2.2) Diferença de Potencial ( DDP - Tensão )

2.2) Diferença de Potencial ( Tensão )

      TTensão elétrica ou diferencial de potencial (ddp)  é a diferença de potencial entre dois pontos. A tensão elétrica também pode ser explicada como a quantidade de energia gerada para movimentar uma carga elétrica. Vamos dar um exemplo de uma mangueira com água, a qual no ponto entre a entrada de água e a saída exista uma diferença na quantidade de água, essa diferença trata-se da ddp entre esses dois pontos. Já no condutor, por onde circula a carga de energia elétrica, a diferença entre o gerador (equipamento responsável por gerar energia) e o consumidor (que pode ser seu computador ou outro equipamento) é que simboliza qual é a tensão que existe nesse condutor.

Exemplos de geradores de tensão: as usinas hidrelétricas, pilhas e baterias.
Logo abaixo, temos um exemplo de um circuito elétrico, com um gerador e um consumidor.

No exemplo acima, o gerador, que é a pilha, libera uma partícula eletrizada, esta percorre o condutor e faz acender a lâmpada, depois essa partícula continua seu percurso até retornar à pilha.
Com isso, pode-se concluir que a tensão elétrica é a quantidade de energia que um gerador fornece pra movimentar uma carga elétrica durante um condutor.
Como já foi dito, a tensão elétrica é quantidade de energia gerada para movimentar uma carga, portanto, o gerador necessita liberar energia elétrica para movimentar uma carga eletrizada.

      A corrente, a tensão e a resistência elétrica estão relacionadas entre si.   Por exemplo,  se pegarmos um condutor que possui uma certa resistência elétrica e a ele aplicarmos uma tensão, faremos com que circule uma certa corrente por esse condutor.  

" É a força que impulsiona os elétrons por um condutor "

A energia elétrica é produzida se retirado elétrons dos átomos quanto mais se retira maior será essa força
Essa força é medida entre dois pontos medindo-se a diferença de potencial "DDP" dos mesmos e a unidade de medida usada é Volt (V). E No mesmo formato de medida e compreensão de Corrente e Resistência:


1000mV (milivolts) = 1 V
1000V = 1 kV (Kilo Volt)
1000kV = 1MV (MegaVolt)

O que é certo se falar, tensão ou voltagem?
Muitos falam voltagem, mas isso é errado, o certo a ser falado é tensão. As pessoas usam muito o termo “voltagem” em decorrência ao cientista que descobriu a tensão elétrica, Alessandro Volta.
Referências:
http://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_alternada
http://pt.wikipedia.org/wiki/Tens%C3%A3o_el%C3%A9trica
http://www.colegioweb.com.br/fisica/tensao-eletrica-u.html

   

2.3) Resistência elétrica.

"O cientista que estudou o comportamento da resistência em circuitos elétricos tinha o nome de Ohm, por isto a unidade de resistência é o OHM e o símbolo é a letra grega Omega “W”."

Todo material pode ser classificado com condutor, não-condutor (isolante) e semicondutor.

    Materiais Condutores:Não oferecem oposição a passagem da corrente elétrica.
Os metais são exemplos de bons condutores de eletricidade.
   Materiais Não-condutores: Também chamados de isolantes se opõem a passagem da corrente  elétrica. Os plásticos, a borracha são exemplos de materiais isolantes.
  Materiais Semicondutores: São isolantes, mas sob certas condições passam a conduzir a corrente elétrica.  Cristais de silício e germânio são exemplos de matérias semicondutores.  Os semicondutores provocaram uma revolução na Eletrônica, pois a partir desse tipo de material foram criados os transistores e até hoje os semicondutores são a base dos circuitos integrados, memórias, processadores, etc...

      A oposição que os materiais oferecem a passagem da corrente elétrica é chamada de Resistividade ou Resistência Elétrica.  Então podemos dizer que os materiais condutores têm baixa resistência elétrica e o isolante tem alta resistência elétrica. 

Além disso, a resistência dos condutores depende de alguns fatores:

    * A resistência aumenta conforme o aumento do comprimento.
    *  A resistência diminui com o aumento da espessura.
    * A resistência  depende o material do qual ele é feito.
    * A resistência do condutor depende da temperatura. 

 Observe as linhas de transmissão de energia elétrica. Elas podem partir de alguma hidrelétrica em um lugar muito distante e chegar até alguma estação mais próxima de nós.  Mesmo utilizando fios grossos e materiais considerados excelentes condutores, a distancia faz com que a perda de energia nos cabos seja considerável.
É por isso que a tensão eletrica nas linhas de transmissão de longa distancia deve ser muito alta, as vezes mais de 100.000 Volts, para que as perdas sejam minimizadas.  Mais adiante nos proximos artigos entenderemos porque aumentando a tensão diminuimos as perdas nas linhas de transmissao.


Como Tensão e Corrente Resistência tem seus valores tabelados basicamente assim:

1000 miliOhms = 1Ohm
1000 Ohms      = 1 Kilo Ohm  / (pronuncia-se 1 K apenas...)
1000 KOhms   = 1Mega Ohm / (pronuncia-se apenas 1Mega )

E assim por diante com Giga,...


2.3.1)Resistor

Muitas vezes queremos limitar a corrente em um circuito ou provocar uma queda de tensão.      Aproveitando o principio da resistência elétrica dos materiais foram criados os “resistores”, também chamados de “resistências”.

      Na verdade resistor e resistência são coisas diferentes, apesar de serem baseados no mesmo principio.  O resistor é usado para limitar corrente ou provocar queda de tensão, enquanto resistência é usada para produção de calor.

      Os resistores são especificados pela sua resistência medida em ohms (Ω) e seus múltiplos, quilo Ohm(KΩ)  e mega ohm(MΩ). Em alguns tipos de resistores os valores da resistência são dados por faixas coloridas segundo um código internacional.

      Existem dois codigos de faixas coloridas utilizados atualmente. Cada cor significa um algarismo de 0 a 9 e a faixas a posiçao do algarismo.

      Um deles faz uso de 4 faixas.  A primeira faixa é o valor do primeiro algarismo e a segunda do segundo algarismo. Já a terceira faixa é o algarismo multiplicador, que pode ser considerada a quantidade de "Zeros" que colocaremos após o valor da primeira e segunda faixa. A quarta faixa significa a tolerância, ou seja a variação máxima que pode ocorrer acima ou abaixo do valor do resistor.

 O outro codigo de cores utiliza 5 faixas. Este codigo utiliza as tres primeiras faixas para valores, quarta faixa para o multiplicador (quantidade de zeros) e a quinta para tolerância.

Existem Vários Tipos de Resistores:

Resistor Fixo:
Como o da Foto é um resistor que tem resistência fixa com variação de erro definida.É reconhecido seu valor pelo Código de Cores dos Resistrores...

 

1ªfaixa-4 (1ºalgarismo)

2ªfaixa-7(2ºalgarismo)
Multiplicador-100Ω
Tolerância- 5%
R=47×100=4700Ω com 5 % de tolerância 

Resistor  Regulável(Potenciômetro) :

Ao Contrário do fixo e como o próprio nome ja diz é regulável, com sua resistência variavel em um determinado limite de resistência.Você encontra potenciômetros de limites de 1KOhm por exêmplo, ele vai de 0 a 1000 Ohms...
O resistor regulável é o que se vê por exemplo no seu rádio na hora de aumentar o volume, ou melhor ainda em um dimmer para regular a instensidade da Luz da Lâmpada, ele outras palavras aumenta resistência do Circuito e "Puxa" ou "carrega-se" de mais tensão fazendo com que menos tensão esteja  na lâmpada, a mesma ficando mais "fraca" ...

Existem outras Infinidades de modelos e formas de Resistores...
Resistores Sensíveis a PRESENÇA DE LUZ,FALTA DE LUZ,TENSÂO,CORRENTE,A SENSOR DE DEFORMAÇÃO....

2.5) Analogia Para Compreensão

2.5) Analogia com um sistema hidráulico.

Para que você entenda melhor o conceito de tensão e corrente nós vamos fazer uma analogia entre um circuito elétrico e um circuito hidráulico, como aquele que você tem ligando a caixa de água da sua casa até a torneira da cozinha.

Você sabe que não basta ter a caixa de água cheia de água, é preciso conectar esta caixa até a sua torneira, isto é feito através de canos, os canos equivalem aos fios em um circuito elétrico.

O que circula pelos canos é água, o que circula pelos fios em um circuito elétrico são os elétrons livres, assim a água equivale aos elétrons livres em um circuito elétrico.

Você nunca viu a água escorrer naturalmente para cima, isto porque é preciso haver uma diferença de nível entre o ponto onde você quer que a água saia e  a caixa d’água, esta diferença de nível equivale à diferença de potencial em um circuito elétrico, assim para que os elétrons “escorram” por um circuito elétrico é preciso que haja uma diferença de potencial, os elétrons escorrem do potencial mais alto para o potencial mais baixo. Na sua instalação hidráulica a diferença de nível é medida em metros, no circuito elétrico a diferença de potencial é medida em volts. Diferença de potencial e tensão é a mesma coisa para circuitos elétricos comuns.

Note que ter a caixa d’água significa ter uma energia em potencial, somente após construir a canalização e ligar a caixa d’água a sua torneira é que você poderá usar esta energia, assim a caixa d’água colocada no alto representa uma energia em potencial, a caixa d’água é a bateria no circuito elétrico.

Quando você abre a torneira à água escorre, a água escorrendo é equivalente a corrente elétrica em nosso circuito elétrico, somente quando a água escorre é possível aproveitar a energia hidráulica,  somente quando os elétrons circulam pelos condutores é que há o aproveitamento da energia elétrica.

Veja adiante como você pode usar esta analogia para entender o conceito de resistência elétrica.

2.1) Corrente

2.1) Corrente Elétrica

  Uma corrente elétrica é um fluxo ordenado de partículas carregadas (partículas dotadas de carga elétrica). 

Em um condutor de eletricidade, por exemplo um fio de cobre, a corrente elétrica é formada por minúsculas partículas dotadas de carga elétrica negativa, denominadas elétrons.
Os elétrons são os portadores da carga elétrica.

 No fio de cobre (ou de qualquer outro metal) os elétrons tem um movimento  desordenado (têm sentidos de movimentos aleatórios) até que, por alguma ordem externa, alguns deles passam a caminhar ordenadamente (todos no mesmo sentido) constituindo a corrente elétrica. A intensidade dessa corrente elétrica vai depender de quantos desses portadores, em movimento bem organizado passam, por segundo, por um região desse fio.
                                                                        
       A corrente elétrica, num circuito, é representada pela letra I e sua intensidade poderá ser expressa em ampères (símbolo A), em miliampères (símbolo mA) ou outros submúltiplos tal qual o microampères (símbolo μA). 

      
Sentido da Corrente:

                                                                                                                                                                
A intensidade de corrente eletrica pode ser definida como sendo a quantidade de cargas eletricas que atravessa a secçao de um condutor em um segundo.
Um Ampère (1 A) é uma intensidade de corrente elétrica que indica a passagem de 6,2 x 1018 elétrons, a cada segundo, em qualquer seção do fio.
    
Estes  6,2x1018  elétrons (uma quantidade enorme!) transportam uma
 carga elétrica total cujo valor é de um Coulomb (1 C). 'Coulomb' (símbolo C) é a unidade com que se medem as quantidades de cargas elétricas.  Em resumo,  Ampére é igual a C/s (Coulomb / segundo).
   
Para representar a corrente elétrica, escrevemos a letra " I " ( i maiúsculo) . Por exemplo podemos escrever:  I = 3A   que significa " corrente igual a 3 Ampéres".
    
Se indicarmos a quantidade total de carga elétrica que passa pela seção de um fio por Q (medida em Coulombs) e o intervalo de tempo que ela leva para passar por essa seção por Dt (medido em segundos), a intensidade de corrente elétrica I (medida em ampères) será calculada por:
I = Q : Dt
   

Frequentemente utilizamos alguns sub-multiplos do ampére: o mA (miliampére) e o μA (microampére).  O mA é 1000 vezes menor que o Ampére.  O µA é um milhão de vezes menor que o Ampére.
  

Dessa forma:
Um Ampére é igual a mil miliampéres que é igual a um milhão de microampéres.
1 A = 1 000 mA = 1 000 000 μA
Meio Ampére é igual a quinhentos miliamperes que é igual a quinhentos mil microaperes.
0,5 A = 500 mA = 500 000 µA.
Um miliampére é igual a mil microampéres.
1 mA = 1 000 μA
     Assim como usamos um aparelho chamado hidrômetro, também conhecido como  "relógio de agua", para  medir o volume de  agua que  passa  pelos encanamentos, ou um termômetro  para  medir  a temperatura, usamos um aparelho chamado amperímetro para medir a corrente elétrica.

1.1) Carga Elétrica

1.1) Carga Elétrica

 Há séculos atrás alguns fenômenos envolvendo certos tipos de materiais foram observados. Por exemplo: Um bastão de vidro e um pedaço de seda normalmente não se atraem.  Mas quando  a seda é esfregada no bastão de vidro, eles começam a se atrair. Também foi notado que nessa condição de atração mutua, se eles se tocassem voltam a sua condição original de não se atraírem.

    Outros materiais também têm essa característica como, por exemplo, o plástico, a cera, lã, etc...   

   Outra observação importante foi que ao esfregar dois bastões de vidro com um pedaço de seda, eles começavam a se repelir. Mas se um bastão de vidro fosse esfregado com um pedaço de seda e outro bastão fosse esfregado com um pedaço de lã, eles se atraiam.    

    Logo se cogitou que o ato de esfregar o bastão de vidro com a seda ou com a lã retirava do bastão uma espécie de “fluido invisível”, e que  esse fluido ficava na lã. Acreditava-se que o  atrito entre os materiais carregava o fluxo  de um material para o outro.  Daí surgiu o termo “carga”.     

    Benjamin Franklin estudando o fenômeno de um bastão de cera esfregado com lã, concluiu que o tipo de carga que estava associada com a cera friccionada era negativa, devido quantidade negativa (falta) do “fluido” que foi retirado pela lã. Já a lã ficaria com o tipo de carga positiva, pois teria uma quantidade positiva (excesso) do “fluido”.     

    Essa conclusão causaria no futuro uma grande confusão para quem estuda eletricidade!     

    De todas as observações feitas foi criada a Lei da atração e repulsão.     

    É certo que:

• Um objeto com carga positiva repele outro objeto com carga  positiva.
• Um objeto com carga positiva atrai outro objeto com carga negativa.
• Um objeto com carga negativa repele outro objeto com carga negativa
• Um objeto com carga negativa atrai outro objeto com carga positiva.

     Disso se deduz que:    
                  “Cargas iguais se repelem e cargas diferentes se atraem.”  
   

     Muito mais tarde foi descoberto que todo corpo é constituído de pequenas partes chamadas moléculas. O vidro,  caderno, ferro, alumínio, plásticos, madeira, lápis, enfim tudo que ocupa lugar no espaço é constituído de moléculas.     

      As moléculas são formadas por partes menores ainda, chamadas átomos. E os átomos por sua vez podem são formados por pequenas partículas: os prótons, os nêutrons e os elétrons.     

      O elétron é a partícula do átomo que tem carga negativa, o próton tem carga positiva e o nêutron não tem carga.     

      A estrutura do átomo muito se parece com um sistema planetário onde no centro fica o planeta e girando em volta dele ficam os satélites.   No átomo, no centro ficam os prótons e os nêutrons e girando em sua volta ficam os elétrons.

     O que diferencia um átomo dos outros é  o numero de elétrons , conseqüentemente o numero de prótons e nêutrons.     

      Átomos são demasiado pequenos para serem vistos, mas se pudéssemos olhar para um, que pode revelar-se algo parecido com isto:  

 O desequilíbrio de elétrons entre os objetos é chamado de eletricidade estática.   É estática porque os elétrons que foram transferidos de um objeto para o outro tendem a ficar parados.     

      Através de experiências, hoje se sabe que no caso do atrito entre a cera e a lã, esta ultima perde elétrons e a cera ganha elétrons, ou seja, como a cera ganhou elétrons, ela adquiriu carga elétrica negativa. E como a lã perdeu elétrons, ela terá carga elétrica positiva.     

      Portanto, ao contrario do que pensava Benjamin Franklin, as cargas elétricas (elétrons) movem-se do negativo para o positivo.    

     O sentido da movimentação das cargas elétricas idealizado por Benjamin Franklin foi chamado de Sentido Convencional e o sentido real descoberto nas pesquisas foi chamado de Sentido Verdadeiro.

     Como o sentido da movimentação das cargas elétricas não altera a solução pratica dos problemas de eletricidade e em homenagem a Benjamin Franklin até hoje é mantido nos circuitos o sentido convencional.

      Curiosidades:

• Como conseqüência dos deslizamentos das camadas de nuvens, que acontecem com mais freqüência durante a formação de tempestades, elas se carregam com eletricidade. A descarga dessas cargas é o que chamamos de raio.
• Alguns caminhões que carregam combustíveis possuem uma corrente metálica que se arrasta no chão. Ela tem a finalidade de descarregar para terra as cargas elétricas que aparecem pelo atrito do combustível com as paredes do tanque, devido a balanços e também atrito do caminhão com o próprio ar. Como os pneus são isolantes, as cargas não escoam e se acumulam. Quando alguma pessoa toca qualquer parte metálica do caminhão, pode ocorrer uma faísca e se isso ocorrer perto da saída de combustível existe o perigo de incêndio do combustível.  A corrente impede que as cargas se acumulem.
• Ao caminhar em carpetes, principalmente em dias secos, podemos tomar um “choque” quando encostamos na maçaneta metálica de portas. Isso ocorre pela eletricidade estática acumulada pelo atrito dos nossos sapatos com o carpete.  O mesmo ocorre quando tocamos a maçaneta de automóveis. Nos dias úmidos isso não acontece, pois a umidade descarrega as cargas antes que se acumulem
• A eletricidade estática pode danificar facilmente componentes eletrônicos sensíveis.  Por isso é aconselhável que se use pulseiras condutoras aterradas ao trabalhar com estes componentes.

2) Grandezas Elétricas

As grandezas tensão e corrente estão associadas ao conceito de Energia Potencial e Energia Cinética, para entendermos melhor esta relação vamos mostrar este conceito de energia aplicado no nosso dia a dia.Precisamos também relembrar o conceito básico de que: A energia não é criada, a energia é transformada, assim quando comemos uma banana, a energia contida na banana é transformada em movimento ao caminharmos. A energia contida na gasolina é transformada em movimento quando o carro é posto a andar, neste caso a energia química contida na gasolina é transformada em energia de movimento, quando a gasolina é queimada.

Na eletricidade a energia elétrica deverá ser armazenada em cargas elétricas, na maioria das vezes estas cargas serão os elétrons livres, presentes nos metais, em outros casos poderão ser íons, presentes nos gases, nos líquidos.

 Como vimos anteriormente, não podemos observar a eletricidade propriamente dita, mas podemos identificar facilmente os efeitos que ela causa. Esses efeitos são conhecidos como fenômenos elétricos.

        Podemos também causar o surgimento da eletricidade quando realizamos algumas ações.

        De todos os fenômenos elétricos, alguns são muito importantes para que possamos entender a natureza da eletricidade.  Alguns fenômenos elétricos específicos e as ações que os criaram foram estudados e a partir dessas observações foram isoladas as chamadas “Grandezas Elétricas”.  

        Existem varias grandezas elétricas importantes, mas são consideradas como grandezas elétricas fundamentais, também chamadas de grandezas elétricas básicas as seguintes : 

        - Corrente Elétrica;

        - Resistência Elétrica;

        - Diferença de Potencial ou Tensão;

        - Potência Elétrica;

        Assim como o tempo pode ser medido e existem unidades de medida para isto (hora, minutos, segundos entre outras) as grandezas elétricas podem ser medidas e tem também tem unidades de medidas.

     

 Nos próximos artigos veremos em detalhes a cada grandeza elétrica assim com suas unidades de medida e as relações entre as mesmas....

1)Eletricidade

        Antes de iniciarmos o estudo da Eletrônica propriamente dita, temos que conhecer os fundamentos da Eletricidade.

        A grande maioria de nós já teve algum contato com a eletricidade de varias formas.

        Seja acendendo uma lâmpada, observando um relâmpago, ligando um rádio ou em outras muitas ações estamos utilizando a eletricidade e podemos dizer com toda certeza que a eletricidade esta sempre presente em nossas vidas.  

     

        Alias, podemos afirmar que sem eletricidade não haveria vida! 

 Definir o que é eletricidade não é tarefa fácil. Existem varias definições, mas nenhuma consegue realmente responder de forma completa o que é a eletricidade.

  Genericamente podemos definir que “Eletricidade é uma forma de energia”.

      

  

Outras definições encontradas:

•  “É um fenômeno físico originado por cargas elétricas estáticas, ou em movimento, e por sua interação”

                ( http://pt.wikipedia.org/wiki/Eletricidade).

•   “Forma de energia natural, ligada aos elétrons, que se manifesta por atrações e repulsões, e fenômenos luminosos, químicos e mecânicos.”

                (www.sofisica.com.br/conteudos/dicionario/e.php).

•   “Forma de energia produzida pelo fluxo ou acumulação de elétrons.” 

                (www.discoverynaescola.com/docentes/docentes_glosario_35.shtml)

       

   O fato é que a eletricidade não pode ser vista, não tem cor e nem cheiro.  Mas pode ser notada pelosfenômenos que ela produz.  Por exemplo podemos citar que eletricidade passando pela resistência de um chuveiro produz calor. A eletricidade passando pelo filamento de uma lâmpada produz luz. E através de motores elétricos conseguimos energia mecânica.  E também quando tocamos em um fio descascado sentimos um “choque elétrico”. Enfim, existem vários fenômenos causados pela presença da eletricidade.

O que é Eletrônica?

A Eletrônica  é a ciência, uma parte da física que estuda a forma de controlar a energia elétrica por meios elétricos.
Numa definição mais abrangente, podemos dizer que a Eletrônica é o ramo da ciência que estuda o uso de circuitos formados por componentes elétricos e eletrônicos, com o objetivo principal de representar, armazenar, transmitir ou processar informações além do controle de processos e servo mecanismos. Sob esta ótica, também se pode afirmar que os circuitos internos dos computadores (que armazenam e processam informações), os sistemas de telecomunicações (que transmitem informações), os diversos tipos de sensores e transdutores (que representam grandezas físicas - informações - sob forma de sinais elétricos) estão, todos, dentro da área de interesse da Eletrônica.

Complementar à definição acima, a Eletrotécnica é o ramo da ciência que estuda uso de circuitos formados por componentes elétricos e eletrônicos, com o objetivo principal de transformar, transmitir, processar e armazenar energia, utilizando a eletrônica de potência. Sob esta definição, as usinas hidrelétricas, termoelétricas e eólicas (que geram energia elétrica), as linhas de transmissão (que transmitem energia), os transformadores, retificadores e inversores (que processam energia) e as baterias (que armazenam energia) estão, todos, dentro da área de interesse da Eletrotécnica.

Ao Longo das Postagens de Eletrônica vamos adentrar esse mundo e tornar muito mais fácil a compreensão desse conteúdo, pois é feito de aprendiz para aprendiz.!