CURSO TÉCNICO DE
ELETRÔNICA
ANÁLISE DE CIRCUITOS
1°MÓDULO
2009
SUMÁRIO
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Resistores ................................................................................... 3
1.1 Para que servem os resistores?............................................ 3
1.2 Simbologia ............................................................................ 3
1.3 Tipos ..................................................................................... 5
1.4 Construção............................................................................ 6
1.5 Potência nos resistores ......................................................... 6
2 CARGA ELÉTRICA..................................................................... 9
3 TENSÃO ELÉTRICA (V) ........................................................... 10
4 CORRENTE ELÉTRICA (I) ....................................................... 10
Análise de Circuitos - 1ºMod
Professor Luiz Fernando L Campos
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1 Resistores
1.1 Para que servem os resistores?
Resistores são componentes largamente usados na eletrônica, capazes
de oferecer uma certa resistência a passagem e corrente elétrica, de acordo
com seu valor ôhmico.
Na prática, os resistores limitam a intensidade de corrente elétrica
através de determinados componentes. Uma aplicação típica disso, como
exemplo, é o resistor associado em série com um LED (Light Emitting Diode,
Diodo emissor de luz), como se ilustra:
Nesse circuito, o resistor limita a corrente que passa através do LED,
permitindo apenas uma intensidade suficiente para que ele possa acender. Sem
esse resistor a intensidade de corrente através do LED iria danificá-lo
permanentemente. Sobre o componente LED será visto em outro momento.
1.2 Simbologia
Um resistor pode ser representado de duas formas, conforme a seguir:
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FIXO
POTENCIÔMETRO
TRIMPOT
O "retângulo" com terminais é uma representação simbólica para os
resistores de valores fixos tanto na Europa como no Reino Unido; a
representação em "linha quebrada" (zig-zag) é usada nas Américas e Japão.
Apesar disso, nas ilustrações eletrônicas brasileiras (de revistas etc.)
opta-se pelo "retângulo", talvez por simplicidade do desenho. Nos livros de
Física publicados no Brasil, em geral, usam-se do "zig-zag" (linha quebrada).
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1.3 Tipos
Resistores são componentes fabricados especificamente com a
finalidade de introduzirem resistência nos circuitos. Os resistores são
construídos de diversos modos e são encontrados em vários tipos, conforme
exemplos a seguir:
Tipos de Resistores
Resistor fixo de carvão
Resistor variável de fio (potenciômetro)
Resistor fixo de fio
Resistor variável de carvão
(potenciômetro)
Resistor de fio com derivação
Resistor variável de carvão
(potenciômetro)
Resitor de fio ajustável
Resistor variável de carvão (Trim-pot)
Os resistores de valores fixos têm seu valor ôhmico não se altera, já os
resistores variáveis como o potenciômetro não variáveis dentro de determinado
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valor. São os Trimpots, são resistores variáveis geralmente internos, onde temos
um ajuste fino de seu valor ôhmico.
Resistor fixo de fio: Estes resistores são fabricados com elemento
resistivo em fio de NiCr enrolado sobre núcleo de porcelana e vitrificados à fogo.
Podem ser fornecidos no tipo fixo, ajustáveis, não indutivos, com suportes
isolados, com suportes vivos etc. Potências de 10 a 1000W.
Resistor de fio com derivação: Estes resistores são fabricados em fio de
NiCr enrolado sobre um núcleo cerâmico roscado de forma que o fio se encaixa
mantendo uma isolação garantida entre espiras. Em geral sua resistência
ôhmica é baixa porém sua corrente é alta
1.4 Construção
Sua estrutura é feita de material refratário como a porcelana e louça,
sobre o seu corpo é depositado o material resistivo, depois são revestidos por
uma resina fina, coberta com listas de cores indicando o seu valor ôhmico
impresso.
Os materiais resistivos usados são:
•
Filme de Carbono;
•
Filme de Metal;
1.5 Potência nos resistores
Quando corrente elétrica circula através de resistores, e nos condutores
em geral. Neles ocorre conversão de energia elétrica em energia térmica. Essa
energia térmica produzida via de regra é transferida para fora do corpo do
resistor sob a forma de calor.
Isso se torna óbvio se examinarmos o que acontece no filamento da
lâmpada. Seu filamento comporta-se como um resistor de resistência elevada
(em confronto com as demais partes condutoras do circuito). Essa quantidade
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aquece o filamento até que ele adquira a cor branca e passa a ser transferida
para o ambiente sob a forma de calor e luz.
Embora não tão evidente como na lâmpada e em alguns resistores de
fonte de alimentação, esse aquecimento devido à passagem de corrente elétrica
ocorre com todos os componentes eletrônicos, sem exceção. A maior ou menor
quantidade de energia elétrica convertida em térmica num componente depende
apenas de dois fatores: a resistência ôhmica do componente e a intensidade de
corrente elétrica que o atravessa. Esses dois fatores são fundamentais para se
conhecer a rapidez com que a energia elétrica converte-se em térmica.
A rapidez de conversão de energia, em qualquer campo ligado à
Ciência, é conhecida pela denominação de potência.
A potência de um dispositivo qualquer nos informa "quanto de energia"
foi convertida de uma modalidade para outra, a cada "unidade de tempo" de
funcionamento.
As unidades oficiais para as grandezas são: Potência em watt (W),
Energia em joule (J) e Tempo em segundo (s).
Em particular, na Eletrônica, a potência elétrica nos informa quanto de
energia elétrica, a cada segundo, foi convertida em outra modalidade de energia.
Em termos de grandezas elétricas a expressão da potência pode ser posta sob a
forma:
Potência elétrica = tensão x intensidade de corrente
Ou
P=V.I
Lembre-se disso: para calcular a potência de resistores podemos usar
das expressões
P = R.I².
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a) Um resistor submetido à tensão de 10V é atravessado por
corrente elétrica de intensidade 0,5A. Qual sua resistência? Que
potência ele dissipa?
b) Um resistor de resistência 100 ohms é percorrido por corrente d.c.
de 200 mA. Que tensão elétrica ele suporta? Que potência ele
dissipa.
c) Que valor de potência é recomendada para um resistor limitador
de corrente de 680Ω , de modo que o LED conectado em série
seja percorrido por corrente de 10 mA?
É importante e indispensável que a energia térmica produzida num
resistor seja transferida para o meio ambiente sob a forma de calor. Ora, essa
transferência irá depender, entre outros fatores, da superfície do corpo do
resistor. Quanto maior for a área dessa superfície mais favorável será essa
transferência. Um resistor de tamanho pequeno (área pequena) não poderá
dissipar (perder energia térmica para o ambiente sob a forma de calor) calor com
rapidez adequada, quando percorrido por corrente muito intensa. Ele irá se
aquecer em demasia o que o levará à destruição total.
A cada finalidade, prevendo-se as possíveis intensidades de corrente
que o atravessarão, deve-se adotar um resistor de tamanho adequado (potência
adequada) para seu correto funcionamento. Quanto maior o tamanho físico de
um resistor maior será a potência que pode dissipar (sem usar outros artifícios).
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2 CARGA ELÉTRICA
Sabemos que a matéria é constituída por átomos e estes por sua vez
são constituídos por elétrons, prótons, nêutrons e outros. Qualquer corpo em
seu estado normal possui um número igual de elétrons e prótons (corpo neutro).
Os elétrons e os prótons são cargas elétricas e pelo principio das cargas sabese que cargas iguais se repelem e cargas diferentes se atraem.
Podemos através de determinados processos para (por exemplo na
eletrostática que veremos adiante, podemos retirar o acrescentar elétrons por
atrito, indução ou contato) retirar ou adicionar elétrons de um corpo fazendo com
que este corpo fique com um número diferente de elétrons e prótons. Observe o
esquema
_
__+
++++
_____
++
+++++
_____
__
+ +_ + +
+__+
corpo A
corpo B
+ prótons
corpo C
_ elétrons
Dizemos que o corpo A está carregado eletricamente com carga positiva
ou seja ele possui potencial positivo, que o corpo B está eletricamente com
carga negativa ou seja ele possui potencial negativo e o corpo C está neutro ou
seja ele não possui potencial.
Obs.: Em termos práticos uma pequena quantidade de elétrons é
insignificante por isso adotaremos a unidade Coulomb que representa
625000000000000000 (6,25.1018) elétrons.
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3 TENSÃO ELÉTRICA (V)
Quando entre dois corpos ou entre dois pontos existe uma diferença de
quantidade de cargas dizemos que temos uma diferença de potencial ou uma
tensão elétrica representada pela letra V. A tensão elétrica é a relação da
quantidade de energia que as cargas adquirem (por se afastar um elétron de um
próton) por cada Coulomb, e é medida em Volts (V) que é igual a quantidade de
energia que cada coulomb possui (J/C), devido a separação de prótons e
elétrons. Lembramos que a unidade de energia é o Joule (J).
4 CORRENTE ELÉTRICA (I)
_
__+
++++
_____
+++++
_____
+ +_ + +
corpo A
+__+
corpo B
Na figura anterior se interligar A com B por meio de um elemento
condutor iremos perceber que os elétrons irão se mover de B para A devido ao
principio das cargas, até que os corpos A e B tenham o mesmo potencial. A
esse movimento ordenado dos eletros de B para A chamamos de corrente
elétrica (I).
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A corrente elétrica pode ser medida através da unidade conhecida como
ampère (A) que corresponde à quantidade de Coulomb que passa por um ponto
em um segundo, temos dessa forma a intensidade da corrente elétrica naquele
ponto em coulomb por segundo que é igual a unidade ampère (1C/seg = 1A).
Na prática a medição da intensidade de corrente se dá conforme figura
abaixo:
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RESUMO
TENSÃO ELÉTRICA (V): Ë a diferença de potencial entre dois pontos.
Unidade: Volt (V).
CORRENTE ELÉTRICA (I): É o movimento ordenado dos elétrons.
Unidade: Ampère (A).
RESISTÊNCIA ELÉTRICA (R): É a oposição (dificuldade) que os
materiais oferecem à passagem da corrente elétrica. Unidade: Ohm (Ω).