As baterias de íon de lítio (Li-Íon) são amplamente utilizadas em dispositivos eletrônicos, desde simples smartphones até veículos elétricos, conseguindo armazenar energia com mais eficiência do que outros tipos de baterias mais antigas. Essas baterias oferecem uma excelente densidade de energia, mas, como qualquer tecnologia, têm uma vida útil finita. Todas as baterias perdem um pouco de capacidade cada vez que são descarregadas e depois recarregadas.

Em média, isso equivale a uma perda de cerca de 1% a cada 25 ciclos de carga. Normalmente, a vida útil de uma bateria de telefone moderna é de dois a três anos, o que equivale a cerca de 300 a 500 ciclos de carga.

Depois disso, a capacidade da bateria cai cerca de 20%, continuando a cair até que a bateria não consiga mais armazenar energia de forma adequada para manter o funcionamento dos equipamentos.

É possível fazer essas baterias durarem mais tempo? Sim. Porém, prolongar a vida útil das baterias de lítio-íon requer práticas adequadas de uso e cuidado. Neste artigo, darei algumas dicas práticas para maximizar o desempenho e prolongar a vida útil dessas baterias.

Parafusadeira que usa bateria de lítio

Onde são usadas as baterias de íons de lítio?

As baterias de íons de lítio (Li-Íon) são usadas em diversas aplicações devido à sua alta densidade de energia, longa vida útil e baixa taxa de autodescarga. Algumas das principais áreas de uso incluem:

• Dispositivos Eletrônicos Portáteis: Smartphones, tablets, laptops, câmeras digitais, fones de ouvido sem fio, smartwatches.
• Veículos Elétricos: Carros elétricos, bicicletas elétricas, scooters elétricos.
• Armazenamento de Energia Residencial e Comercial: Sistemas de armazenamento de energia solar, baterias de backup para residências e empresas.
• Ferramentas Elétricas: Furadeiras, parafusadeiras, serras elétricas, cortadores de grama elétricos.
• Dispositivos Médicos Portáteis: Equipamentos de monitoramento de saúde, dispositivos de assistência auditiva.
• Aeronaves Não Tripuladas (Drones): Drones de uso civil e militar.
• Equipamentos Eletrônicos de Consumo: Dispositivos de áudio, dispositivos de entretenimento doméstico, controles remotos.

Entre muitas outras aplicações domésticas, militares e industriais.

Bateria recarregável de lítio íon, do tipo botão

Como saber se uma bateria está morrendo?

As baterias não duram para sempre, e em algum momento param de funcionar, ficando inutilizáveis. Alguns sinais que indicam que a bateria de seu smartphone está chegando ao fim de sua vida útil incluem os seguintes:

1. A carga da bateria diminui em grandes blocos percentuais

Um dos primeiros sinais de alerta é a queda do nível da bateria do seu telefone em 10 ou 20 por cento assim que você desconecta o carregador. Outro sinal preocupante é quando você costumava passar metade do dia e a bateria ainda estava em 60%, digamos, porém agora chega a 30% na mesma hora do dia.

Você também pode perceber que, não importa quanto tempo deixe o celular conectado, ele nunca mostra status de totalmente carregado. Provavelmente, isso ocorre porque o smartphone já não consegue reter energia elétrica suficiente para carregar totalmente a bateria, porque os materiais que a compõem estão degradados.

2. A bateria demora mais para carregar e desliga antes

Se o seu smartphone demorar muito mais para carregar – por exemplo uma hora, quando antes demorava 30 minutos – então a culpa pode ser da bateria que está morrendo. É um sinal particularmente ruim se o telefone tiver dificuldade para carregar os últimos por cento. Além disso, um smartphone não deve desligar até que a bateria esteja tão baixa quanto um ou até mesmo 0%.

No entanto, se ele desligar a percentagens mais elevadas – principalmente acima de 10% – então a bateria precisa de ser substituída urgentemente.

Bateria de lítio tipo pilha AA

3. A bateria fica sem carga mais rápido

Isso pode ser difícil de diagnosticar porque o problema pode ser causado por aplicativos que consomem muita energia (e que muitas vezes são inúteis ou até mesmo maliciosos) ou simplesmente porque você está usando o telefone para realizar tarefas mais intensas, como gravar vídeo ou jogar.

Uma experiência que você pode tentar é esperar até que a bateria esteja com carga em torno de 20% e então tentar gravar um vídeo. Se o telefone desligar logo após você pressionar gravar, a bateria está com dificuldades para lidar com tarefas que exigem muitos recursos. Mas para realmente isolar o problema, é preciso verificar os tempos de uso e descobrir se há aplicativos que descarregam a bateria rapidamente em execução.

Isso pode ser feito usando as funcionalidades existentes nas configurações do smartphone, seja ele Android ou iOS.

Eventualmente, as baterias deixam de conseguir armazenar carga e então se tornam apenas um contêiner de materiais semi-tóxicos e caros que não serve para mais nada.
Quando isso acontecer, você irá precisar instalar uma nova bateria para poder continuar a usar seu smartphone normalmente.

Para prolongar a vida da bateria e evitar que ela seja descartada muito cedo, listo algumas dicas a seguir de como usar e protegê-la de forma a aumentar seu tempo de uso.

Níveis de carga em uma bateria de um smartphone

Dicas para aumentar a vida útil das baterias de lítio

Vejamos algumas dicas que podem ser úteis para ajudar a manter as baterias de íons de lítio funcionando por mais tempo.

1. Evite ciclos de recarga profundos
As baterias de lítio-íon não têm o chamado “efeito de memória” associado a algumas tecnologias mais antigas, mas ainda são sensíveis aos ciclos de carga. Evitar descarregar completamente a bateria e, em vez disso, manter níveis de carga entre 20% e 80%, pode ajudar a prolongar sua vida útil.

O efeito de memória é mais comumente observado em baterias de níquel-cádmio (NiCd). Essa característica ocorre quando a bateria é recarregada antes de ser completamente descarregada. Se a bateria for recarregada repetidamente sem ser totalmente esgotada, ela pode “lembrar” o ponto de recarga e perder parte de sua capacidade útil. Em outras palavras, a bateria se acostuma a aceitar uma carga apenas até certo ponto, e a capacidade total da bateria é reduzida.

As baterias de íons de lítio, incluindo as Li-Íon, não sofrem do efeito de memória.

2. Mantenha a bateria em temperaturas moderadas
O calor excessivo pode acelerar o envelhecimento das baterias de lítio-íon. Evite expor seus dispositivos a temperaturas extremas e, sempre que possível, mantenha-os em ambientes com temperatura ambiente. Armazenar dispositivos em locais frescos, longe da luz solar direta, também contribui para preservar a integridade da bateria.

3. Evite cargas rápidas constantes
Carregar rapidamente seu dispositivo é conveniente, mas a longo prazo, pode prejudicar a saúde da bateria. Opte por carregamentos mais lentos sempre que possível. Muitos dispositivos modernos oferecem opções de carregamento rápido, mas utilizá-las com moderação pode beneficiar a longevidade da bateria.

4. Atualizações de software
No caso de smartphones e outros equipamentos, é importante manter seu software atualizado. Muitas vezes, as atualizações de firmware ou software incluem otimizações que visam melhorar a eficiência do gerenciamento de energia. Essas otimizações podem impactar positivamente a vida útil da bateria.

5. Armazenamento adequado
Se você precisar armazenar um dispositivo por um longo período, certifique-se de que a bateria tenha uma carga de aproximadamente 50%. Armazenar uma bateria totalmente carregada por um longo período pode levar a uma degradação mais rápida.

6. Evite exposição ao sol e calor excessivo
Evite deixar dispositivos eletrônicos em locais expostos ao sol e calor excessivo. O calor pode acelerar a degradação química interna das células da bateria, e inclusive causar acidentes, como a explosão da bateria, o que pode trazer prejuízos graves.

7. Ajuste as Configurações de Energia
Em dispositivos que permitem ajustes avançados de energia, como laptops, considere diminuir o brilho da tela, desativar notificações desnecessárias e ajustar as configurações de economia de energia para reduzir o consumo de energia.

Baterias de celular variadas

Conclusão

Prolongar a vida útil das baterias de lítio-íon envolve uma combinação de práticas inteligentes de carregamento e atenção sobre o impacto das condições ambientais. Ao seguir estas dicas, será possível não apenas prolongar a vida útil das baterias de seus equipamentos, mas também contribuir para um desempenho mais eficiente e sustentável dos dispositivos eletrônicos.

Pequenos cuidados diários podem resultar em uma vida útil mais longa e confiável para as baterias, trazendo mais comodidade, eficiência e economia.

Referências

• http://www.batteryuniversity.com/learn/article/how_to_prolong_lithium_based_batteries

Colabore com a Bóson Treinamentos

Ajude o canal adquirindo meus cursos na Udemy:

• Bancos de Dados com MySQL Básico: https://bit.ly/35QdWE4
• Lógica de Programação com Português Estruturado: https://bit.ly/3QKPn22
• Programação em Python do Zero: https://bit.ly/python-boson

Adquira também livros e outros itens na loja da Bóson Treinamentos na Amazon e ajude o canal a se manter e crescer: https://www.amazon.com.br/shop/bosontreinamentos

O post Dicas de como prolongar a vida útil de baterias de Lítio-íon apareceu primeiro em Bóson Treinamentos em Ciência e Tecnologia.

Neste projeto vamos empregar um sensor para verificar a temperatura do ambiente e enviar a leitura para um Arduino, que se encarregará de interpretar o valor lido e então exibir em um display LCD a temperatura medida em graus Celsius (ºC).

Para tal usaremos o sensor TMP36, que é um sensor de baixo custo, bastante comum e muito empregado em circuitos que envolvam controle de temperatura para realização de processos diversos.

Outros modelos de sensores podem ser empregados, como o TMP35 ou TMP37 bastando para isso realizar pequenas alterações no programa de acordo com as características de cada componente.

Algumas das aplicações mais comuns do TMP36 incluem:

• Sistemas de controle ambiental
• Proteção térmica de circuitos
• Controle de processos industriais
• Alarmes de incêndio
• Monitoramento de sistemas de potência
• Gerenciamento térmico de CPU

entre muitas outras que podemos imaginar.

Algumas características do sensor TMP36

A seguir temos listadas algumas das características técnicas do sensor TMP36, retiradas de seu datasheet:

• Saída Analógica: O TMP36 gera uma saída analógica proporcional à temperatura medida. A tensão de saída aumenta linearmente com o aumento da temperatura.
• Precisão: Boa precisão em relação à medição de temperatura. Sua precisão é de cerca de ±2°C.
• Alimentação: Alimentado com uma baixa tensão, tipicamente entre 2,7V e 5,5V
• Faixa de Operação: O sensor pode medir temperaturas em uma ampla faixa, geralmente de -40°C a 125°C.
• Tensão de Referência: Ele gera uma tensão de saída proporcional à temperatura, onde 0°C é representado como 0,5V. Para cada grau Celsius de aumento na temperatura ocorre um aumento de 10 mV na tensão de saída.

Para fazer a leitura da temperatura, a tensão de saída do TMP36 é conectada a um conversor analógico para digital (ADC) no microcontrolador (ou outro circuito). O microcontrolador (no caso, o Arduino) lê a tensão e, por meio de cálculos simples (explicados adiante), converte essa tensão medida em mV para uma temperatura correspondente em graus Celsius.

Mais informações sobre esse sensor podem ser obtidas no Datasheet do TMP36.

Vejamos os materiais que serão necessários para construir esse circuito e testá-lo.

Lista de Materiais

Vamos precisar dos seguintes componentes para montar o circuito do projeto:

• 01 Sensor de Temperatura TMP36
• 01 Arduino Uno (ou compatível)
• 01 Display LCD 16×2
• 01 Resistor de 220 Ω
• 01 Potenciômetro de 10 kΩ
• 01 Matriz de Contatos
• Fios diversos

O Circuito

A figura a seguir mostra as ligações dos componentes, criada com o auxílio de um software de simulação de circuitos – Tinkercad.

Diagrama Esquemático

E a seguir temos o diagrama esquemático do circuito, com detalhes de como os componentes são interligados.

Sensor TMP36 e visor LCD no Arduino – Diagrama Esquemático

Código-fonte

Na sequência temos o código que foi usado para programar o microcontrolador, com uma explicação detalhada logo após.

#include <LiquidCrystal.h>

// Inicializar a biblioteca com os números dos pinos digitais
LiquidCrystal lcd(12, 11, 2, 3, 4, 5);

// Variáveis para leitura e interpretação das leituras do TMP36
const int TEMP=0;
int val = 0;
float celsius=0.0;

void setup()
{
    // Configurar o número de colunas e linhas do LCD:
    lcd.begin(16, 2);

    // Texto a ser mostrado no LCD (texto fixo, primeira linha):
    lcd.print("Temp. °C");
}

void loop()
{
    // Posicionar o cursor na coluna 0 e linha 1 (segunda linha):
    lcd.setCursor(0, 1);

    // Ler o valor enviado pelo sensor
    val = analogRead(TEMP);

    // Calcular e ajustar a temperatura em graus Celsius
    celsius = map(((val - 20) * 3.04), 0, 1023, -40, 125); 

    // Imprimir no LCD a temperatura
    lcd.print(celsius);
}

Funcionamento do código

1. Declarações iniciais

• TEMP é uma constante que representa o pino analógico ao qual o sensor TMP36 está conectado (no caso, o pino 0).
• val é uma variável que será usada para armazenar o valor enviado pelo sensor TMP36
• celsius é a variável que armazenará a temperatura (já convertida) em graus Celsius.

2. Função setup()

3. Função loop()

celsius = map(((val - 20) * 3.04), 0, 1023, -40, 125);

map(valor, de_min, de_max, para_min, para_max);

Resultado

Assim que o circuito é ligado, o sensor inicia a detecção da temperatura ambiente e então o valor é lido pelo Arduino, que o converte e mostra a temperatura correspondente no mostrador LCD, como ilustra a imagem a seguir (retirada do simulador Tinkercad):

Temperatura sendo exibida em um display LCD a partir de um sensor TMP36

Variando a temperatura no sensor o valor exibido no LCD muda de acordo.

É isso aí! Nos próximos artigos vamos explorar mais circuitos interessantes e úteis com microcontroladores, sensores e outros componentes eletrônicos. Até!

O post Sensor de Temperatura TMP36 com Arduino e visor LCD 16×2 apareceu primeiro em Bóson Treinamentos em Ciência e Tecnologia.

Transistor é um componente eletrônico semicondutor de extrema importância em tecnologia e de uso generalizado, com inúmeras aplicações na construção de circuitos em todos os campos da eletrônica, desde simples rádios transistorizados e brinquedos até circuitos complexos de aviônica (eletrônica de aeronaves), controle de satélites artificiais e equipamentos médicos, entre muitos outros.

Este componente possui três terminais: a base, o coletor e o emissor. Ele é amplamente utilizado em circuitos eletrônicos como um amplificador de sinal, um interruptor eletrônico ou um oscilador, entre outras funções.

Existem dois tipos principais de transistores: o transistor de junção bipolar (BJT) e o transistor de efeito de campo (FET). O BJT é composto por duas junções PN (diodos), enquanto o FET é composto por uma camada de material semicondutor chamada de “canal” que controla o fluxo de corrente entre o terminal de dreno e o terminal de fonte.

Transistor BJT típico: BC337 NPN

O funcionamento do transistor é baseado na capacidade de controlar a corrente elétrica que flui através dele, usando uma corrente menor aplicada em sua base (no caso do BJT) ou um campo elétrico (no caso do FET). Quando uma corrente ou tensão é aplicada à base do transistor, ele permite que a corrente flua do coletor para o emissor (ou do dreno para a fonte no caso do FET), permitindo assim o controle da corrente ou tensão que flui através do dispositivo.

Os transistores são amplamente utilizados em eletrônica de consumo, telecomunicações, computação, eletrônica automotiva e outras áreas, tornando-se um dos componentes eletrônicos mais importantes e amplamente utilizados da atualidade.

Quem inventou o transistor?

O transistor foi inventado em 1947 pelos físicos John Bardeen, Walter Brattain e William Shockley, que trabalhavam nos Laboratórios Bell, nos Estados Unidos.

O trio de pesquisadores desenvolveu o primeiro transistor de junção bipolar (BJT), que é um dos tipos mais comuns de transistores usados até hoje. A invenção do transistor foi um marco importante na história da eletrônica, pois permitiu a criação de circuitos eletrônicos menores, mais eficientes e confiáveis.

Primeiro transistor criado, construído por John Bardeen, William Shockley e Walter H. Brattain nos Bell Labs em 1947.
Original exibido nos Laboratórios Bell. Imagem: Wikimedia Commons

O trabalho dos três pesquisadores foi reconhecido com o Prêmio Nobel de Física em 1956, “pela sua pesquisa pioneira sobre semicondutores e sua descoberta do efeito transistor”. A invenção do transistor revolucionou a eletrônica e teve um impacto significativo em muitas áreas da tecnologia, incluindo computação, telecomunicações, eletrônica automotiva e muitas outras.

Inventores do transistor: Bardeen, Schockley e Brattain.
Imagem: Wikimedia Commons

Quais as principais aplicações dos transistores?

Os transistores têm uma ampla variedade de aplicações, desde circuitos simples até dispositivos eletrônicos avançados. A seguir listo algumas das principais aplicações dos transistores:

• Amplificadores: Os transistores são usados em circuitos amplificadores para aumentar a amplitude de um sinal elétrico. Eles são usados em amplificadores de áudio, amplificadores de RF (radiofrequência) e em outros circuitos que exigem amplificação de sinal.
• Fontes de alimentação: Transistores são usados em fontes de alimentação para controlar a quantidade de corrente elétrica que flui para um circuito. Eles podem ser usados para converter corrente alternada em corrente contínua, aumentar ou diminuir a voltagem e regular a corrente.
• Interruptores: Os transistores podem ser usados como interruptores eletrônicos em circuitos digitais. Eles são usados para ligar e desligar componentes eletrônicos, como luzes, motores e outros dispositivos.
• Circuitos lógicos: Os transistores são usados em circuitos lógicos digitais para executar operações lógicas, como AND, OR e NOT. Eles são usados em circuitos integrados, como microprocessadores, memórias e outros componentes eletrônicos.
• Osciladores: Os transistores são usados em circuitos osciladores para gerar sinais elétricos com uma frequência específica. Eles são usados em aplicações como relógios digitais, geradores de sinal e sistemas de comunicação.
• Sensores: Transistores podem ser usados como sensores para medir várias grandezas físicas, como temperatura, luz, som, umidade, pressão e outros. Eles são usados em aplicações de automação industrial, controle de processos e instrumentação.

Circuito Oscilador transistorizado

Essas são apenas algumas das aplicações dos transistores, mas eles são usados em praticamente todos os campos da eletrônica, incluindo telecomunicações, informática, eletrônica de consumo, medicina, indústria automotiva, entre outros.

Quais são os tipos de transistores que existem?

Existem vários tipos de transistores disponíveis atualmente, cada um com características e aplicações específicas. Os principais tipos de transistores são:

• Transistor de junção bipolar (BJT): É um tipo de transistor que usa duas junções PN para controlar o fluxo de corrente através de um circuito, sendo o tipo mais comum. Os transistores BJT são amplamente utilizados em aplicações de amplificação de sinal e como interruptores eletrônicos.
• Transistor de efeito de campo (FET): Tipo de transistor amplamente empregado que usa um campo elétrico para controlar a condutividade do material semicondutor. Existem dois tipos principais de FET: o JFET e o MOSFET.
• Transistor de efeito de campo de porta isolada (IGFET): é um tipo de transistor MOSFET com uma camada isolante entre a porta e o canal. Os IGFETs são usados em muitas aplicações, como amplificadores, osciladores e circuitos integrados.
• Transistor de unijunção (JUT): é um tipo de transistor que usa uma junção PN formada entre duas regiões de material semicondutor dopadas de forma diferente para controlar o fluxo de corrente através do dispositivo. Os JUTs são menos comuns do que os transistores BJT e FET, mas ainda são usados em algumas aplicações especializadas.
• Transistor de efeito de campo de heteroestrutura (HFET): é um tipo de transistor FET que usa diferentes materiais semicondutores para formar camadas de canal e porta. Os HFETs são usados em aplicações de alta frequência, como transmissores de rádio e televisão.
• Transistor bipolar de porta isolada (IGBT): é um tipo de transistor que combina a alta impedância de entrada do FET com a capacidade de lidar com altas correntes do BJT. Os IGBTs são usados em muitas aplicações de potência, como motores elétricos, inversores e fontes de alimentação.
• Transistor Darlington: tipo de transistor que consiste em dois transistores bipolares unidos em um único encapsulamento para formar uma única unidade de amplificação. Esses dois transistores são geralmente configurados como um transistor NPN e um transistor PNP, com suas bases e emissores conectados entre si.

Esses são os principais tipos de transistores, mas existem outros tipos menos comuns, como transistores de efeito túnel (TFET), transistores de junção de metal-óxido (MOT) e transistores de junção Schottky (SJT).

Como funciona um transistor BJT?

O transistor BJT (Transistor de Junção Bipolar) é um dispositivo eletrônico semicondutor que possui três regiões de material semicondutor, chamadas de região de emissor, base e coletor. Essas regiões são geralmente formadas a partir de silício, um dos materiais semicondutores mais comuns.

Símbolos de transistores bipolares: transistor NPN e transistor PNP

O funcionamento do transistor BJT é baseado na ação de duas junções PN (diodos) que são formadas entre as regiões de material semicondutor. Quando uma tensão ou corrente é aplicada à base do transistor, ela modifica a corrente que flui entre o coletor e o emissor, permitindo o controle do fluxo de corrente do coletor para o emissor.

Em um transistor BJT tipo NPN, a região de emissor é dopada com um material doador de elétrons (como o fósforo), enquanto a região do coletor é dopada com um material aceitador de elétrons (como o boro). A região da base é muito fina e é dopada com um material doador de elétrons. Quando uma tensão positiva é aplicada à base do transistor em relação ao emissor, os elétrons são injetados na base a partir do emissor, criando uma camada fina e altamente dopada na região da base.

Regiões em transistores NPN e PNP

A camada fina de base dopada atua como um resistor variável, controlando o fluxo de elétrons do coletor para o emissor. Quando uma tensão é aplicada ao coletor em relação ao emissor, os elétrons são atraídos para a região de base fina e, se a tensão da base for alta o suficiente, os elétrons atravessam a região de base e fluem para o emissor.

O transistor BJT pode ser usado como amplificador ou como interruptor eletrônico. No modo de amplificação, o transistor BJT amplifica o sinal de entrada aplicado à base e produz um sinal de saída maior no coletor. No modo de interruptor, o transistor BJT é usado para controlar o fluxo de corrente através de um circuito, permitindo que ele seja ligado ou desligado de acordo com a tensão ou corrente aplicada à base.

Como funciona um transistor FET?

O transistor FET (Field Effect Transistor / Transistor de Efeito de Campo) é outro tipo de dispositivo semicondutor usado em eletrônica. Ao contrário do transistor BJT, que utiliza corrente para controlar o fluxo de elétrons, o FET utiliza um campo elétrico para controlar a condutividade do material semicondutor.

O FET é formado por um canal semicondutor e duas regiões de material semicondutor chamadas de fonte e dreno. Essas regiões são dopadas com impurezas diferentes para formar junções PN. Entre a fonte e o dreno, existe uma região de material semicondutor que forma o canal, que é geralmente dopado com um tipo oposto de impureza em relação à fonte e dreno.

O funcionamento do FET é baseado na criação de um campo elétrico no canal semicondutor. Quando uma tensão é aplicada à porta, que é conectada a uma região de material semicondutor que controla o canal, um campo elétrico é criado na região do canal, que modifica a densidade de portadores de carga no canal e, consequentemente, a resistência do canal.

Tipos de FET

Existem dois tipos principais de FET: o JFET (Junction Field Effect Transistor) e o MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor). O JFET é composto por uma junção PN que forma o canal e é controlado por uma tensão aplicada à porta, enquanto o MOSFET usa um isolante dielétrico entre a porta e o canal, que é controlado por um campo elétrico criado pela tensão aplicada à porta.

Símbolos de transistores MOSFET.
Esquerda: MOSFET Canal-N; Direita: MOSFET Canal-P;

O FET tem várias vantagens em relação ao transistor BJT, incluindo baixa corrente de entrada, alta impedância de entrada e capacidade de trabalhar com tensões muito baixas. Esse tipo de transistor é amplamente utilizado em aplicações eletrônicas, como amplificadores, osciladores, conversores de energia e processadores de sinal.

O que é Polarização de Transistores?

A polarização de transistores é o processo de aplicação de uma tensão DC (corrente contínua) ou corrente adequada para operar o transistor em uma região específica do seu gráfico característico de corrente versus tensão (I-V), permitindo que ele opere como amplificador ou chave em um circuito.

Existem diferentes tipos de polarização de transistor, cada um com sua própria faixa de operação e benefícios. A escolha do tipo de polarização depende do circuito específico e das suas exigências em termos de estabilidade, eficiência e faixa de operação.

A polarização adequada é importante para garantir a operação correta e estável do circuito, bem como evitar distorção do sinal de saída e redução da vida útil do transistor. Se a polarização estiver incorreta, o transistor pode operar em uma região não linear do seu gráfico I-V, o que pode resultar em distorção de sinal, sobreaquecimento e eventual falha.

A polarização é uma técnica amplamente utilizada na eletrônica, sendo empregada em circuitos analógicos, digitais, de potência e muitos outros.

Como exemplo, explico sucintamente os métodos de polarização de transistores de junção (BJT).

Polarização de um transistor de junção bipolar

A polarização de um transistor BJT (Bipolar Junction Transistor) é um processo de aplicação de uma tensão DC (corrente contínua) adequada às suas junções, de modo que ele possa operar como amplificador ou como chave em um circuito.

Existem dois tipos principais de polarização de um transistor BJT: polarização fixa e polarização auto-bias. Vamos descrever brevemente ambos os tipos:

• Polarização fixa: neste método, um circuito de polarização é projetado com resistores de polarização fixos. Esses resistores fornecem uma tensão adequada e constante na base do transistor, independentemente de qualquer variação da corrente de entrada ou tensão da fonte.
  A polarização fixa é simples e fácil de implementar, mas não é adequada para circuitos com grandes variações na temperatura ou nas características do transistor.
• Polarização auto-bias: neste método, um resistor de polarização é colocado em série com o transistor, e a queda de tensão nesse resistor é usada para polarizar a base do transistor. Essa abordagem é conhecida como polarização auto-bias, pois o circuito ajusta automaticamente a tensão de polarização na base para compensar as variações na corrente de entrada ou na tensão da fonte.
  A polarização auto-bias é mais adequada para circuitos que exigem estabilidade de polarização ao longo do tempo e com variações na temperatura ou nas características do transistor.

Correntes de polarização em um transistor NPN

Em geral, a polarização de um transistor BJT é importante para garantir a operação adequada do circuito e evitar a distorção do sinal de saída. A escolha do tipo de polarização depende do circuito específico e das suas exigências em termos de estabilidade, eficiência e faixa de operação.

O que é um gráfico I-V? O gráfico I-V de um transistor é uma representação gráfica da relação entre a corrente que flui através do transistor (I) e a tensão aplicada ao transistor (V). Esse gráfico é importante porque permite visualizar como o transistor irá se comportar em diferentes regiões de operação. Os transistores são geralmente classificados em três regiões de operação distintas, com base na polarização e na relação entre a tensão aplicada e a corrente que flui através dele. Essas regiões são conhecidas como: Região de corte (cutoff): Nessa região, o transistor está polarizado inversamente e não há fluxo de corrente através do dispositivo. Região ativa (active): Nessa região, o transistor está polarizado diretamente e permite que a corrente flua através dele. Essa região é a principal região de operação para os transistores em amplificadores e muitos outros circuitos. Região de saturação (saturation): Nessa região, o transistor está completamente ligado e a corrente através do dispositivo é limitada apenas pela carga externa. O gráfico I-V de um transistor mostra as curvas características de corrente e tensão para cada uma dessas regiões de operação, permitindo que os projetistas de circuitos avaliem e selecionem o dispositivo apropriado para uma determinada aplicação. O gráfico I-V também pode ser usado para determinar o ponto de operação ou ponto Q, que é o ponto no qual o transistor opera em um circuito específico. A escolha do ponto Q adequado é importante para garantir a operação correta e estável do circuito. Exemplo de gráfico I-V de um transistor BJT que mostra como a corrente do coletor varia em relação à tensão base-emissor: Gráfico I-V de um transistor de junção bipolar. Gerado com Python e biblioteca matplotlib. Neste exemplo, assumimos que temos uma fonte de alimentação de 5V, uma resistência do coletor de 470Ω e uma resistência da base de 10Ω. Geramos uma variação de tensão base-emissor de 0V a 0.7V, com 100 pontos. O parâmetro beta (β), também conhecido como ganho de corrente do transistor BJT, é um valor que depende das características do transistor e que precisa ser especificado para realizar o cálculo da corrente do coletor. Observe que também definimos a tensão térmica Vt com um valor típico de 0.026V para um transistor de silício. Em seguida, calculamos a corrente do coletor (Ic) usando a equação básica da lei de Ohm e a equação do modelo de Ebers-Moll para um transistor BJT. A equação assume que a corrente de coletor é igual à corrente de base multiplicada pelo ganho de corrente (beta) e adiciona a queda de tensão da resistência do coletor e da resistência da base. O código em Python para gerar o gráfico acima pode ser encontrado no Github da Bóson Treinamentos.

É isso aí! Neste artigo fiz uma breve (sim, breve!) introdução ao estudo de um dos componentes eletrônicos mais importantes já desenvolvido, o transistor. Nas próximas lições veremos como funciona esse componente com mais detalhes e como construir circuitos selecionados usando transistores e outros componentes.

O post O que é um Transistor em Eletrônica apareceu primeiro em Bóson Treinamentos em Ciência e Tecnologia.

Já abordamos em outros artigos dois componentes eletrônicos fundamentais na eletrônica: o Resistor e o Capacitor. Vamos falar agora sobre um terceiro componente, de igual importância, e que comumente é empregado na construção de circuitos variados juntamente com os outros componente já estudados: o Indutor.

Um indutor é um componente eletrônico passivo que armazena energia na forma de campo magnético. Ele é constituído por um fio enrolado em torno de um núcleo, que pode ser feito de ar, ferrite, pó de ferro, entre outros materiais.

Os indutores possuem várias aplicações na eletrônica, sendo mais comumente usado para filtragem de sinal, acoplamento de sinais entre circuitos, armazenamento de energia, além de outras funções em circuitos eletrônicos. Ele também pode ser usado em combinação com outros componentes eletrônicos, como capacitores e resistores, para formar circuitos conhecidos como filtros passivos, que são usados para eliminar ruídos ou filtrar sinais em uma faixa específica de frequência.

Os indutores são simbolizados geralmente pela letra L em um diagrama de circuito, que também representa a grandeza indutância, característica dos indutores.

Quem inventou os indutores?

A invenção dos indutores não foi atribuída a uma única pessoa. A ideia por trás do indutor é baseada nos princípios fundamentais da eletricidade e do magnetismo, que foram descobertos por vários cientistas ao longo do século XIX, incluindo André-Marie Ampère, Michael Faraday, Joseph Henry, entre outros.

Os primeiros indutores foram construídos usando fios enrolados em torno de núcleos de ferro, que foram usados para criar campos magnéticos e induzir correntes elétricas em outros fios. Esses dispositivos foram usados em circuitos telefônicos e de telegrafia no final do século XIX.

Desde então, a tecnologia dos indutores evoluiu significativamente, com novos materiais, designs e técnicas de fabricação sendo desenvolvidos para melhorar sua eficiência e desempenho.

Hoje, os indutores são amplamente utilizados em uma ampla variedade de dispositivos eletrônicos, desde circuitos de rádio e televisão até sistemas de energia elétrica em grande escala.

Como funciona um indutor?

Quando uma corrente elétrica passa pelo fio enrolado em torno do núcleo, um campo magnético é criado ao redor do indutor. Esse campo magnético é proporcional à corrente que passa pelo indutor e também depende do número de espiras (voltas) do fio e do material do núcleo. Quando a corrente elétrica é interrompida, o campo magnético criado pelo indutor desaparece gradualmente, gerando uma corrente elétrica na direção oposta à corrente original.

Campo magnético gerado por uma corrente que atravessa um fio condutor

Quanto maior o número de espiras do fio, maior será a intensidade do campo magnético gerado.

Quando a corrente elétrica é interrompida, o campo magnético criado pelo indutor começa a desaparecer gradualmente. Esse processo gera uma corrente elétrica na direção oposta à corrente original, que é conhecida como corrente induzida. Essa corrente é gerada devido à mudança no fluxo magnético que ocorre quando a corrente elétrica é interrompida.

Campo magnético gerado em uma bobina indutora

O que é indutância?

A indutância (L) é uma propriedade de um indutor que determina a capacidade do componente em armazenar energia em um campo magnético. Ela é medida em henries (H) e representa a relação entre a corrente elétrica que passa pelo indutor e a variação de fluxo magnético gerado.

Ela é influenciada por diversos fatores, incluindo o número de espiras do fio enrolado, o material do núcleo, o diâmetro do fio, a distância entre as espiras, entre outros. Quanto maior for a indutância de um indutor, maior será a energia armazenada em seu campo magnético quando uma corrente elétrica é aplicada, e mais lento será o seu comportamento frente a variações na corrente elétrica.

Trata-se de uma propriedade importante em eletrônica, pois ela determina como os indutores se comportam em circuitos elétricos. Em circuitos AC, a indutância pode ser usada para criar filtros de baixa ou alta frequência, e para bloquear sinais de corrente alternada em circuitos de corrente contínua.

Além disso, a indutância também é utilizada em transformadores, motores elétricos e geradores, que são fundamentais em diversos dispositivos e sistemas elétricos.

Que tipos de indutores existem?

Existem vários tipos de indutores que podem ser classificados de acordo com diversos critérios, como o material do núcleo, o formato, a aplicação, a frequência, entre outros. A seguir temos alguns exemplos dos principais tipos de indutores:

• Indutores com núcleo de ar: são indutores que não possuem núcleo magnético, e por isso têm uma menor indutância. Eles são comumente usados em circuitos de alta frequência, como em rádio-frequência e telecomunicações.
• Indutores com núcleo de ferrite: são indutores que possuem um núcleo de ferrite, um material ferromagnético que aumenta a indutância do componente. Eles são utilizados em diversos tipos de circuitos, desde fontes de alimentação até aplicações em telecomunicações.
• Indutores toroidais: são indutores que possuem um núcleo em formato de toroide, ou seja, um anel com um furo no meio. Eles são usados principalmente em circuitos de alta frequência e têm uma alta indutância.
• Indutores SMD: são indutores com montagem em superfície (Surface Mount Device), que podem ser soldados diretamente na placa de circuito impresso. Eles são comuns em dispositivos eletrônicos de pequeno porte, como smartphones e tablets.
• Transformadores: são indutores que possuem dois ou mais enrolamentos de fio e são usados para aumentar ou diminuir a tensão elétrica em um circuito. Eles são utilizados em diversos equipamentos eletrônicos, como fontes de alimentação e aparelhos de áudio.
• Bobinas de ignição: são indutores especiais que são usados em motores de combustão interna, como em automóveis e motocicletas. Elas transformam a tensão da bateria em alta tensão para a ignição da mistura ar-combustível na câmara do motor.

Um Transformador de Força típico, mostrando os enrolamentos primário e secundário

Além desses existem outros tipos de indutores para aplicações mais especializadas.

E o que é uma bobina?

Uma bobina é um componente eletrônico que consiste em um fio condutor enrolado em torno de um núcleo. O fio condutor pode ser feito de cobre, alumínio ou outro material condutor, enquanto o núcleo pode ser feito de ar, ferro, ferrite ou outro material.

As bobinas são usadas em uma ampla variedade de aplicações eletrônicas, incluindo em circuitos de filtro, osciladores, transformadores, indutores, eletroímãs e em muitos outros dispositivos.

Bobinas indutoras em formatos variados

Além disso, o uso de núcleos com diferentes materiais e formatos pode afetar a indutância da bobina, ou seja, sua capacidade de armazenar energia magnética. A indutância é uma propriedade fundamental das bobinas e é medida em henries (H).

Mas então, qual a diferença entre indutor e bobina?

Na eletrônica, os termos “indutor” e “bobina” são muitas vezes usados de forma intercambiável, mas em alguns contextos podem ter significados diferentes.

De forma geral, um indutor é um componente eletrônico que é projetado para armazenar energia em um campo magnético. Já uma bobina é um tipo específico de indutor que é construído enrolando um fio condutor em torno de um núcleo.

Dessa forma, uma bobina é um tipo de indutor, mas nem todo indutor é necessariamente uma bobina. Existem outros tipos de indutores que não utilizam um enrolamento em torno de um núcleo, como por exemplo, os indutores de toróide, que usam um anel de ferrite em vez de um núcleo cilíndrico.

Em resumo, a principal diferença entre um indutor e uma bobina é que a bobina é um tipo específico de indutor que utiliza um enrolamento em torno de um núcleo para armazenar energia magnética.

Quais são as aplicações dos indutores?

A capacidade de armazenar energia em um campo magnético é o que torna o indutor útil em circuitos eletrônicos. Eles podem ser usados em aplicações variadas, como filtragem de sinal, acoplamento de sinais entre circuitos, armazenamento de energia, além de outras funções em circuitos eletrônicos.

Os indutores também podem ser usado em combinação com outros componentes eletrônicos, como capacitores e resistores, para formar circuitos conhecidos como filtros passivos, que são usados para eliminar ruídos ou filtrar sinais em uma faixa específica de frequência.

O que é um transformador?

Um transformador é um dispositivo elétrico usado para transferir energia elétrica entre dois ou mais circuitos por meio de campos eletromagnéticos. Ele é composto por duas ou mais bobinas de fio enroladas em torno de um núcleo ferromagnético. As bobinas são chamadas de enrolamento primário e enrolamento secundário.

Quando uma corrente alternada é aplicada ao enrolamento primário, ela produz um campo magnético que induz uma corrente elétrica no enrolamento secundário. A magnitude da tensão induzida no enrolamento secundário é determinada pela relação entre o número de voltas do enrolamento primário e o número de voltas do enrolamento secundário.

Os transformadores são amplamente utilizados em eletrônica e em sistemas de distribuição de energia elétrica. Eles são usados para aumentar ou diminuir a tensão da corrente elétrica, permitindo que ela seja transmitida com maior eficiência através de cabos e linhas de transmissão. Além disso, os transformadores são usados em diversos dispositivos eletrônicos, como fontes de alimentação, carregadores de bateria, amplificadores de áudio e muitos outros.

Simbologia

A figura a seguir mostra o símbolo básico de um indutor simples (uma bobina enrolada em núcleo de ar):

Símbolo de um indutor – bobina

Referências

• Platt. C. Encyclopedia of Electronic Components Vol. 01, Ed. Makermedia
• Scherz P., Monk S., Practical Electronics for Inventors 3. Ed., Editora McGraw-Hill.

Próximo: Associação em série e paralelo de indutores

Quer aprender tudo sobre Eletrônica? Minha dica é o livro Eletrônica – Para Autodidatas, Estudantes e Técnicos – 2ª Edição, de Gabriel Torres, que você pode adquirir em formato digital com preço promocional clicando na imagem a seguir:

O post O que é um Indutor apareceu primeiro em Bóson Treinamentos em Ciência e Tecnologia.

A eletrônica é um campo de estudo que se preocupa com o uso de elétrons e seus efeitos em dispositivos, sistemas e circuitos eletrônicos. A eletricidade é uma das principais fontes de energia para dispositivos eletrônicos, e sua forma de transmissão pode ser tanto corrente alternada (CA) quanto corrente contínua (CC).

Apesar de ambas serem usadas em muitos dispositivos eletrônicos, elas possuem diferenças significativas em suas características e aplicações.

Neste artigo, vou explorar as diferenças entre a corrente alternada e a corrente contínua em eletrônica, abordando suas características, aplicações e vantagens e desvantagens de cada uma.

O que é Corrente Contínua

A corrente contínua (CC ou DC, em inglês) é um tipo de corrente elétrica que flui sempre em uma direção constante. Isso significa que os elétrons se movem em uma direção constante, ao contrário da corrente alternada (CA ou AC, em inglês), em que os elétrons mudam de direção periodicamente.

A corrente contínua é utilizada em muitos dispositivos eletrônicos, como baterias, fontes de alimentação e circuitos de controle, e é geralmente considerada mais estável do que a corrente alternada. Ela pode ser gerada por meio de diversas técnicas, como a conversão de corrente alternada em corrente contínua por meio de retificadores, ou por meio da utilização de células solares.

Gráfico da Corrente Contínua.
Gerado com Python e biblioteca matplotlib.

Exemplos de geradores de corrente contínua

Alguns exemplos de geradores de corrente contínua incluem:

• Baterias: As baterias são uma das formas mais comuns de gerar corrente contínua. Elas podem ser recarregáveis ou não recarregáveis, e são utilizadas em uma ampla variedade de dispositivos eletrônicos, desde lanternas e brinquedos até laptops e carros elétricos.
• Dínamos: Dispositivo mecânico utilizado para gerar energia elétrica a partir da conversão de energia mecânica em energia elétrica. Ele é composto por um rotor giratório, que geralmente é conectado a um eixo, e um estator estacionário, que é composto por bobinas de fio de cobre.
  Quando o rotor gira, ele cria um campo magnético variável que induz uma corrente elétrica nas bobinas do estator.
• Célula Solar: Dispositivo que converte a energia da luz em energia elétrica. Também conhecida como célula fotovoltaica, a célula solar é feita de materiais semicondutores, como silício, que absorvem a luz e liberam elétrons. Esses elétrons são coletados por fios conectados à célula solar, formando uma corrente elétrica.
  São usadas para gerar eletricidade em aplicações que vão desde pequenos dispositivos eletrônicos até grandes usinas solares. Trata-se de uma fonte de energia limpa e renovável, já que não emite poluentes e não produz resíduos.

Conjunto de baterias alcalinas

Onde a Corrente Contínua é utilizada

A eletricidade, na forma de corrente contínua, é empregada diretamente em muitas aplicações de importância, como por exemplo:

• Controle Remoto de TVs e aparelhos de som
• Lanternas
• Smartphones
• Veículos elétricos e híbridos
• Microcontroladores, como o Arduino
• Smart TVs (alimentadas com CA, que é convertida para CC)

entre outros.

O que é Corrente Alternada

A Corrente Alternada (CA) é um tipo de corrente elétrica que muda de direção de forma periódica. Ela é caracterizada por uma variação constante no tempo e é comumente utilizada para a transmissão e distribuição de energia elétrica em redes de energia.

Esse tipo de corrente elétrica é produzida em geradores elétricos que consistem em um rotor giratório e um estator estacionário. A mudança na direção da corrente elétrica é produzida pela variação do campo magnético em torno do estator.

A frequência da corrente alternada é medida em Hertz (Hz), que é o número de ciclos completos da corrente elétrica que ocorrem por segundo.

No Brasil, a corrente alternada tem uma frequência padrão de 60 Hz e uma tensão de 127 ou 220 volts, dependendo da região. A corrente alternada é amplamente utilizada em aparelhos domésticos, industriais e comerciais, como ar-condicionado, geladeiras, computadores, motores elétricos e muitos outros dispositivos elétricos.

Gráfico da Corrente Alternada – um ciclo completo.
Gerado com Python e biblioteca matplotlib.

Exemplos de geradores de corrente alternada

Alguns exemplos de geradores de corrente alternada são:

• Geradores de usinas hidrelétricas – Tipo de gerador muito comum no Brasil que utiliza a energia cinética da água (em usinas hidrelétricas) para girar as turbinas e produzir energia elétrica de corrente alternada.
• Geradores de usinas termelétricas – Esses geradores usam a energia térmica gerada pela queima de combustíveis fósseis, como carvão, óleo ou gás natural, para aquecer água e produzir vapor. O vapor é então usado para girar as turbinas que geram energia elétrica de corrente alternada.
• Geradores eólicos – Usam a energia cinética do vento para girar as pás das turbinas e produzir energia elétrica de corrente alternada.
• Geradores de turbinas a gás – Empregam a energia térmica gerada pela combustão de gás natural ou outros combustíveis para girar as turbinas e produzir energia elétrica de corrente alternada.
• Geradores de automóveis – Os alternadores de automóveis são exemplos de geradores de corrente alternada que convertem a energia mecânica do motor em energia elétrica de corrente alternada para carregar a bateria e alimentar os sistemas elétricos do veículo.

Onde a Corrente Alternada é utilizada

Já a corrente alternada é empregada diretamente em diversas outras aplicações, como por exemplo:

• Transmissão de energia para as redes elétricas residencial e industrial
• Motores elétricos de alta potência
• Chuveiros elétricos
• Ferro de passar e secador de cabelos
• Refrigeradores
• Alimentação de equipamentos que funcionam com CC, por meio de retificação (conversão de CA para CC)

entre outros.

Diferenças entre CA e CC

A principal diferença entre corrente alternada (AC) e corrente contínua (DC) é a direção do fluxo de elétrons. Na corrente alternada, os elétrons mudam de direção periodicamente, enquanto na corrente contínua eles fluem sempre em uma direção.

A corrente alternada é usada para transportar energia elétrica de grandes centrais geradoras para casas e edifícios. A eletricidade gerada é transmitida através de fios de alta tensão para minimizar perdas de energia, e depois transformada em tensões menores antes de ser usada. A corrente alternada também é usada em dispositivos elétricos que exigem uma corrente que muda de direção, como motores elétricos.

Já a corrente contínua é usada em eletrônica, telecomunicações e tecnologia da informação, pois é mais fácil de controlar e fornece energia mais estável. A corrente contínua é gerada por baterias e células solares, e é usada em dispositivos eletrônicos como smartphones, laptops e outros dispositivos portáteis.

Gráfico comparativo entre corrente alternada e corrente contínua.
Gerado com Python e biblioteca matplotlib.

Vantagens e desvantagens da corrente alternada e da corrente contínua

A corrente alternada (CA) e a corrente contínua (CC) têm vantagens e desvantagens distintas, que dependem do tipo de aplicação para a qual são utilizadas. Aqui estão algumas das principais vantagens e desvantagens de cada uma:

Vantagens da corrente alternada:

• A CA é mais eficiente em termos de transmissão de energia de longa distância, pois pode ser transmitida a uma tensão mais alta do que a CC.
• Ela pode ser facilmente transformada em diferentes níveis de tensão usando um transformador, o que é útil em aplicações como fornecimento de energia elétrica para residências e empresas.
• Os geradores de CA são mais simples e mais baratos de produzir do que os geradores de CC.

Desvantagens da corrente alternada:

• A CA é menos eficiente em termos de armazenamento de energia em baterias do que a CC.
• Também pode ser perigosa em aplicações de alta tensão, pois pode causar descargas elétricas e arcos elétricos.
• Além disso, a corrente alternada pode ser mais difícil de controlar do que a corrente contínua em algumas aplicações.

Vantagens da corrente contínua:

• A corrente contínua é mais eficiente em termos de armazenamento de energia em baterias do que a alternada.
• Ela é mais fácil de controlar em aplicações eletrônicas, pois sua polaridade não muda.
• No geral, a corrente contínua é mais segura em aplicações de baixa tensão do que a corrente alternada.

Desvantagens da corrente contínua:

• Ela não é eficiente para transmissão de energia elétrica em longas distâncias, pois perde energia no caminho.
• Também pode ser mais difícil e mais cara de transformar em diferentes níveis de tensão do que a CA.
• Os geradores de CC são mais complexos e mais caros de produzir do que os geradores de CA.

Retificação de CA

Retificação de corrente alternada é o processo de conversão de tensão AC em tensão DC (corrente contínua), para alimentação de circuitos que somente funcionam com este tipo de corrente, como circuitos baseados em semicondutores.

Existem dois tipos principais de retificadores: retificador de meia onda e retificador de onda completa.

Em um retificador de meia onda, apenas metade da forma de onda CA passa, enquanto a outra metade é bloqueada. Isso é obtido usando um diodo semicondutor, que permite apenas que a corrente flua em uma direção.

Quando o semiciclo da corrente alternada é positivo, o diodo conduz e a corrente flui através do circuito. Quando o semiciclo é negativo, o diodo bloqueia o fluxo de corrente. A saída de um retificador de meia onda é uma tensão CC com uma forma de onda pulsante que sobe e desce com os picos positivos da forma de onda CA.

Um retificador de onda completa, por outro lado, permite que ambas as metades da forma de onda CA sejam usadas. Isso é obtido usando quatro diodos dispostos em uma configuração específica, como por exemplo uma ponte de diodos.

A tensão CA de entrada é aplicada em dois diodos, enquanto a tensão CC de saída é aplicada nos outros dois diodos. O resultado é uma tensão CC com uma forma de onda mais suave que se aproxima muito de uma corrente contínua pura.

Diagrama esquemático de um circuito retificador de onda completa com ponte de diodos.

A retificação é usada em muitos dispositivos eletrônicos, incluindo fontes de alimentação para equipamentos eletrônicos e carregadores de bateria. O processo de retificação é essencial nesses dispositivos, pois permite a conversão da energia alternada em tensão contínua que pode ser usada para alimentar esses dispositivos.

Em suma, o objetivo do processo de retificação é converter a tensão alternada, que muda de polaridade periodicamente, em uma tensão contínua unidirecional, que flui em apenas uma direção.

Resumo

Em resumo, a diferença fundamental entre corrente alternada e corrente contínua é a direção do fluxo de elétrons. A corrente alternada é usada para transportar energia elétrica em longas distâncias, enquanto a corrente contínua é usada em dispositivos eletrônicos e sistemas de controle.

O post Curso de Eletrônica – Corrente Alternada e Corrente Contínua apareceu primeiro em Bóson Treinamentos em Ciência e Tecnologia.

Temos aqui três conceitos de eletricidade que comumente causam confusão aos estudantes de eletrônica e disciplinas correlatas: Resistência Elétrica, Reatância e Impedância. Os três conceitos se referem à oposição oferecida em um circuito ou componente à passagem da corrente elétrica, mas eles ocorrem em situações distintas, com efeitos diferentes, e aplicações muito interessantes na construção de circuitos eletrônicos.

Sendo assim, qual a diferença entre resistência, reatância e impedância? É a essa pergunta que responderemos neste artigo.

Começamos definindo sucintamente cada um dos conceitos apresentados.

O que é Resistência Elétrica

Em um material condutor qualquer, os elétrons livres colidem frequentemente com outros elétrons, íons e impurezas dentro da grade cristalina do material, o que limita seu movimento pelo condutor – há uma “resistência” a esse deslocamento de cargas.

Desta forma, definimos a resistência elétrica como a “dificuldade oferecida por um condutor à passagem da corrente elétrica“.

A resistência é medida em ohms (em homenagem ao físico Georg Simon Ohm) e é representada pela letra R. Trata-se de uma medida da oposição que um material apresenta ao fluxo de corrente elétrica contínua (DC). A resistência elétrica depende das características físicas do material, como a geometria, a temperatura e a composição química.

Se soubermos os valores de tensão e corrente elétrica podemos calcular facilmente a resistência elétrica em um circuito usando a fórmula da Lei de Ohm:

U = R x I

Onde:

• U é a tensão elétrica, em Volts
• R é a resistência, em ohms
• I é a corrente elétrica, em ampères.

Resistor, componente que apresenta resistência elétrica como característica.

O que é Reatância

A reatância (X) é uma resistência aparente à passagem de corrente alternada em um dispositivo. Assim, trata-se de uma oposição à passagem da corrente elétrica oferecida por um componente como um indutor (bobina) ou um capacitor, sem a dissipação de energia.

A reatância capacitiva é a oposição que um capacitor apresenta à passagem de corrente elétrica alternada. Ela depende da capacitância do componente e da frequência da corrente alternada. A reatância capacitiva é representada pela sigla X_c.

Já a reatância indutiva é a oposição que uma bobina apresenta à passagem de corrente elétrica alternada. Ela depende da indutância do componente e da frequência da corrente alternada. A reatância indutiva é representada pela sigla X_l.

De forma análoga à resistência, a reatância é medida em ohms (Ω), e podemos calculá-la facilmente usando fórmulas que levam em conta a frequência da corrente alternada que atravessa o dispositivo e sua característica particular, seja ela a indutância ou a capacitância (ou ambas!).

Por exemplo, a reatância em um indutor, chamada de reatância indutiva, é calculada com a fórmula:

X_L = 2πfL

onde f é a frequência da corrente alternada em Hertz e L é a indutância do indutor em Henries.

E a reatância em um capacitor, chamada de reatância capacitiva, pode ser calculada com:

X_C = 1/(2πfC)

onde f é a frequência da corrente alternada em Hertz e C é a capacitância do capacitor em Farads.

Circuito contendo um indutor e, consequentemente, que apresenta reatância indutiva

O que é Impedância

E quanto à impedância?

A impedância é uma medida da oposição total que um circuito elétrico ou eletrônico apresenta à passagem de corrente alternada (AC). É uma propriedade elétrica que leva em consideração a resistência elétrica, a reatância capacitiva e a reatância indutiva de um circuito.

Trata-se de é uma propriedade importante em circuitos de corrente alternada, pois determina a quantidade de corrente elétrica que pode fluir pelo circuito. Quanto maior a impedância, menor a corrente elétrica que pode passar pelo circuito. A impedância é medida em ohms e é representada pela letra Z. 

A impedância também é importante para o cálculo de potência em circuitos de corrente alternada, pois a potência elétrica é igual ao quadrado da corrente elétrica multiplicado pela impedância. Isso significa que, em um circuito com alta impedância, é possível ter uma potência elétrica significativa, mesmo com uma corrente elétrica relativamente baixa.

Em resumo, a impedância é uma medida da oposição que um circuito elétrico ou eletrônico apresenta à passagem de corrente elétrica alternada. É uma propriedade que leva em consideração a resistência elétrica, a reatância capacitiva e a reatância indutiva de um circuito e é importante para determinar a quantidade de corrente elétrica que pode fluir pelo circuito e para o cálculo de potência em circuitos de corrente alternada.

Como calcular a impedância em um circuito?

O cálculo da impedância de um circuito elétrico ou eletrônico depende das características dos componentes presentes no circuito. A impedância é uma propriedade que leva em consideração a resistência elétrica, a reatância capacitiva e a reatância indutiva do circuito.

Para calcular a impedância de um circuito em série, é necessário seguir os seguintes passos:

1. Identifique todos os componentes presentes no circuito, incluindo resistores, capacitores e indutores.
2. Calcule a resistência elétrica total do circuito, somando todas as resistências presentes no circuito. Se houver um resistor em série com um capacitor ou um indutor, a resistência equivalente será a soma da resistência e da reatância do componente.
3. Calcule a reatância capacitiva do circuito, utilizando a fórmula X_C = 1/(2πfC), onde f é a frequência da corrente alternada em Hertz e C é a capacitância do capacitor em Farads.
4. Calcule a reatância indutiva do circuito, utilizando a fórmula X_L = 2πfL, onde f é a frequência da corrente alternada em Hertz (Hz) e L é a indutância do indutor em Henries (H).
5. Calcule a impedância total do circuito, utilizando a fórmula Z = √(R² + (X_L – X_c)²), onde R é a resistência elétrica total do circuito, X_l é a reatância indutiva do circuito e X_c é a reatância capacitiva do circuito. Esta fórmula é para um circuito em série. A fórmula da impedância varia dependendo dos elementos presentes no circuito, e da forma como estão interligados.

O Alto-falante é um componente que apresenta impedância característica.

Após calcular a impedância total do circuito, é possível determinar a quantidade de corrente elétrica que pode fluir pelo circuito e a quantidade de potência elétrica que pode ser dissipada pelos componentes. Esse cálculo é fundamental para o projeto e análise de circuitos elétricos e eletrônicos.

Exemplo

Vamos resolver um exercício bem simples relacionado á impedância de um circuito.

Um gerador de corrente alternada com frequência de 100 Hz alimenta um circuito que possui um capacitor de 50μF, uma bobina de 1H e um resistor de 100 Ω ligados em série.

Calcule a impedância desse circuito.

Circuito RLC em série

Resolução

Assim, temos que:

Portanto, a impedância total do circuito apresentado é de 604,79 Ω.

Resumo

Em resumo, enquanto a resistência elétrica é a oposição que um material apresenta ao fluxo de corrente elétrica contínua (DC), a reatância é a oposição que um componente apresenta ao fluxo de corrente elétrica alternada (AC).

A reatância capacitiva é a oposição que um capacitor apresenta à corrente alternada e a reatância indutiva é a oposição que uma bobina apresenta à corrente alternada.

Já a impedância é uma medida total da oposição que um circuito elétrico ou eletrônico apresenta à passagem de corrente elétrica alternada e leva em consideração tanto a resistência elétrica quanto a reatância capacitiva e a reatância indutiva.

Referências

Scherz P., Monk S. Practical Electronics for Inventors 3. Ed. Editora McGraw-Hill

O post Qual a diferença entre Impedância, Resistência e Reatância em Eletrônica? apareceu primeiro em Bóson Treinamentos em Ciência e Tecnologia.

Um display de LEDs é um componente utilizado para exibir informação em um painel por meio do emprego de múltiplos segmentos de LEDs que emitem luz, acionados por tensões entre 2 e 5VCC geralmente.

Esse tipo de display pode exibir caracteres alfanuméricos, apenas números, ou ainda símbolos, além de formas geométricas e pontos em alguns modelos.

O tipo de display de LED mais simples é o Display de Sete Segmentos que, como o próprio nome diz, é composto por sete segmentos (LEDs) que podem ser acionados individualmente; geralmente, há também um oitavo segmento, que aciona um LED para representação de um ponto decimal.

A figura a seguir mostra um display de sete segmentos típico, que possui também um LED extra para representar o ponto decimal:

Figura 01 – Display de LED de Sete Segmentos

Neste tutorial vou mostrar como acionar um display de 7 segmentos típico, criando um contador numérico de 0 a 9, usando o Arduino.

Diagrama esquemático

Na figura a seguir temos o diagrama esquemático do circuito que vamos utilizar:

Lista de componentes

Precisaremos dos seguintes componentes para elaborar o circuito:

• 1 Arduino Uno (ou Mega)
• 8 Resistores de 220Ω
• 1 Display de LED de sete segmentos, catodo comum (pode ser utilizado anodo comum, porém deverão ser feitas alterações simples no circuito e no código)
• Matriz de contatos
• Fios (jumpers) diversos.

Código do sketch

Abaixo temos o código do programa que será executado neste circuito:

// Matriz de bits para representar os números de 0 a 9:
int numero[11][8] = { // 11 linhas, 8 colunas
 { 1,1,1,1,1,1,0,0 }, //0
 { 0,1,1,0,0,0,0,0 }, //1
 { 1,1,0,1,1,0,1,0 }, //2
 { 1,1,1,1,0,0,1,0 }, //3
 { 0,1,1,0,0,1,1,0 }, //4
 { 1,0,1,1,0,1,1,0 }, //5
 { 0,0,1,1,1,1,1,0 }, //6
 { 1,1,1,0,0,0,0,0 }, //7
 { 1,1,1,1,1,1,1,0 }, //8
 { 1,1,1,0,0,1,1,0 }, //9
 { 0,0,0,0,0,0,0,1 } //ponto decimal
};

// Array de configuração dos pinos digitais associados a cada segmento:
const int segmentos[8] = { 2,3,4,5,6,7,8,9 };
// 2 = segmento a
// 3 = segmento b
// 4 = segmento c
// 5 = segmento d
// 6 = segmento e
// 7 = segmento f
// 8 = segmento g
// 9 = ponto decimal

void setup() {
 // Configurar os pinos de cada segmento para saída:
 for (int i = 0; i <= 7; i++) {
   pinMode(segmentos[i], OUTPUT);
 }
}

void loop() {
 // Displays de catodo comum: acendem com valor 1 nos pinos digitais
 // chamar função mostraNumero, que exibe os números em sequência a cada 0,5 segundo (500ms):
 for (int i = 0; i <=10; i++) {
   mostraNumero(i);
   delay(500);
 }
}
// Função mostraNumero, que acende os LEDs correspondentes para exibir os números:
void mostraNumero(int valor) { // valor é a linha (número a mostrar)
   int pino = 2; // começar contagem no pino 2
   for (int i = 0; i < 8; i++) {
       digitalWrite(pino, numero[valor][i]); // fixa na linha e aciona os bits de cada coluna (0 ou 1)
       pino++;
   }
}

Funcionamento do Código

Matriz de Bits

A primeira parte do código é uma matriz chamada numero. Essa matriz é usada para representar os números de 0 a 9 e um ponto decimal (usando o último elemento da matriz). A matriz é uma matriz bidimensional com 11 linhas e 8 colunas, na qual cada linha representa um dígito (0 a 9 e o ponto decimal, com 8 bits), e cada coluna representa um segmento do display de 7 segmentos.

Sendo assim, cada elemento da matriz (numero[i][j]) é um valor binário (0 ou 1) que determina se um determinado segmento do display deve estar aceso (1) ou apagado (0) para exibir o número correspondente.

Configuração dos Pinos

Na sequência temos a configuração dos pinos digitais associados a cada segmento do display de 7 segmentos, usando um array de números. Os pinos serão configurados como saída usando a função pinMode na função setup().

Função setup()

Dentro da função setup(), todos os pinos digitais associados aos segmentos são configurados como saída, para que seja possível controlá-los.

Função loop()

A função loop() é onde o programa principal é executado continuamente. Nesse caso, ele exibe os números de 0 a 9 e o ponto decimal em sequência a cada 500 milissegundos (0,5 segundos). Isso é feito chamando a função mostraNumero(i) em um loop for que varia de 0 a 10.

Função mostraNumero(int valor)

Esta função recebe um valor inteiro que representa o número que você deseja exibir. O valor é usado como índice para acessar a matriz numero e determinar quais segmentos do display de 7 segmentos devem ser acesos ou apagados para exibir o número correspondente.

O loop for dentro da função mostraNumero percorre cada coluna da matriz numero (cada segmento do display) e usa a função digitalWrite para definir o estado (ligado ou desligado) de cada segmento com base nos valores na matriz numero.

Visualização

Veja o circuito montado em ação, realizando a contagem de números de 0 a 9 (e o ponto decimal também):

Arduino

Se preferir, assista a um vídeo que mostra os procedimentos descritos em ação:

É isso aí! Nos próximos tutoriais vamos explorar mais a fundo o uso de displays de sete segmentos, incluindo displays de dois ou mais dígitos, e também o uso de bibliotecas do Arduino para esse componente.

Até!

O post Como usar um display de LED de sete segmentos com Arduino apareceu primeiro em Bóson Treinamentos em Ciência e Tecnologia.

Em nosso projeto anterior com Arduino, mostramos como é possível controlar a velocidade de um motor DC usando a técnica de PWM (Pulse Width Modulation). Agora, vamos mostrar como controlar a direção de rotação do motor, função extremamente importante, por exemplo, para controlar a direção de movimentação de um robô ou veículo qualquer.

Para tal, utilizaremos um circuito especializado chamado de “Ponte H“. A figura a seguir mostra a operação básica de uma ponte H:

Operação básica de uma ponte H Imagem: Wikimedia Commons

Uma ponte H possui quatro modos de operação:

• Aberto: O motor não gira (motor desligado)
• Freio: Motor não gira (parado)
• Para frente: Motor gira em uma direção
• Para trás: Motor gira na direção oposta.

Neste projeto usaremos o chip L293D, que consiste em duas pontes H full (quatro half bridges).

Lista de materiais

• 1 Arduino (Uno, Mega, etc)
• 1 Motor DC
• 1 chip L293D (ponte H)
• 1 Fonte de alimentação entre 4,5 e 36V para o motor
• Matriz de contatos
• Fios diversos

Diagrama esquemático do circuito

A seguir temos o diagrama esquemático do circuito a ser montado:

Visão do circuito

A figura a seguir ilustra a conexão entre os componentes em uma matriz de contatos (breadboard):

Código-fonte do sketch

A seguir temos o código-fonte utilizado no projeto para que o motor gire para um lado e depois para outro:

const int HABILITA = 11;
int Pino1A = 8;
int Pino2A = 7;
void setup() {
  pinMode(HABILITA, OUTPUT);
  pinMode(Pino1A, OUTPUT);
  pinMode(Pino2A, OUTPUT);
  digitalWrite(HABILITA, LOW);
}
void loop() {
  digitalWrite(Pino1A, HIGH);
  digitalWrite(Pino2A, LOW);
  digitalWrite(HABILITA, HIGH);
  delay(3000);
  digitalWrite(HABILITA, LOW);
  delay(2000);
  digitalWrite(Pino1A, LOW);
  digitalWrite(Pino2A, HIGH);
  digitalWrite(HABILITA, HIGH);
  delay(3000);
  digitalWrite(HABILITA, LOW);
  delay(2000);
}

Começamos criando uma constante de nome HABILITA e atribuindo-lhe o valor 11, correspondente ao pino do Arduino conectado ao pino 1 do L293D (habilita os canais 1 e 2 do controlador H).

Na sequência, criamos duas variáveis, Pino1A e Pino2A, que corresponderão aos pinos 8 e 7, onde o motor será conectado.

Na função de setup() configuramos os três pinos para saída (OUTPUT).

Na função principal de loop() fazemos uso da função digitalWrite() para ativar ou desativar o sinal nos pinos de controle do motor.

Quando o Pino1A está em nível alto e o Pino2A em nível baixo, o motor irá girar em uma direção; invertendo os níveis lógicos, o motor gira na direção oposta.

O pino HABILITA recebe nível lógico alto ou baixo quando queremos ativar ou desativar o circuito, respectivamente. Esse pino deve ser colocado em nível HIGH apenas após termos configurado o nível lógico nos pinos do motor.

Também usamos a função delay() para ajustar o tempo em que o motor fica girando em cada direção, ou parado.

É isso aí! Em nosso próximo projeto vamos utilizar um shield de motor para controlar a direção e velocidade de rotação de motores DC.

Até!

Anterior: Controlando a velocidade de rotação de um motor DC com Arduino

O post Controlando direção de rotação de um motor DC com Arduino e Ponte H apareceu primeiro em Bóson Treinamentos em Ciência e Tecnologia.

Os computadores e equipamentos eletrônicos (e as pessoas também!) usam sistemas para representar números, chamados de Sistemas de Numeração. Todo sistema de numeração possui duas características básicas:

• Cada dígito em um número possui um valor posicional, que depende do sistema de numeração empregado (por exemplo, em um sistema decimal, o valor é uma potência de 10);
• Cada sistema possui um conjunto de valores que são válidos em seu domínio para representação numérica. Esses valores válidos são denominados Coeficientes. Por exemplo, no sistema base 10 (decimal), os valores válidos são: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 e 9.

Vejamos um exemplo de um número no sistema decimal de numeração: o número 6754. Vamos representá-lo como 6754₁₀ – o número 10 subscrito indica a base na qual o número está sendo representado (no caso, base 10). Esse número pode ser decomposto da seguinte forma:

6×10³ + 7×10² + 5×10¹ + 4×10⁰ 

6000 + 700 + 50 + 4 = 6754

Note que cada dígito possui um valor que depende de sua posição dentro do número. O dígito 7, por exemplo, vale na verdade 700, pois está na posição 03 (contando da direita para a esquerda, sempre), o que significa que seu valor é, na verdade, 7 vezes a base 10 elevada ao quadrado (terceira posição, começando a contagem da posição zero).

E desta forma podemos representar e decompor todos os números conhecidos no sistema decimal. Porém, os computadores e outros equipamentos e dispositivos eletrônicos não trabalham geralmente com o sistema decimal de numeração, que é reservado para nós, humanos; outros sistemas são empregados por esses equipamentos, como os que estudaremos a seguir.

Sistema Binário de Numeração

Ou base 2. O sistema binário é a linguagem natural dos computadores e dispositivos digitais, e consiste em apenas dois valores distintos (dígitos): o e 1. Chamamos a esses valores de “bits”, onde “bit” é a contração das palavras “Binary Digit”, ou dígito binário.

O sistema binário também é posicional, com seus valores sendo potências de 2, e o conjunto de valores válidos no sistema compreende os dígitos 0 e 1.

Vejamos um exemplo de um número binário:

1010_2.

Para que não haja confusão entre números representados no sistema decimal e números binários, usamos o índice 2 subscrito para indicar o sistema base 2. De outra forma, não saberíamos se o número em questão é um valor binário ou se é a representação do valor mil e dez no sistema decimal.

Vamos decompor esse número binário e descobrir seu valor equivalente no sistema decimal:

8 + 0+ 2 + 0 = (10)₁₀

Portanto, o número binário 1010₂ (lê-se “um zero um zero”) equivale ao número decimal 10 (dez). Veremos mais sobre conversões de base adiante no curso.

Cada posição em um número binário é um bit. Assim, um número binário como 110110₂  é um número de seis bits, pois possui seis posições (dígitos) binários. Se tivermos um número com, por exemplo, quatro bits, poderemos representar os valores de zero até 1111₂  que equivale a 15 no sistema decimal. Ou seja, com 4 bits podemos representar 16 números distintos (de 0 a 15), pois 2⁴ = 16.

Assim, com n bits podemos efetuar a contagem de 2ⁿ números distintos. E o valor máximo da contagem será sempre 2ⁿ-1, pois a contagem se inicia em zero.

No geral, em eletrônica, usamos dígitos binários para representar dois níveis de tensão elétrica: nível alto e nível baixo, representados respectivamente pelos bits 1 e 0.

Agrupando bits

A memória nos computadores armazena os números binários em valores múltiplos de 8 bits (2³). Desta forma, chamamos um número de 8 bits de Byte, um número de 16 bits de Half Word e um número de 32 bits, Word. Podemos também atribuir um nome a um agrupamento de 4 bits: Nibble.

Sistema Hexadecimal

O sistema binário é altamente eficiente para uso em dispositivos digitais, mas pode ser complexo para nós, humanos, no quesito inteligibilidade. Para simplificar o trabalho com valores binários, podemos usar um sistema numérico relacionado chamado de Sistema Hexadecimal, o qual usa a base 16 (2⁴), ou seja, 16 dígitos para representar os números.

Os coeficientes válidos no sistema hexadecimal de numeração são:

0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F

Usamos os algarismos de 0 a 9 e as letras do alfabeto latino da A a F para representar os valores numéricos de 0 a 15.

Representação no Sistema Hexadecimal

Podemos representar os números hexadecimais de duas formas principais:

(hhhh)₁₆ ou 0xhhhh

Exemplo: 0xA23E ⇔(A23E)₁₆

Decompondo esse valor teremos:

Portanto: A23E₁₆ = 40960 + 512 + 48 + 14 = 41534₁₀

Veja que para o dígito A usamos o valor 10 no cálculo, e para o dígito E usamos o valor 14. Mais à frente temos uma tabela de equivalência de todos os valores decimais, hexadecimais e binários (até 4 bits).

Usamos a notação hexadecimal para representar, entre outros:

• Números em geral
• Endereços de memória
• Conteúdo de registradores ou da memória (valores armazenados em si).
• Códigos de cores RGB

O uso do sistema hexadecimal simplifica muito a representação de valores do sistema binário. Por exemplo, o número hexadecimal mostrado anteriormente, se representado em binário, ficaria assim:

A23E₁₆ ⇔ 1010001000111110₂ 

Um dígito hexadecimal equivale a um nibble (4 bits) do sistema binário. A tabela a seguir mostra um mapeamento entre valores decimais, binários e hexadecimais:

Na próxima lição vamos mostrar técnicas de conversão de bases numéricas, de modo que você será capaz de converter números entre os sistemas binário, decimal e hexadecimal. Até lá!.

O post Curso de Eletrônica Digital – Sistemas de Numeração apareceu primeiro em Bóson Treinamentos em Ciência e Tecnologia.

Vamos treinar cálculos que envolvam corrente elétrica, tensão elétrica e resistência? A seguir estão disponibilizados alguns exercícios sobre a Lei de Ohm – que você pode revisar clicando aqui – para que você possa estudar e treinar a resolução de problemas simples de eletricidade e eletrônica.

A Primeira Lei de Ohm define que a resistência de um material é uma razão entre a tensão aplicada sobre ele e a corrente elétrica resultante, originando a fórmula:

Onde R é a resistência, em ohms, U é a tensão elétrica, em volts, e I é a corrente elétrica, em ampères.

As respostas de cada exercício estão no final do artigo, juntamente com uma resolução passo-a-passo e comentada.

Bons estudos!

Exercício 01

Um resistor de 120 Ω é percorrido por uma corrente elétrica de 40 mA. Qual será o valor da tensão elétrica (ddp) entre os terminais desse componente?

1. 16 V
2. 1,2 V
3. 40 x 10-3 V
4. 0,333 V
5. 4,8 V

Exercício 02

Um resistor em um circuito, quando submetido a uma tensão elétrica de 110 V, é atravessado por uma corrente de intensidade igual a 16 A. Quando a corrente que o atravessa for igual a 10 A, a tensão, em volts, nos terminais do componente, será de:

1. 80 V
2. 68,75 V
3. 16,10 V
4. 14,54 V
5. 94,00 V

Exercício 03

Um resistor de resistência R, ao ser submetido a uma tensão elétrica U, passa a ser percorrido por uma corrente I. O valor da corrente elétrica neste circuito, se a tensão elétrica for o triplo do valor inicial e o resistor for trocado por um outro componente cuja resistência seja cinco vezes maior que a do componente original, será de:

1. 3I/2
2. 3I
3. I/6
4. 3I/5
5. 5I

Exercício 04

Considere o circuito a seguir:Qual será a corrente elétrica que atravessa a lâmpada LMP1, de acordo com os valores de tensão e resistência indicados no diagrama esquemático indicados?

Exercício 05

Determine a corrente elétrica que flui por um resistor de 100 kΩ quando ele é submetido a uma tensão elétrica de 220 V.

1. 0,2202 A
2. 100 A
3. 22000 nA
4. 0,0022 A
5. 22 mA

Exercício 06

Um fio de cobre, de 1,50 m de comprimento, é atravessado por uma corrente de 3A ao ser ligado a uma fonte de 18V.
Calcule a corrente que atravessa esse fio se ele tiver seu tamanho reduzido a 30 cm de comprimento.

Dica: lembre-se das regras que relacionam o diâmetro e o comprimento de um fio metálico com sua resistência elétrica (ôhmica).

Para revisar

Ficou confuso? Assista ao vídeo a seguir para rever o conceito da Lei de Ohm e ver exemplos resolvidos passo-a-passo:

Respostas

Exercício 01

Como U = R x I, temos que:

U = 120 Ω x 40 mA
U = 120 Ω x 0,040 A
 U= 4,8 V

Resposta: Alternativa ‘e’, 4,8 V

Exercício 02

Neste caso, U = 110 V e I = 16 A. Assim, a resistência do componente será de:

R = U / I =
R = 110 V / 16 A =
R = 6,875 Ω

Para este valor de resistência, quando a corrente que atravessa o componente for de 10 A, teremos:

U = R x I =
U = 6,875 Ω x 10 A =
U = 68,75 V

Resposta: Alternativa ‘b’, 68,75 V

Exercício 03

Temos que I = U / R. Assim, se triplicarmos a tensão elétrica e quintuplicarmos a resistência, teremos:

I_final = 3I_inicial / 5

Resposta: Alternativa ‘d’, 3I/5

Exercício 04

Aqui temos uma ddp de 24 V e uma resistência de 32 ohms. Para calcular a corrente elétrica que atravessa a lâmpada fazemos:

I = U / R
I = 24 V / 32 Ω
I = 0,75 A

Resposta: 0,75 A (ou 750 mA)

Exercício 05

Um resistor de 100 kΩ tem 100.000 Ω de resistência elétrica (o prefixo kilo- significa “vezes mil”). Com uma força eletromotriz de 220 V sendo aplicada sobre ele, a corrente que o atravessará será de:

I = U / R
I = 220 V / 100.000 Ω
I = 0,0022 A

O que equivale a 2,2 mA (basta multiplicar por mil para converter de A para mA).

Resposta: Alternativa ‘d’, 0,0022 A

Exercício 06

Aqui não precisamos aplicar a lei de Ohm para calcular a corrente. Basta lembrarmos que, se duplicamos o comprimento de um fio, sua resistência também duplica, e consequentemente, a corrente que o atravessa cai pela metade, visto que são grandezas inversamente proporcionais (quando a resistência aumenta, a corrente diminui, e vice-versa).

Neste exemplo o comprimento do fio cai de 1,5 m (150 cm) para 30 cm, que equivale a 0,3 m. Assim, o fio foi encurtado em:

1,5 m / 0,3 m = 5 vezes

Portanto, se o fio ficou 5 vezes mais curto, a corrente que o atravessa se tornará 5 vezes maior. Como a corrente inicial era de 3 A, teremos:

I_final = I_inicial x 5
I_final = 3 A x 5
I_final = 15 A

Resposta: 15A 

E aí, conseguiu acertar todos os exercícios sobre Lei de Ohm? Parabéns!

Caso ainda esteja em dúvidas, assista ao vídeo acima para revisar o conteúdo sobre Lei de Ohm em Eletrônica.

O post Exercícios sobre Lei de Ohm – Física e Curso de Eletrônica apareceu primeiro em Bóson Treinamentos em Ciência e Tecnologia.