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

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

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.

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