Aula 05.2 - Resistores Fixo

Resistor de composição de carbono:  O resistor de composição de carbono é o mais antigo e o mais barato dos resistores. 

Grãos de carvão são misturados com um material de enchimento (Borracha vulcanizada e atualmente o carbono é misturado com um material em cerâmica) e é inserido num invólucro tubular. O valor da resistência é determinada pela quantidade de carbono adicionada à mistura do material de enchimento. Resistores de composição de carbono têm altas tolerâncias  típicas de + / -10% a 20%. Uma vantagem, porém, é que eles são mais adequadas para aplicações que envolvam grandes impulsos de tensão, pois têm maior isolação. 

Resistor de fio: Os resistores de fio enrolado são muito variados ​​na sua construção e aparência física.
Em alguns casos as resistências de fios bobinadas de alta potência pode ser alojado numa caixa metálica com alhetas que podem ser parafusada a um chassis de metal para dissipar o calor gerado de forma tão eficaz quanto possível. Os seus elementos resistivos são geralmente fios de arame, geralmente uma liga leve de níquel / cromo ou manganina (Cobre Níquel / / manganês) envolvida em torno de uma pequena haste de fibra de cerâmica ou de vidro e revestido com película de cimento isolante à prova de chamas. Eles estão normalmente disponíveis em valores muito baixos de resistência, mas pode dissipar grandes quantidades de energia e podem ficar muito quente durante o uso.

Resistores de filme de carbono: Consiste em um cilindro de porcelana recoberto por um filme (película) de carbono.
O valor da resistência é obtido mediante a formação de um sulco, transformando a película em uma fita helicoidal. Esse valor pode variar conforme a espessura do filme ou a largura da fita. Como revestimento, encontramos uma resina protetora sobre a qual será impresso um código de cores, identificando seu valor nominal e tolerância. O Resistores de filme de carbono é o mais utilizado e mais barato. Normalmente, a tolerância do valor da resistência é de ± 5%. Potência de 1/8W, 1/4W e 1/2W são frequentemente usados​​. Resistores de filme de carbono têm uma desvantagem, pois eles tendem a ser eletricamente ruidosos. Resistores de filme e óxido de carbono podem ser feitas com cores do corpo geralmente: vermelho escuro, marrom, azul, verde, cinza, creme ou branco.

Resistores de filme metálico: Resistores de filme de metal são usados ​​quando uma maior tolerância (valor mais preciso) é necessário. Eles são muito mais precisos em valor do que resistores de filme de carbono. Sua tolerância são cerca de ± 1%. Ni-Cr (nicromo) é o material usado para material de resistência. O resistor de filme de metal é usado para circuitos de ponte, circuitos de filtro e circuitos de baixo ruído de sinal analógico. Estas resistências são feitas a partir de pequenos bastões de cerâmica revestida com metal (tal como uma liga de níquel) ou de um óxido de metal (tal como o óxido de estanho).

O valor da resistência é controlada em primeiro lugar pela espessura da camada de revestimento (a camada mais espessa, mais baixo o valor de resistência). Também por uma ranhura em espiral fina cortada ao longo da haste com um laser ou cortador de diamante. O corte do revestimento de metal ou de carbono de forma eficaz forma uma espiral ao longo do comprimento, da resistência. Resistências de película de metal podem ser obtidas de uma vasta gama de valores de resistência de alguns ohms de dezenas de milhões de Ohms, com uma tolerância muito pequena. Por exemplo, um valor típico pode ser 100k ± 1% ou menos, isto é, para um valor nominal de 100k o valor real será entre 99KΩ e 101KΩ. Note que, embora a cor do corpo (a cor do revestimento de verniz) em resistências de película de metal é geralmente cinza.

Rede de Resistores: Outro tipo de resistor é chamado de SIL Single-In-Line (SIL) que nada mais é do que uma rede resistor.
Ele é feito com resistências do mesmo valor, em um único pacote.

Geralmente um lado de cada resistor é ligado com um dos lados de todos os outros resistores. Um exemplo da sua utilização seria a de controlar a corrente em um circuito de ligar vários díodos emissores de luz (LEDs).

Na fotografia, 8 resistores são alojados no pacote. Cada uma das pistas sobre o pacote é um resistor. O ultimo terminal do lado esquerdo é o terminal comum. O valor nominal da resistência é impresso.  A ligação interna dessas redes resistor típicas foi ilustrado abaixo. O tamanho da rede de resistências, é como se segue:

Para o tipo com 9 pinos, a espessura é de 1,8 mm, a altura de 5 mm, e a largura 23 mm. Para o tipo com 8 pinos, a espessura é de 1,8 mm, a altura de 5 mm, e a largura 20 mm.


Informações sobre Resistores de filme de carbono podem ser obtidas no link: 19_05_01 Resistor de Filme de carbono.

Informações sobre Resistores de filme metálico podem ser obtidas no link: 19_05_02 Resistor de Filme Metálico.

Informações sobre Resistores de fio metálico podem ser obtidas no link: 19_05_03 Resistor de Fio Metálico.

Informações sobre Resistores cerâmicos podem ser obtidas no link: 21_04_01 Resistor Cerâmico.

Veja resumo no Link: << http://www.slideshare.net/sinesiogomes/13-01-001-eag1-resistores-srg-17276031>>.

© Direitos de autor. 2019: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 01/04/2019

Aula 05.1 - Resistores de composição de carbono e "Dog Bone"

Os resistores de composição de carbono, geralmente chamados de compostos de carbono, ou mesmo resistores de composição de carbono, são um tipo antigo de resistor que não é usado em novos equipamentos atualmente. 

Esses resistores de composição de carbono foram usados ​​por muitos anos como o principal tipo de resistor em muitos equipamentos baseados em válvulas ou tubos, desde rádios e televisores até formas mais profissionais de equipamentos eletrônicos.

A composição de carbono ou resistor composto de carbono foi um dos primeiros tipos de resistor a se estabelecer junto com os tipos de fio enrolado. Eles foram usados ​​de várias formas até a década de 1960, particularmente com equipamentos baseados em válvulas ou tubos, onde o tamanho não era particularmente importante. Na década de 1960, com a introdução de equipamentos mais transistorizados, resistores menores com melhor desempenho foram necessários e o uso de resistores de composição de carbono caiu em preferência ao filme de carbono ou resistores de filme de óxido de metal posteriores, embora sejam usados ​​em algumas aplicações especializadas.

Informações sobre Resistores de composição de carbono podem ser obtidas no link: 19_05_02 Resistores de composição de carbono.

Os resistores de composição de carbono datados do início do século 20 tinham corpos não isolados. Os condutores foram enrolados nas extremidades do elemento resistivo e soldados. O resistor completo foi pintado em cores para fornecer a codificação de seu valor. Este resistores eram chamados de "dog bone".

Os equipamentos das décadas de 20, 30 e 40 usavam este tipo de resistor que empregava o código criado em 1922 para especificar as características dos componentes através de cores. Observe que esses resistores tinham diferentes cores para o corpo que fazem parte do código e também pinta e cabeça com cores diferentes. A ordem de leitura é Corpo – Cabeça – Pinta e para os de tolerância menor que 20% (10 ou 5%) temos a extremidade prata ou dourada. Como apenas essas cores podem ser usadas neste caso, sabemos que se trata da quarta especificação: tolerância. 

A leitura então é feita do seguinte modo: Tomando o resistor com ponta prateada o logo a tolerância é 10%, corpo azul – 6, cabeça cinza – 8, pinta amarela – multiplicador – 4. Valor formado: 680000 ohms e ponta da tolerância prateada: 10%. R = 680 kΩ  ± 10%.

Estilos posteriores tinham uma forma de corpo de cerâmica para protegê-los. Estes são geralmente os mais familiares que tendem a ser usados ​​em muitos rádios de válvula/tubo mais antigos.

Informações sobre Resistores "Dog Bone" podem ser obtidas no link: 19_05_01 Old Style "Dog Bone" Resistors.

© Direitos de autor. 2020: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 13/02/2021

Aula 05 - Formas Construtivas de Resistores

A resistência R é diretamente proporcional ao comprimento e à resistividade do material, e inversamente proporcional à área da secção transversal. 
A equação para determinar a resistência de uma seção do material é: R = p x L / A.
Onde: p é a resistividade do material, L é o comprimento  e A é a área da secção transversal.

Fabricação: A matéria prima para fabricação deste resistor é a base cerâmica revestidas com óxido de metal, (condutor elétrico). A resistência elétrica é formado depois com o resultado da modificação de óxido de metal sobre a superfície da base cerâmica. Em seguida é realizado o fechamento da base cerâmica a fim de que a extremidade do resistor pode ser soldada ao fio. É realizado uma incisão em espiral sobre a camada da superfície de óxido de metal da base, que criara uma ranhura em espiral, para determinar o valor da resistência (ohms) com precisão com uma certa tolerância. 

Quanto maior o valor da resistência a ser alcançado maior será o corte (incisão), após esta etapa são soldados os terminais  e é realizado revestimento e impressão do valor ou o código de cores do resistor no corpo. Todos os resistores são colados em uma de fita em ambas as extremidades do resistor para facilitar a contagem e embalagem. A contagem e embalagem é o processo final antes do envio para o cliente.

A função do resistor é limitar o fluxo de corrente elétrica. Este símbolo é usado para indicar um resistor em um diagrama de circuito, conhecido como um diagrama esquemático.

Valor da resistência é designada em unidades chamadas de "Ohm." Um resistor de 1000 é geralmente mostrado como 1K Ohm (kilo Ohm) e 1000 K-Ohms é escrito como 1M Ohm (megohm).
Há duas classes de resistores; resistores fixos e os resistores variáveis. Eles são também classificados de acordo com o material de que são feitos. O resistor típico é feito de película ou filme de carbono ou metálico, que reveste seu corpo cerâmico. 

O valor da resistência não é a única coisa a  considerar quando se seleciona um resistor para utilização num circuito. A "tolerância" e a potência do resistor também são importantes.
A tolerância de um resistor denota o quão próximo está o valor real de resistência nominal. Por exemplo, uma tolerância de ± 5%, indicaria uma resistência que está dentro de ± 5% do valor da resistência especificada.
A potência indica o quanto de energia o resistor pode tolerar sem queimar. A potência máxima nominal da resistência é especificada em Watts. Potência é calculado com o quadrado da corrente (I2) x o valor da resistência (R) do resistor. Se é utilizado em sua máxima potência, torna-se extremamente quente, quando trabalhamos com metade de sua potência, o resistor trabalha morno. e com 1/3 trabalha frio. O tamanho físico das resistências diferentes têm relação com a potência do resistor.

Resistores em circuitos eletrônicos são tipicamente de 1/8W, 1/4W, e 1/2W. Ao ligar um diodo emissor de luz (LED), há um fluxo relativamente grande corrente através do resistor, então você precisa considerar a potência do resistor que você escolher.
Valor da resistência: Quanto ao valor da resistência padrão, os valores utilizados podem ser divididos como um logaritmo. No caso de E12: [1], [1.2], [1.5], [1.8], [2.2], [2.7], [3.3], [3.9], [4.7], [5.6], [6.8], [8.2], [10].  

Já a série E24 apresenta os valores: [1.0], [1.1], [1.2] ,[1.3], [1.5],[1.6], [1.8], [2.0], [2.2], [2.4], [2.7], [3.0], [3.3], [3.6], [3.9], [4.3], [4.7], [5.1], [5.6], [6.2], [6.8], [7.5],[8.2], [9.1] totalizando 24 valores comerciais e seus múltiplos: x 0,01; x 0,1; x 1; x 10; x 100; x 1000; x 10.000; x 100.000; x 1.000.000.

O valor da resistência é exibido usando o código de cores (as barras coloridas / as faixas coloridas), porque a resistência média é muito pequena para ter o valor impresso nela com números.

No multímetro analógico antes de tudo é necessário realizar uma calibração. Para isto: Escolha a escala a ser utilizada; Coloque as duas pontas de prova do Multímetro em contato e através do potenciômetro de calibração ajusto para zero;  Desfaça o contato das pontas e realize o teste.

Os multímetros analógicos possuem uma escala começando do zero (direita) e terminando na esquerda. Estas escalas são múltiplos de 10 que devem ser multiplicadas pelo valor que o ponteiro apontar durante a medição. O componente a ser medido não pode estar ligado ao circuito e nem submetido a qualquer tensão. Para medir, ligamos as pontas de prova do multímetro em paralelo com os terminais do resistor.

Informações sobre Resistores de filme de carbono podem ser obtidas no link: 19_05_01 Resistor de Filme de carbono.

Informações sobre Resistores de filme metálico podem ser obtidas no link: 19_05_01 Resistor de Filme Metálico.

Informações sobre Resistores de fio metálico podem ser obtidas no link: 19_05_01 Resistor de Fio Metálico.

Informações sobre Resistores cerâmicos podem ser obtidas no link: 21_04_01 Resistor Cerâmico.

Código de cores de resistores podem ser obtidas no link: 20_07_01 Código de cores de Resistor.

Há uma calculadoras online para código de cores de resistores disponível em: Digikey_Calculators_Electronic .

Há no link á seguir um resumo de informações sobre resistores elaborado pelo Prof. Sinésio Raimundo Gomes que pode ser baixada em: 23_04_01 Tudo sobre Resistores SRG.

© Direitos de autor. 2019: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 01/04/2024

EX 04.1 - Botão de pressão - Push-Button

Os botões de pressão nos permitem alimentar o circuito ou fazer qualquer conexão específica somente quando pressionamos o botão. Simplesmente, ele faz o circuito conectado quando pressionado e quebra quando liberado. Um botão de pressão também é usado para acionar o SCR pelo terminal do gate. Esses são os botões mais comuns que vemos em nossos equipamentos eletrônicos do dia a dia.

Um Push-Button também pode ser usado para o propósito de disparo como o SCR. Um SCR é um Switch controlado por gate que precisa de um pulso de disparo. Então, para isso, podemos adicionar um Push Button no circuito para dar um pulso de disparo, como mostrado no circuito ao lado.

Informações sobre push-button podem ser obtidas no link: 25_01_01 Push-Button.

© Direitos de autor. 2019: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 01/04/2019

Aula 04 - Chaves: Táctil, Gangorra, Alavanca e Magnética

Chaves e botões são contatos mecânicos que têm como objetivo controlar a passagem de corrente em um sistema a partir de uma força externa.

Podemos utilizar os chaves e botões de diferentes formas para montagem de circuitos eletrônicos, dependendo dos contatos que podem ser abertos (NC) ou fechados (NC) tais como:

• ligar e desligar LEDs e Buzzer;
• acionar  ou desacionar componentes com transistores,  circuitos integrados, entre outros componentes.

Existem diversos modelos diferentes de chaves disponíveis no mercado, porém elas costumam utilizar sempre o mesmo princípio de funcionamento. Dentre as mais famosas e mais utilizadas temos as chaves momentâneas, as chaves memorizadas e as chaves magnéticas, como veremos na sequência.

Chave Táctil 

Chave táctil momentânea (Push Button) é um botão pulsador, utilizado comumente para dar ordem de acionamento em determinados projetos ou equipamentos ativados geralmente sempre que pulsados. Entre os modelos, podemos destacar a chave de 2 terminais e de 4 terminais.

A ligação da chave táctil de 4 terminais exige um pouco mais de cuidado, em função da sua estrutura. Também existem versões de chave no formato SMD.

Informações sobre Chave táctil podem ser obtidas no link: 24_05_02 Chave táctil .

Chave Gangorra

Chave Gangorra é um dispositivo memorizável usado para abrir ou fechar circuitos elétricos. São utilizados na abertura de redes, em tomadas e entradas de aparelhos eletrônicos, basicamente na maioria das situações que envolvem o ligamento ou desligamento de energia elétrica. Assim como o "push button", existem diferentes modelos.

Interruptor Alavanca

Um outro exemplo de chave memorizável são os interruptores, modelos de alavanca.

Existem alguns componentes que possuem dois contatos para acionamentos, e um terceiro contato, chamado de comum. Esse contato comum é capaz de alterar a alimentação de dois circuitos distintos, apenas pela mudança de sua posição.

O funcionamento de um contato duplo, onde há um contato NA (Normalmente Aberto) e um contato NF (Normalmente Fechado). Quando há uma força externa no contato comum, o contato NA é fechado, da mesma maneira que o contato NF é aberto, resultando na alteração da alimentação do circuito.

Chaves Magnéticas

Esse modelo de chave magnética (Reed Switches) é pouco utilizado, quando comparado com os outros modelos, entretanto os Reed Switches, como são conhecidos, atuam como uma chave momentânea, porém, ao invés de necessitar uma força mecânica para fechar o contato, esse modelo de chave utiliza uma força magnética, de um imã, que irá fechar o contado ao se aproximar da chave.

Classificação de interruptores e chaves

Interruptores e chaves podem ser classificados como SPST (Single-Pole, Single-Throw), SPDT (Single-Pole, Double-Throw), DPDT (Double-Pole, Double-Throw), 3PDT (Three-Pole, Double-Throw) e 4PDT (Four-Pole, Double-Throw). As classificações mais comuns e utilizadas são SPST, SPDT e DPDT, e suas relações de terminais podem ser vistas na figura abaixo.

Estas letras são iniciais da palavras, em inglês, que designam três tipos básicos de chaves. Em todas as siglas duas letras sempre aparecem:  P e T. 

• A letra P é a inicial da palavra POLE (Polo). Polo, em uma chave (switch), refere-se ao número de circuitos separados que a chave irá controlar, ou seja, LIGAR ou DESLIGAR.
• A letra T é a inicial da palavra THROW, numa “tradução adaptada” podemos entender THROW, como POSIÇÃO. No caso das chaves, quantas conexões de saída cada polo pode conectar a entrada correspondente.

Existem outros modelos de chaves memorizadas, além dos interruptores, dentre eles o Dip Switch, que possui vários interruptores no mesmo encapsulamento. Bem como a chave com trava, que opera como um pushbutton, porém possui um mecanismo que mantém o contato pressionado até que seja aplicada uma segunda força externa para abrir o contato. Além de chaves limitadoras, com aplicações comuns, como nas portas de fornos de micro-ondas, por exemplo. 

© Direitos de autor. 2020: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 21/02/2021 

Aula 03 - Baterias e Fusíveis

Uma pilha ou bateria é um dispositivo que transforma energia química em energia elétrica. Pilha é constituída por dois únicos elétrodos e a Bateria é composta por um conjunto de pilhas agrupadas em série ou paralelo. A pilha tem três partes: os elétrodos são os condutores de corrente da pilha; o  eletrólito é a solução que age sobre os elétrodos e o recipiente guarda o eletrólito e suporta os elétrodos.

Existem dois tipos básicos de pilhas: a pilha primária é uma pilha na qual a reação química acaba por destruir um dos elétrodos, normalmente o negativo. A pilha primária não pode ser recarregada; a pilha secundária é uma pilha na qual as ações químicas alteram os eléctrodos e o eletrólito. Os elétrodos e o eletrólito podem ser restaurados à sua condição original pela recarga da pilha. Ação Eletroquímica é o processo de conversão de energia química em energia eléctrica. O ânodo é o elétrodo positivo de uma pilha.  O cátodo é o elétrodo negativo de uma pilha.

O Multímetro na função DCV pode ser usada para medir a tensão de pilhas, baterias ou em qualquer ponto de um circuito eletrônico. Para isso devemos escolher a escala mais próxima acima da tensão a ser medida (DCV 2,5 - 10 - 50 - 250 - 1000). Colocar a ponta preta no terra do circuito ou no ponto de menor tensão (pólo negativo das pilhas e baterias); Colocar a ponta vermelho no ponto de maior tensão no circuito; A leitura no painel é feita da esquerda para a direita, usando como base o fundo de escala igual ou parecido com a escala que estiver a chave seletora.

Fusíveis: Os fusíveis protegem aparelhos e equipamentos elétricos, interrompendo o circuito elétrico no caso de uma sobrecarga de corrente ou um curto circuito. Existem muitos tipos de fusíveis disponíveis, diferindo em tamanho, forma e material de que são feitos. Os materiais mais utilizados são cerâmica e vidro.

Quando um problema acontece, tal como uma sobrecarga ou curto-circuito, a alta corrente passando pelo fusível derrete o filamento interno, interrompendo assim seu fluxo e desligando o circuito. Isso previne que o aparelho estrague devido ao excesso de corrente.

Os fusíveis são classificados em ultrarrápidos, rápidos e retardados. Cada fusível responde de maneira diferente ao fluxo de corrente e a surtos, possuindo tempos de resposta diferentes; por isso é importante escolher o fusível correto para cada tipo de circuito. O corpo de um fusível é feito de vidro ou cerâmica e tem terminais feitos de cobre ou bronze em cada ponta. Esses terminais estão conectados pelo filamento, que é feito de cobre, alumínio, zinco ou prata. Fusíveis de cerâmica possui o corpo com areia ou pó de quartzo para alterar seu funcionamento.

Em um fusível de vidro, o filamento interno é visível, tornando fácil sua inspeção, enquanto que o de cerâmica é opaco. A areia em um fusível de cerâmica absorve o calor e previne que ele continue aquecendo e, por consequência, volte a conduzir.
É importante considerar os seguintes fatores antes de instalar um fusível: a máxima corrente que pode passar através dele; a tensão máxima especificada no invólucro do fusível existe porque acima desta, após a queima do fusível existe o perigo de ocorrer o faiscamento entre seus elementos.

© Direitos de autor. 2018: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 10/11/2018

Equipamentos - Multímetro Digital - Fluke 117

O multímetro é um equipamento de medição permite ao profissional aferir valores de tensão alternada e contínua, corrente corrente alternada e contínua, resistência elétrica, frequência, capacitância, além de realizar teste de diodos e continuidade.

Para utilizar o dispositivo, a primeira coisa que precisamos é saber identificar e associar os símbolos presentes no multímetro com as grandezas elétricas. 

Tensão alternada -  Nesta primeira escala deste modelo de multímetro digital temos a letra V seguida do símbolo "~". O símbolo "~" representa uma senóide e ao ser impresso juntamente com a letra V representa que a escala mede Tensão ( volts ) alternada. A tensão alternada é utilizada na distribuição e consumo de energia elétrica, tanto residencial, comercial e industrial. Em uma residência, encontramos essa grandeza nas tomadas que alimentam os eletrodomésticos.

Tensão contínua - O objetivo desta escala é medir tensão, a letra que encontramos é a V ( volts ) porém podemos observar que existe um linha reta e três pontos. A linha dá uma ideia de continuidade em um gráfico o que representa a tensão contínua constante, por sua vez os três pontos fazem uma referência ao gráfico de uma tensão contínua pulsante gerado por circuitos retificadores. Portanto com esta escala se consegue medir tensão contínua constante que encontramos em pilhas e baterias, e tensão contínua pulsante que encontramos em circuitos retificadores como retificadores de meia onda, onda completa e em ponte.

Tensão alternada em mili volts - Esta escala tem as mesmas características abordadas no primeiro diagrama sobre tensão alternada, porém, o objetivo é conseguir medir valores baixos de tensão, normalmente abaixo de 1V onde já utilizamos a escala de mV ( mili volts ) dada por 10-³.

Resistência elétrica ( ohmímetro ) - O ohmímetro tem a finalidade de medir resistores, reostatos, potenciômetros e diversos componentes resistivos. Ele apresenta um valor de resistência elétrica dada em ohms ( Ω ). Há resistências maiores onde os valores que normalmente encontramos valores na ordem de ohms até mega ohms. 

Continuidade - Esta escala do multímetro basicamente apresenta se existe ou não continuidade em um condutor ou fusível por exemplo. Quando selecionada, a escala de continuidade gera um valor de tensão nas suas pontas de prova e caso ele perceba que a corrente elétrica que saiu de uma das pontas voltou para a outra ele entende que o caminho esta integro, ou seja, ocorreu a continuidade. Para indicar o ocorrido, normalmente um sinal sonoro é emitido. Em outras ocasiões um valor pode ser apresentado no display;

Teste para semicondutores - Como falamos de circuitos retificadores em escalas anteriores, nesta escala conseguimos verificar a integridade do diodo quando executamos uma polarização direta ou reversa por meio das pontas de prova. Podemos utilizar esta escala também para verificarmos o funcionamento de LED’s e display de 7 segmentos.

Corrente alternada - Toda vez que nos referimos a corrente elétrica utilizamos a letra A. Notem que no multímetro ele aparece acompanhado do símbolo ~. Isso significa que esta escala é destinada a medir corrente alternada. 

Corrente contínua - Por fim temos a ultima escala do multímetro. Neste modelo temos a letra A acompanhada por uma linha e três pontos. Como abordamos sobre tensão contínua, aqui a representação é a mesma. A linha representa a corrente contínua constante enquanto os três pontos representam a corrente contínua pulsante.

No link a seguir há um Guia de referência rápida do Multímetro Fluke: 24_03_01 Guia de referência rápida Fluke 117.

© Direitos de autor. 2020: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 23/05/2020 

EX 02.1 - Circuito Elétrico: simples, série e paralelo

Circuito elétrico

Circuitos elétricos são um conjunto de dispositivos de funções diversas, os quais são conectados por meio de fios condutores e ligados em uma fonte de tensão elétrica qualquer.

O circuito elétrico é o conjunto de equipamentos que promove a passagem de corrente elétrica.

Circuito elétrico é uma ligação de dispositivos, como geradores, resistores, receptores, capacitores, indutores, etc., feita por meio de um fio condutor, que permite a passagem de cargas elétricas pelos elementos do circuito. A corrente elétrica passa pelo circuito graças à aplicação de uma diferença de potencial elétrico, produzida por uma fonte de tensão.

Elementos dos circuitos elétricos

Os circuitos elétricos podem conter uma grande quantidade de elementos variados, com funções diversas, tais como produzir calor, armazenar cargas elétricas, interromper a passagem da corrente elétrica etc. Vamos conferir alguns dos mais importantes elementos presentes nos circuitos elétricos.

Geradores: transformam diversas formas de energia em energia elétrica. A principal função do gerador é provocar uma diferença de potencial entre os terminais dos circuitos elétricos, de modo que a corrente elétrica possa fluir. Pilhas, baterias e tomadas são exemplos de geradores.

Resistores: dissipam energia elétrica exclusivamente na forma de calor. Esse fenômeno é conhecido como Efeito Joule. Quanto maior é a resistência elétrica do resistor, menor é a corrente elétrica a atravessá-lo. Chuveiro elétrico e chapinhas são exemplos de resistores.

Indutores: convertem energia elétrica em energia cinética, através do campo magnético. O ventilador, a batedeira, o liquidificador, o ar-condicionado e a geladeira são exemplos de indutores, pois, dentro deles, há um motor elétrico que produz movimento ou que comprime algum tipo de gás. 

Capacitores: armazenam cargas elétricas quando submetidos a alguma diferença de potencial. São utilizados na maior parte dos circuitos elétricos, tanto para o armazenamento de cargas quanto para estabilizar o fluxo de elétrons no circuito.

Medidores: são usados para medir diferentes parâmetros do circuito, como tensão elétrica e corrente elétrica. Os amperímetros, voltímetros e multímetros são exemplos de dispositivos de medidas de grandezas elétricas.

Dispositivos de segurança: Fornecem um mecanismo de interrupção da corrente elétrica caso ela exceda o limite de segurança. O fusível e o disjuntor são dispositivos de segurança.

Circuito elétrico simples

Existem circuitos elétricos simples, que são aqueles dotados de somente um dispositivo elétrico, que é conectado diretamente a um gerador por meio de fios condutores, mas também há circuitos elétricos em que há mais de um elemento, nesse caso, formando circuitos mais complexos. Esses circuitos mais complexos podem ser classificados em: circuitos em série, em paralelo ou mistos (quando há ligações em série e em paralelo no mesmo circuito).

Circuito elétrico em série

No circuito elétrico em série, os elementos são conectados no mesmo fio e só há um caminho para a passagem da corrente elétrica. Por esse motivo, a corrente elétrica é igual em todos os elementos do circuito. O mesmo não pode ser dito a respeito da tensão elétrica, que cai à medida que a corrente elétrica passa por esses elementos.

Circuito elétrico em paralelo

No circuito elétrico em paralelo, há pelo menos dois caminhos em que a corrente elétrica pode fluir. Nesse caso, todos os elementos que estão conectados em paralelo ficam submetidos à mesma tensão, no entanto a corrente que passa por cada fio depende da resistência elétrica do elemento que se encontra em cada fio.

Além dos circuitos em série e em paralelo, existe o circuito misto. Nos circuitos mistos, há dispositivos conectados tanto em série quanto em paralelo no mesmo ramo (fio).

No link a seguir há exercícios de circuitos em corrente contínua simples, série, paralelo e misto; onde temos que realizar os cálculos de resistência para definir as tensões e correntes no circuito:  25_01_001_Circuito_Simples_Série_Paralelo_Misto_com_Lâmpadas.

© Direitos de autor. 2023: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 20/01/2023

Aula 02 - Representação de correntes e tensões em componentes

Nós precisamos de uma forma simples para representar as tensões e correntes em um circuito. O propósito da convenção de sinais desenvolvida é definir o que queremos dizer por tensões e correntes positivas e/ou negativas. Por que precisamos de uma convenção de sinais? Componentes passivos (resistores, capacitores, indutores) têm uma equação que os define (Lei de Ohm e outras). Essas equações estabelecem uma relação entre tensão e corrente. Nós não podemos simplesmente atribuir a polaridade da tensão e a direção da corrente de qualquer forma. A polaridade da tensão e a direção da corrente têm que ser consistentes uma com a outra. A convenção universal para polaridade da tensão e direção da corrente para componentes de dois terminais é mostrada abaixo:

Figura 01 - Convenção de sinais de tensão e corrente para resistores, capacitores e indutores.

Polaridade da tensão: A figura 01 mostra a polaridade da tensão com duas notações em laranja: sinais + positivo e - negativo, e uma seta. A seta da tensão aponta de - negativo para + positivo. Os sinais e a seta são redundantes, eles significam exatamente a mesma coisa. Você pode usar qualquer um, ou ambos, em seus esquemas. A seta de tensão é desenhada levemente curvada. Isso ajuda a identificá-la como a seta de tensão, e não ser confundida com uma seta reta que representa a corrente.

Direção da corrente: A seta azul mostra a direção atribuída ao fluxo de corrente positiva. Setas de corrente devem ser desenhadas do forma que a corrente flui do terminal de tensão + positivo, para o terminal de tensão - negativo.

A razão dessa convenção é para que os sinais de corrente e tensão surjam corretamente quando aplicamos as equações que definem cada componente, como Lei de Ohm para um resistor.

Exemplo 1: Esse resistor de 250 Ω foi definido usando a convenção de sinais para componentes passivos. A polaridade das tensões (sinais laranja e setas) foram designados com + positivo no topo do resistor. Essa direção foi uma escolha arbitrária. A seta de corrente azul aponta do terminal positivo para o negativo, Isso não foi uma escolha arbitrária. Corrente tem que fluir de + para -.

Figura 02 - Cálculo de corrente em resistores.

Alguma coisa (não mostrada, uma fonte de tensão ou um circuito vizinho) causou o aparecimento de 2 volts, através do resistor. Para achar a corrente, aplique a Lei de Ohm: i = v / R >> i =  2 / 250 >> i = 8 mA. A seta da tensão nos diz que o topo do resistor tem 2V a mais que parte inferior do resistor. Pela Lei de Ohm calcula-se a corrente que é + 8 mA. O sinal + na corrente significa que ela está fluindo na direção da seta, de cima para baixo.

Há uma calculadoras online para Lei de Ohm disponível em: Digikey_Calculators_Electronic .

© Direitos de autor. 2019: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 01/04/2019

Aula 01.1 - A eletrônica e seus inventores

1 - Nikola Tesla inventa o gerador de corrente alternada e o motor elétrico

1. (1888) Nikola Tesla foi um dos grandes pioneiros do uso de eletricidade de corrente alternada. A eletricidade de corrente alternada muda de intensidade ciclicamente ao longo do tempo e é o tipo de eletricidade que as empresas de energia fornecem para as casas hoje. Tesla inventou o gerador de indução de corrente alternada, um dispositivo que transforma energia mecânica em eletricidade de corrente alternada, e a bobina de Tesla, um transformador que muda a frequência da corrente alternada.

Ele foi para os Estados Unidos em 1884 e trabalhou para o inventor americano Thomas Edison por um ano antes de montar sua própria oficina. Durante grande parte de seu tempo nos Estados Unidos, Tesla trabalhou com o industrial americano George Westinghouse, que comprou e desenvolveu com sucesso as patentes de Tesla, levando à introdução da corrente alternada para transmissão de energia.

Tesla construiu seu primeiro motor de indução funcional em 1883. Ele descobriu que poderia despertar pouco interesse em suas invenções na Europa. Ele partiu para Nova York, onde montou seu próprio laboratório e oficina em 1887 para desenvolver seu motor de forma prática. Apenas meses depois, ele solicitou e obteve um conjunto complicado de patentes cobrindo a geração, transmissão e uso de eletricidade de corrente alternada. Como a corrente alternada pode ser transmitida por distâncias muito maiores do que a corrente contínua, ela fornece energia para a maioria das nossas máquinas atuais. Mais ou menos na mesma época, ele deu uma palestra para o Instituto Americano de Engenheiros Elétricos sobre seu sistema de corrente alternada. Depois de saber sobre a palestra, George Westinghouse rapidamente comprou as patentes de Tesla.

Westinghouse apoiou as ideias de Tesla e, como demonstração, empregou seu sistema para iluminação na Exposição Mundial Colombiana de 1893 em Chicago. Meses depois, Westinghouse ganhou o contrato para gerar eletricidade em Niagara Falls, Nova York. Ele usou o sistema de Tesla para fornecer eletricidade para indústrias locais e entregar corrente alternada para a cidade de Buffalo, Nova York, (22 mi) distante. Logo depois, a corrente alternada de Tesler foi fornecida para todo o país. Seus motores de corrente alternada foram usados ​​para alimentar máquinas em todas as indústrias.

2 - A invenção do tubo de vácuo

1. (1905) Sir John Ambrose Fleming fez o primeiro tubo de diodo, a válvula Fleming. O dispositivo tinha três fios, dois para o aquecedor/cátodo e o outro para a placa.
2. (1907) Lee De Forest adicionou um eletrodo de grade à válvula de Fleming e criou um triodo, mais tarde aprimorado e chamado de Audion.
3. (1921) Albert W. Hull , um engenheiro americano, inventou um oscilador de tubo de vácuo chamado magnetron. O magnetron foi o primeiro dispositivo que conseguiu produzir microondas de forma eficiente. O radar, que foi desenvolvido gradualmente durante as décadas de 1920 e 1930, proporcionou o primeiro uso generalizado de microondas.

John Ambrose Fleming

A introdução de válvulas de vácuo no início do século XX foi o ponto de partida do rápido crescimento da eletrônica moderna. Com válvulas de vácuo, a manipulação de sinais tornou-se possível, o que não poderia ser feito com o circuito telegráfico e telefônico inicial ou com os primeiros transmissores usando faíscas de alta voltagem para criar ondas de rádio. 

Lee De Forest

Por exemplo, com válvulas de vácuo, sinais fracos de rádio e áudio poderiam ser amplificados, e sinais de áudio, como música ou voz, poderiam ser sobrepostos em ondas de rádio. O desenvolvimento de uma grande variedade de válvulas projetadas para funções especializadas tornou possível o rápido progresso da tecnologia de comunicação de rádio antes da Segunda Guerra Mundial.

Albert W. Hull

A era do tubo de vácuo atingiu seu pico com a conclusão do primeiro computador digital eletrônico de uso geral em 1945. Esta enorme máquina, chamada ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer) foi construída por dois engenheiros da Universidade da Pensilvânia, J. Presper Eckert Jr. e John W. Mauchly . O computador continha cerca de 18.000 tubos de vácuo e ocupava cerca de 1.800 pés quadrados de espaço no chão. O ENIAC funcionava 1000 vezes mais rápido do que os computadores não eletrônicos mais rápidos em uso na época.

3 - A Transformação do Estado Sólido

1. (1947) Três físicos americanos - John Bardeen, Walter H. Brattain e William Shockley - inventaram o transistor em 1947. O transistor agora substituiu quase completamente o tubo de vácuo e a maioria de suas aplicações. Incorporando um arranjo de materiais semicondutores e de contatos elétricos, o transistor fornece as mesmas funções que o vácuo, mas a um custo, peso, tamanho e consumo de energia reduzidos e com maior confiabilidade.

John Bardeen, Walter H. Brattain e William Shockley

Transistores revolucionaram a indústria eletrônica, reduzindo drasticamente o tamanho de computadores e outros equipamentos. Transistores foram usados ​​como amplificadores em aparelhos auditivos e rádios de bolso no início dos anos 1950. Na década de 1960, diodos semicondutores e transistores substituíram válvulas de vácuo em muitos tipos de equipamentos.

4 - Circuitos Integrados (CI)

1. (1959) Circuitos integrados desenvolvidos a partir da tecnologia de transistores, à medida que cientistas buscavam maneiras de construir mais transistores em um circuito. Os primeiros circuitos integrados foram patenteados em 1959 por dois americanos - Jack Kilby, um engenheiro, e Robert Noyce, um físico - que trabalharam de forma independente. 

Os circuitos integrados causaram uma grande revolução na eletrônica na década de 1960, assim como os transistores causaram na década de 1950. Os circuitos foram usados ​​pela primeira vez em equipamentos militares e naves espaciais e ajudaram a tornar possíveis os primeiros voos espaciais humanos da década de 1960. Eles logo estavam sendo 3 usados ​​em produtos eletrônicos domésticos, como máquinas de costura, fornos de micro-ondas e aparelhos de televisão.

Jack Kilby

A maioria dos circuitos integrados são pequenos pedaços, ou "chips", de silício, talvez (0,08 a 0,15 pol²) de comprimento, nos quais os transistores são fabricados. A fotolitografia permite que o projetista crie dezenas de milhares de transistores em um único chip pelo posicionamento adequado das muitas regiões do tipo n e do tipo p. Elas são interconectadas com caminhos condutores muito pequenos durante a fabricação para produzir circuitos complexos de propósito especial. Esses circuitos integrados são chamados monolíticos porque são fabricados em um único cristal de silício. Os chips exigem muito menos espaço e energia e são mais baratos de fabricar do que um circuito equivalente construído empregando transistores individuais. Os circuitos integrados (CIs) tornam o microcomputador possível; sem eles, os circuitos individuais e seus componentes ocupariam muito espaço para um design de computador compacto. O CI típico consiste em elementos como resistores, capacitores e transistores compactados em uma única peça de silício. Em CIs menores e mais densamente compactados, os elementos do circuito podem ter apenas alguns átomos de tamanho, o que torna possível criar computadores sofisticados do tamanho de notebooks. Uma placa de circuito de computador típica apresenta muitos circuitos integrados conectados entre si.

5 - Microprocessadores

1. (1971) O microprocessador foi desenvolvido por Robert Noyce , Ted Hoff , Federico Faggin e Stan Mazor .

Robert Noyce

No final da década de 1960, muitos cientistas discutiram a possibilidade de um computador em um chip, mas quase todos achavam que a tecnologia de circuito integrado não estava pronta para suportar tal chip. Em 1971 , uma equipe da Intel desenvolveu tal arquitetura com pouco mais de 2.300 transistores em uma área de apenas 3 por 4 milímetros. Era chamado de microprocessador 4004. Com sua CPU de 4 bits, registrador de comando, decodificador, controle de decodificação, monitoramento de controle de comandos de máquina e registrador intermediário, o 4004 foi uma grande invenção. Foi usado para construir a primeira calculadora portátil. De repente, cientistas e engenheiros podiam levar o poder computacional de um computador com eles para locais de trabalho, salas de aula e laboratórios. 

 Novos processos de fabricação tiveram que ser inventados na fabricação desses chips. Um pedaço de poeira ou sujeira muito pequeno para ser visto pelo olho humano poderia impedir sua fabricação bem-sucedida. E assim nasceu a sala limpa.

Ted Hoff, Federico Faggin and Stan Mazor

A nave espacial Pioneer 10 usou o microprocessador 4004. Foi lançada em 2 de março de 1972 e foi a primeira nave espacial e microprocessador a entrar no Cinturão de Asteroides.

6 - O Impacto da Indústria Eletrônica nos Estados Unidos da América

À medida que as vendas de produtos eletrônicos nos Estados Unidos cresceram de cerca de US$ 200 milhões em 1927 para mais de US$ 266 bilhões em 1990, a indústria eletrônica transformou fábricas, escritórios e residências, emergindo como um setor econômico importante que rivalizava em tamanho com as indústrias química, siderúrgica e automobilística.

Na década de 1960, a indústria de eletrônicos de consumo dos EUA entrou em declínio, pois os fabricantes não conseguiam competir com a qualidade e o preço dos produtos estrangeiros, especialmente os produtos eletrônicos produzidos por empresas japonesas como Sony e Hitachi. Mas na década de 1980, no entanto, os fabricantes dos EUA se tornaram os líderes mundiais no desenvolvimento e montagem de semicondutores. E na década de 1990, os semicondutores eram componentes essenciais de computadores pessoais e da maioria dos outros itens eletrônicos (incluindo telefones celulares, televisores, equipamentos médicos e aparelhos "inteligentes"). Embora as empresas dos EUA ainda sejam uma presença importante na indústria de semicondutores (representando cerca de 40% das vendas mundiais em 1998), os próprios itens de consumo são feitos principalmente no exterior. As vendas mundiais de eletrônicos foram de quase US$ 700 bilhões em 1997.

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Aula 01 - Evolução da Eletrônica

Eletrônica é derivado da palavra "elétron-mecânica", que significa o movimento de elétrons. O movimento de elétrons está presente nos computadores, relógios eletrônicos, TVs de LED, Celulares, iPod; estamos completamente cercado pela eletrônica em todos os sentidos!

A eletrônica moderna tem suas raízes na estudos teóricos e experimentais de Eletricidade e Magnetismo iniciado por "gigantes" dos séculos 18 e 19, como Benjamin Franklin, Faraday, Henry, Ohm, Maxwell e Kirchhoff. Os seus trabalhos levaram ao uso generalizado de Eletricidade e ao desenvolvimento de Sistemas de Comunicação, inicialmente com o telégrafo.

O desenvolvimento real de Eletrônica tem seu marco inicial com a invenção de Tubo de Raios Catódicos por Hittorf em 1869. O desenvolvimento da eletrônica ocorreu a partir de inícios do século XX, como conseqüência do acúmulo, nas décadas precedentes, de conhecimentos sobre a eletricidade. Assim, o americano Thomas Alva Edison, quando experimentava suas lâmpadas elétricas incandescentes, observou que seu interior ficava negro por causa da emissão de elétrons provocada pelo aquecimento dos filamentos. 

Posteriormente confirmou-se que a eletricidade pode-se propagar mesmo na ausência de um meio material transmissor. Essas descobertas confluíram nos trabalhos do engenheiro inglês John Ambrose Fleming, que idealizou uma aplicação prática do efeito Edison (emissão termoiônica) na recepção de ondas de rádio. Quando o pólo negativo de um tubo a vácuo, alimentado por uma bateria, se aquecia, estabelecia-se uma corrente contínua de elétrons para o pólo positivo, ao passo que não se produzia corrente se a polaridade era trocada. O dispositivo resultante, que só permitia a passagem da corrente elétrica em um sentido, denominado válvula termoiônica, ou diodo (que contém apenas dois eletrodos), foi aperfeiçoado posteriormente com a incorporação de um terceiro eletrodo, dando lugar aos triodos. Estes, junto com todos os demais tipos de tubos e válvulas a vácuo, vieram formar os fundamentos da moderna técnica eletrônica.

A indústria eletrônica teve grande desenvolvimento a partir da segunda guerra mundial. Em 1948, foi inventado o transistor - componente constituído por um semicondutor que amplia, modula e detecta oscilações elétricas - que substituiu a válvula e permitiu a fabricação de sistemas complexos que viriam a ser a base dos computadores. O tamanho dos circuitos reduziu-se consideravelmente e essa diminuição foi maior ainda após o surgimento, na década de 1970, dos circuitos integrados, formados por elementos fixos instalados em um único suporte semicondutor. Com os circuitos integrados abriram-se novos caminhos, em virtude de sua miniaturização e da possibilidade de sua fabricação em série. Os anos seguintes foram de desenvolvimento contínuo da eletrônica, que se transformou em uma das mais pujantes indústrias dos países desenvolvidos.

O desenvolvimento de circuitos integrados tem revolucionado os campos de comunicações, tratamento da informação, e computação. Circuitos integrados reduziram o tamanho dos dispositivos e os custos de produção e ao mesmo tempo, proporcionando a alta velocidade e maior confiabilidade.

Outros desenvolvimentos incluem a digitalização de sinais de áudio, onde a frequência e amplitude de um sinal de áudio são codificados digitalmente por técnicas adequadas de amostragem gravadas digitalmente com alta fidelidade que não é possível usando métodos de gravação direta.

Eletrônica médica tem progredido de tomografia axial computorizada, ou o uso de scanners CT ou CAT (ver Ray X), a sistemas que podem discriminar mais e mais dos órgãos do corpo humano. Dispositivos que podem ver os vasos sanguíneos e do sistema respiratório foram desenvolvidos também. 

Televisão de alta definição ultra finas e câmeras digitais substituíram muitos processos fotográficos, uma vez que elimina a necessidade para a prata.

Atualmente a investigação para aumentar a velocidade e capacidade dos computadores se concentra principalmente na melhoria da tecnologia de circuitos integrados e no desenvolvimento de componentes de comutação ainda mais rápidos.

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