Edição das 19h28min de 23 de novembro de 2023

Oficina: Instrumentação Eletrônica

Corrente Contínua e Corrente Alternada

Corrente Contínua

É caracterizada pelo fluxo contínuo da corrente elétrica em um condutor, sempre na mesma direção.

Exemplos:

Pilha AA: 1,5 V
Carregador USB: 5 V
Pilha 9V: 9 V
Bateria de um carro: 12 V

Corrente Alternada (CA)

É uma corrente elétrica cujo sentido oscila no tempo, com uma frequência constante, e apresenta uma forma onda senoidal.

Exemplos:

Baixa Tensão: Distribuição residencial COPEL

Monofásica: 127V (fase - neutro)
Bifásica: 220V (fase - fase)

Média Tensão: Distribuição Urbana

Trifásica: 13,8kV

Alta Tensão: Transmissão de Energia

Trifásica: 69kV a 500KV

RISCO DE CHOQUE ELÉTRICO!!!

Circuito elétrico

Um circuito elétrico básico é formado por uma fonte de tensão (como uma bateria), uma carga (ou resistência) e fios condutores. Nestes elementos, três grandezas elétricas estão envolvidas:

Tensão elétrica: Unidade Volts (V);
Corrente elétrica: Unidade Amperes (A);
Resistência elétrica: Unidade Ohms (Ω).

Circuito elétrico elementar

Lei de Ohm: Estabelece a relação entre tensão, corrente e resistência elétrica.

V = R . I

ou

R = V / I
I = V / R

Potência elétrica: A potência elétrica indica a quantidade de energia utilizada em um dado tempo em um circuito. Unidade Watts (W).

P = V . I

ou

P = V² / R
P = R . I²

Energia elétrica: A energia elétrica é a potência elétrica demandada por uma carga durante uma unidade de tempo.

As concessionárias de energia normalmente medem a energia elétrica em kWh. No caso, o consumo de 1 kWh significa que a carga com potência de 1 kW ligada durante 1 hora.

Exercícios

Determine a corrente elétrica que flui por um resistor de 1 kΩ quando ele é submetido a uma tensão de 5 V.
Suponha que um chuveiro elétrico tenha potência de 7.000 W e será alimentado por tensão de 220 V. Qual a corrente que irá circular pela resistência elétrica do chuveiro? Qual o valor da resistência do chuveiro? Qual o valor adequado para a corrente do disjuntor para proteger o chuveiro de sobre-correntes?
Se chuveiro acima fosse para tensão de 127 V, qual seria o valor da corrente elétrica.
Um curto circuito ocorre quando conectamos (involuntariamente ou acidentalmente) os terminais positivo e negativo de uma fonte de tensão. Qual o valor teórico que tende corrente resultante de um curto circuito, considerando que a resistência dos fios condutores é próxima de zero?
Explique porque num curto circuito temos aquecimento dos fios condutores, o que muitas vezes pode provocar incêndios.

Resistores

Resistores são dispositivos que se opõe a passagem de corrente elétrica. Uma das características dos resistores é transformar energia elétrica em energia térmica por meio do efeito Joule. Em circuitos eletrônicos são também utilizados para limitar a corrente elétrica em um trecho do circuito.

A resistência elétrica de um resistor é medida em Ohms (Ω).

Código de cores de resistores

A primeira e segunda faixa indicam a magnitude da resistência, com dois dígitos. A terceira faixa é o parâmetro multiplicador que deve ser multiplicado pela magnitude para obter o valor da resistência em Ohms (Ω). A quarta faixa indica a tolerância, normalmente Dourada (5%) ou Prata (%10).

No exemplo, as faixas vermelho e violeta indicam magnitude 27 e a faixa marrom indica multiplicador 1, resultando num resistor de 27 Ω e tolerância de 5% (pode variar entre 25,7 e 28,3).

Associação em série de resistores

Num circuito com resistores associados em série a corrente elétrica circula pelos resistores em sequência, portanto, a resistência equivalente é a soma das resistências individuais:

R_eq. = R₁ + R₂

Associação em paralelo de resistores

Num circuito com resistores associados em paralelo a corrente elétrica se divide entre os resistores, portanto, a resistência elétrica equivalente é menor que as resistências individuais, e é dada por:

1/R_eq. = 1/R₁ + 1/R₂

ou

R_eq. = R₁.R₂ / (R₁ + R₂)

Potenciômetros

São resistências variáveis através de um cursor.

Na figura, através de um potenciômetro é possível implementar um divisor de tensão com uma tensão variável V_x obtida a partir do terminal central do potenciômetro.

Medidas Elétricas, Materiais e Ferramentas

Fios condutores e isolantes: Os fios elétricos são construídos com material condutor (cobre) e são revestidos com material isolante (plástico antichama).

A fita isolante é utilizada para isolar emendas de fios e proteger fios e contatos expostos.

Ferramentas para trabalhar com eletrônica

Alicate de bico: Dobrar e torcer fios;
Alicate de corte: Cortar e desencapar fios;
Chaves de fenda e chaves philips;
Alicate Universal: Uso geral.

Multímetro: Aperelho multi propósito que permite medir tensão e corrente continua e alternada, resistências e testar continuidade em circuitos.

Solda estanho: A solda estanho é utilizada para soldar componentes eletrônicos em uma placa de circuito impresso.; Pode-se também utilizar a solda estanho para melhorar os terminais de um fio desencapado ou para consolidar uma emenda entre dois fios.; O sugador de solda é utilizado para remover o estanho quando um componente ou a solda precisar ser retirado de uma placa de circuito.

Procedimentos práticos com multímetro

Medir a tensão em uma pilha AA, em duas pilhas em série e em quatro pilhas em série;
Medir a tensão em uma pilha 9V;
Testar a continuidade de fios;
Medir resistências;
Medir resistências em série (verifique o valor de cada resistência e compare com a resistência série);
Medir resistências em paralelo (verifique o valor de cada resistência e compare com a resistência paralelo);
Medir a resistência variável no terminal central de um potenciômetro.

Montagens Eletrônicas

Matriz de Contatos: Placa utilizada para realizar a conexão de componentes eletrônicos de um circuito para prototipação rápida e testes.

Conexão de um Led: Montagem na matriz de contatos de um circuito com uma bateria para alimentar um led e um resistor.

Cálculo da resistência de proteção do led

Fonte: 9V
Tensão sobre led: 2V
Tensão sobre resistor: 9 – 2 = 7V
Corrente no led: 15mA
Lei de Ohm:

R = V / I
R = 7 / 15m
R ≈ 470  Ω (valor comercial)

Laboratório: Montagem de três leds em paralelo e em série

Montar em uma matriz de contatos três leds (vermelho, amarelo e verde) em série, acionados por uma bateria de 9V. Os leds em série devem ser protegido por um resistor de 220 Ω.
Montar em uma matriz de contatos três leds (vermelho, amarelo e verde) em paralelo, acionados por uma bateria de 9V. Cada led deve ser protegido por um resistor de 470 Ω.
Verifique em cada caso o valor da corrente elétrica que vai circular em cada led.

Laboratório: Montagem de mini maquete

Montar uma mini maquete de uma rua ou casa iluminada com leds.

Utilizar papelão ou outros materiais para construir a maquete.
Utilizar fios, leds, resistores e chave liga-desliga e a bateria 9V, soldados e acoplados na maquete.

Evandro.cantu (discussão) 08h25min de 1 de junho de 2023 (-03)

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-* Montar em uma '''matriz de contatos''' três '''leds''' (vermelho, amarelo e verde) em paralelo, acionados por uma '''bateria de 9V'''. Cada led deve ser protegido por um '''resistor''' de  470 Ω.
+* Montar em uma '''matriz de contatos''' três '''leds''' (vermelho, amarelo e verde) em '''série''', acionados por uma '''bateria de 9V'''. Os leds em série devem ser protegido por um '''resistor''' de  220 Ω.
-* Montar em uma '''matriz de contatos''' três '''leds''' (vermelho, amarelo e verde) em série, acionados por uma '''bateria de 9V'''. Cada led deve ser protegido por um '''resistor''' de  220 Ω.
+* Montar em uma '''matriz de contatos''' três '''leds''' (vermelho, amarelo e verde) em '''paralelo''', acionados por uma '''bateria de 9V'''. Cada led deve ser protegido por um '''resistor''' de  470 Ω.
 *Verifique em cada caso o valor da '''corrente elétrica''' que vai circular em cada '''led'''.

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