONEXÃO.

slide 30

Jamais conecte um ohmimetro a um circuito energizado, o

aparelho será danificado e a medida de resistência será

inválida.

Faça o teste de continuidade primeiro

FIGURA 3.35 IDENTIFICANDO OS FIOS DE UM CABO.

slide 31

Com o teste de continuidade é possível:

Identificar a extremidade do segundo fio

conectando o ohmímetro e testando até encontrar o

seu par.

FIGURA 3.36 TERMISTOR: (A) CARACTERÍSTICA; (B) SÍMBOLO.

Um termistor é um dispositivo semicondutor de dois

terminais cuja resistência é sensível a variação de

temperatura.

FIGURA 3.37 TERMISTORES NTC (NEGATIVE TEMPERATURE COEFFICIENT – COEFICIENTE DE TEMPERATURA NEGATIVO) E PTC

(POSITIVE TEMPERATURE COEFFICIENT – COEFICIENTE DE TEMPERATURA POSITIVO). (CORTESIA DA SIEMENS COMPONENTS, INC.)

slide 33

Um aumento de corrente que passa através do dispositivo

eleva sua temperatura, provocando a diminuição da

resistência.

FIGURA 3.39 CÉLULAS FOTOCONDUTORAS. (CORTESIA OF EG&G VACTEC, INC.)

slide 34

Uma célula fotocondutora é um dispositivo semicondutor

de dois terminais cuja resistência é determinada pela

intensidade da luz incidente em sua superfície.

FIGURA 4.1 GEORG SIMON OHM.

Descobriu, em 1827, uma das maisimportantes leis empíricas relativas acircuitos elétricos: a lei de Ohm.Quando publicou seus resultados pelaprimeira vez, Ohm apresentou umadocumentação que foi consideradaincompleta e incoerente, o que fezcom que perdesse seu emprego deprofessor, passando a ganhar a vidarealizando as mais diferentes tarefas,além de dar algumas aulasparticulares. Foram necessários cercade 22 anos para que seu trabalhofosse reconhecido como umaimportante contribuição para o estudoda eletricidade. Ganhou então umacátedra na Universidade de Munique,e recebeu a Medalha Copley da RoyalSociety em 1841. Realizou pesquisastambém nas áreas de física molecular,acústica e comunicação telegráfica.

FIGURA 4.2 CIRCUITO BÁSICO.

Exercício 1: Determine a correnteresultante quando conectamos umabateria de 9V aos terminais de umcircuito cuja resistência é 2,2Ω?

Exercício 2: Calcule a resistência dofilamento de uma lâmpada de 60W seuma corrente de 500mA forestabelecida em função de umatensão aplicada de 120V.

Exercício 3: Calcule a corrente atravésdo resistor de 2kΩ se a queda detensão entre seus terminais for de16V.

FIGURA 4.3 DEFINIÇÃO DE POLARIDADE.

a) Elemento resistivo isolado, onde a polaridade da queda da tensão, oumelhor o fluxo de cargas, ocorre do potencial mais alto (+) para o maisbaixo (-).

b) Uma inversão no sentido da corrente inverte a polaridade da tensão.

FIGURA 4.6 GRÁFICO V – I PARA UM RESISTOR QUE OBEDECE À LEI DE OHM.

slide 40

a) Para um gráfico, comoao lado, qualquer valorde corrente ou tensãopode ser determinadoquando se conheceuma das grandezasenvolvidas.

FIGURA 4.7 PARA UM GRÁFICO V-I DE UM RESISTOR, QUANTO MENOR FOR A RESISTÊNCIA MAIOR SERÁ A INCLINAÇÃO DA RETA.

Comparando as curvas de um resistor de 1Ω e 10Ω, observamos quequanto menor a resistência, maior é a inclinação próxima ao eixo verticalda reta.

Comparando as curvas de um resistor de 1Ω e 10Ω, observamos quequanto menor a resistência, maior é a inclinação próxima ao eixo verticalda reta.

FIGURA 4.8 APLICANDO A EQUAÇÃO ABAIXO:

slide 42

RV

I

x

ym

1inclinação

FIGURA 4.11 JAMES WATT.

slide 43

Em 1757, com 21 anos de idade, utilizouseu talento inovador para criar instrumentosmatemáticos como o transferidor, ocompasso e vários tipos de esquadros.Introduziu em 1765 o uso de umcondensador para aumentar a eficiência dasmáquinas a vapor. Registrou nos anosseguintes um grande número de patentesimportantes referentes a inovações noprojeto de máquinas, incluindo o movimentogiratório para a máquina a vapor (emoposição ao movimento alternativo) e umamáquina de dupla ação, na qual o pistãoempurrava e também puxava ao realizar seumovimento cíclico. Introduziu o termohorsepower para designar a potência médiadesenvolvida por um cavalo robusto aopuxar uma pequena carroça durante um diade trabalho.

POTÊNCIA

Potência: é uma grandeza que mede quanto trabalho(conversão de energia de uma forma em outra) podeser realizado num determinado período de tempo.S.I.= > Potência = joules/segundo (J/s)

Sistemas Elétricos e Eletrônicos

=> 1 watt (W) = 1 joule/segundo

POTÊNCIA

Potência Consumida: é calculada em termos de tensão aplicada ao componente e da corrente que o atravessa.

P = VI (watts)Utilizando-se a expressão de Ohm, encontra-se:

Uma carga absorve ou consome potência.

1 horse-power = 746 watts

FIGURA 4.12 POTÊNCIA DISSIPADA POR UM ELEMENTO RESISTIVO.

slide 46

Indicação da potência absorvida pelo resistor, que pode ser calculadadiretamente dependendo das informações disponíveis.

FIGURA 4.13 POTÊNCIA (A) FORNECIDA; (B) DISSIPADA POR UMA BATERIA.

slide 47

A potência é fornecida pelafonte, pois seu sentido é omesmo de um circuitocom fonte única.

A bateria neste caso estáconsumido potência, igualquando esta sendocarregada. Pode indicar apresença de mais de umafonte de alimentação

POTÊNCIA

Ex1.: É possível ligar um resistor de 1kΩ com Potência

nominal de em 2W em 110V ?

POTÊNCIA

Ex2.: Qual a potência dissipada por um resistor de 5 Ω se a corrente nele for de 4 A?

P = I2R = (4A)2(5Ω) = 80W

POTÊNCIA

A ENERGIA ELÉTRICA é dada pelo produto da potência elétrica absorvida ou fornecida pelo tempo o qual esta absorção ou fornecimento ocorre:

FIGURA 4.16 MEDIDOR DE POTÊNCIA OU WATTÍMETRO. (CORTESIA DA ELECTRICAL INSTRUMENT SERVICE, INC.)

WATTíMETROS

Instrumento que mede apotência fornecida poruma fonte a um elementodissipativo.

FIGURA 4.17 CONEXÕES DO MEDIDOR DE POTÊNCIA.

Conectamos os quatros terminais paraencontrar a potência que é uma funçãodos valores de tensão e corrente.

EFICIÊNCIA

Quando há transformação de energia (elétricax mecânica) sempre se associa perdas.O nível de perda é definido pelo conceito deEficiência (η).eta

EFICIÊNCIA

Um motor de 2 hp opera com uma eficiênciade 75%. Qual a potência de entrada emwatts? Se a tensão aplicada ao motor é 220V,qual a corrente na entrada?

FIGURA 4.21 JAMES PRESCOTT JOULE.

slide 55

Desempenhou papel importante noestabelecimento da lei daconservação da energia,demonstrando que dentro do limite doerro experimental a energia elétrica, aenergia mecânica e a energia térmicapodem ser consideradasmanifestações diferentes de umamesma entidade. Em 1841, publicou alei de Joule, segundo a qual a potenciadissipada termicamente em um fio éigual ao produto do quadrado daintensidade da corrente pelaresistência do fio (I2R). Além disso,comprovou experimentalmente que aquantidade de calor produzida poruma unidade de tempo é equivalenteà potência absorvida pelo resistor,estabelecendo assim que o calor éuma fonte de energia.

Energia (Wh) = 𝑝𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑊 𝑥 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜 ℎ

Energia(kWh) = 𝑝𝑜𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑊 𝑥 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜(ℎ)

1.000

POTÊNCIA

Ex.: Qual o consumo de energia mensal?

FIGURA 4.22 MEDIDORES DE QUILOWATTS-HORA: (A) ANALÓGICO; (B) DIGITAL. (CORTESIA DA ABB ELECTRIC METERING

SYSTEMS.)

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O medidor de quilowatts-horas é um

instrumento destinado a medir a energia

elétrica fornecida a consumidores

residenciais e comerciais.

Considerando as posições dos ponteiros vistosna imagem anterior, calcule o valor a ser pago,que consta na conta de energia elétrica, se aleitura anterior foi 4.650 kWh, sendo o custode 9 centavos por quilowatt-hora.

FIGURA 4.24 FUSÍVEIS: (A) CC-TRON® (0-10 A); (B) DE MATRIZ SÓLIDA, SUBMINIATURIZADO; (C) SEMITRON (0-600 A). (CORTESIA

DA BUSSMAN MANUFACTURING CO.)

Limitamos os níveis decorrente, com fusíveis edisjuntores para que nãoaconteça acidentes,danificando equipamentos eriscos a saúde aos usuários.