Geradores

     Geradores são dispositivos que transformam um tipo qualquer de energia em energia elétrica. Conforme a fonte de energia, eles podem ser classificados em:
     • Eletroquímicos – Produzem a diferença de potencial por meio de reações químicas em seu interior, como as pilhas e as baterias.
      • Eletromagnéticos – A variação do fluxo magnético nas bobinas do gerador induz uma tensão em seus terminais. Essa variação é obtida pela rotação de um ímã ou eletroímã acoplado ao eixo do gerador. A energia mecânica que gira o eixo provém de turbinas (hidráulicas, eólicas, a vapor etc.), motores de combustão etc.
     • Par termoelétrico – A tensão é promovida por efeito termoelétrico: o aquecimento de uma junção de dois metais (constantan e ferro, por exemplo), conhecida como par termoelétrico, dá origem a uma tensão em seus terminais, que depende da temperatura da junção.
      • Piezoelétricos – Certos cristais, como a turmalina e o quartzo, produzem tensão elétrica quando submetidos a esforços de compressão ou de tração, fenômeno chamado piezoelétrico. Esses materiais são usados em agulhas de toca-discos de vinil, microfones etc.
     • Fotoelétricos – Células construídas de silício absorvem a radiação solar e emitem elétrons; assim, produzem tensão em seus terminais quando iluminadas. Essa emissão estimulada pela luz é denominada efeito fotoelétrico.

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Como calcular a potência dissipada

     Um dos efeitos da corrente elétrica ao atravessar uma resistência é a transformação de energia elétrica em calor (efeito Joule). No entanto, esse calor produzido nem sempre é desejável.
     No caso de um motor elétrico, em que a finalidade é transformar energia elétrica em mecânica, o calor gerado pela passagem de corrente nos condutores representa perda de energia, ou seja, a resistência do fio é indesejável e deve ser minimizada, pois a energia nela dissipada não é transformada em energia mecânica. Já nos aquecedores, deseja-se que toda a energia elétrica se transforme em calor.
     Em ambos os casos citados, é preciso calcular a potência dissipada.

     Outra possibilidade é substituir a tensão U por U = RI (lei de Ohm), obtendo-se:

      Exemplos
     1. Qual a potência dissipada em um resistor de 10 kΩ, percorrido por uma corrente de 5 mA?
    Solução:

     2. Determine a potência dissipada em um resistor de 2k2 Ω, submetido a uma ddp de 12 V.
     Solução:

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Isolante ideal e supercondutores

     Nem o melhor dos isolantes está livre de ser atravessado por corrente elétrica, ou seja, o isolante ideal só existe teoricamente. Por maior que seja a resistência ou resistividade elétrica de uma substância, alguns elétrons sempre podem atravessá-la. Ao se elevar a tensão aplicada no material isolante, aumenta-se o campo elétrico no interior dele, até o ponto em que ocorre uma “avalanche” de cargas elétricas, gerando calor e temperatura suficiente para destruir o material de maneira irreversível.
     De outro lado, em temperaturas próximas ao zero absoluto (cerca de –273,15 °C), a resistência dos metais é praticamente nula, fazendo com que eles se comportem como condutores ideais ou supercondutores. As tentativas de descoberta de materiais nos quais o fenômeno ocorre em temperaturas mais elevadas resultaram em um composto de ítrio, cobre, bário e oxigênio. Na temperatura de aproximadamente –38 °C, ele possui características de um supercondutor, ou seja, apresenta resistência nula.
     Existem aplicações comerciais para supercondutores, incluindo os magnetos de aparelhos de ressonância magnética e os magnetos dos novos trens-bala levitados
(figura 1). Estão sendo estudadas aplicações de supercondutores em transformadores e geradores, em linhas de transmissão de energia elétrica, em armazenadores de energia elétrica, em motores para barcos etc.

Figura 1

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Ligação de um motor com doze pontas

     Em alguns casos específicos usam-se motores trifásico com doze pontas onde à necessidade de várias tensões  220V/ 380V/440V , seja indispensável. O motor de dose pontas nos da a possibilidade de liga-lo em quatro diferentes tensões. Veja como deve ser o fechamento em 220V:
      Observe que os terminais 1-6-7-12 são interligados e conectados a fase R. Os terminais 3-5-9-11 são interligados e conectados a fase S. Os terminais 2-4-8-10 são interligados e conectados a fase T.

     Agora observe o fechamento em 380V, os terminais 4-5-6 e também 10-11-12 estão interligados, os terminais 1-7 conecta-se a fase R, nos terminais 2-8 conecta-se a fase S e nos terminais 3-9 conecta-se a fase T.

     Agora observe o fechamento em 440V, os terminais 4-7, 5-8 e 6-9 são interligados, os terminais 2-10 conecta-se a fase R, nos terminais 3-11 conecta-se a fase S e nos terminais 1-12 conecta-se a fase T.

     Em alguns casos usa-se uma ligação em 760V, para partida de motores, onde 4-7, 5-8, 6-9, 10-11-12 são interligados, e 1 recebe a fase R, 2 recebe a fase S, e 3 recebe a fase T.

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Como medir a resistência elétrica

      O instrumento que mede a resistência elétrica de um dispositivo ou circuito é o
ohmímetro. O aparelho deve ser conectado em paralelo à resistência a ser  medida, conforme ilustrado na figura 1.

Figura 1

      O componente sob medição não poderá em hipótese alguma estar energizado, a fim de evitar danos ao instrumento. Note que nessa figura a fonte está desconectada do resistor.
     Mesmo com o circuito desenergizado, deve-se tomar o cuidado de verificar se não existem outros componentes conectados ao resistor sob medição. No caso da figura 2, o ohmímetro está indicando a leitura das duas resistências em paralelo e não apenas de R2, à qual está conectado.

Figura 2

     Caso se queira medir apenas R2, ela deverá ser desconectada das demais, como ilustrado na figura 3.

Figura 3

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Resistência elétrica

      A resistência elétrica depende do material, das dimensões do condutor e da temperatura (agitação térmica). Sua unidade de medida no SI é o ohm. Em muitos casos práticos, deseja-se que o valor da resistência seja o menor possível, para reduzir a dissipação de energia – por exemplo, nos condutores empregados em redes elétricas, transformadores e motores.
     Em outras aplicações, como nos circuitos eletrônicos, deseja-se limitar a corrente em um valor estipulado. Nesse caso, utiliza-se um componente especialmente destinado a esse fim, o resistor. Trata-se de um elemento físico cuja característica principal é a resistência elétrica.
     Os resistores podem ser construídos com fio, filme de carbono, filme metálico
etc. A figura 1 ilustra alguns tipos de resistores disponíveis comercialmente.

Figura 1

     Em outros casos, deseja-se transformar energia elétrica em térmica, como no chuveiro, no forno elétrico e no secador de cabelos. Esses elementos também são denominados resistores, mas comercialmente costumam ser chamados de elementos de aquecimento ou de “resistências”. É comum dizermos que a resistência do chuveiro “queimou”, o que pode causar certa confusão, pois a resistência é uma propriedade, e não um dispositivo.

Figura 2

     Outra importante característica de um resistor é a potência máxima dissipada. Resistores de carbono e filme metálico são encontrados na faixa de 0,1 a 1 W; resistores de fio estão na faixa de 5 a 100 W; e resistores de aquecimento para uso residencial se situam entre 1 e 5 kW.
     Algumas aplicações exigem que o valor da resistência do resistor seja variado. Em aplicações eletrônicas de baixa potência, elementos que permitem tal variação são encontrados na forma de potenciômetros como mostra a figura 3, usado para o controle de volume em sistemas de som antigos, em que o operador tinha acesso a seu eixo. Há também os trimpots, utilizados para ajustes no circuito eletrônico, não acessíveis ao operador.

Figura 3

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Efeitos da corrente elétrica

      A corrente elétrica não é visível, mas podemos perceber claramente seus efeitos.
      • Efeito térmico – Também conhecido como efeito Joule, ocorre devido à colisão dos elétrons em movimento (livres) com átomos do condutor. Os átomos recebem parte da energia cinética proveniente do movimento dos elétrons e acabam aumentando sua vibração (agitação térmica) dentro do condutor, o que equivale a aumento em sua temperatura. De modo simplificado, pode-se dizer que o efeito Joule é a transformação de energia elétrica em calor. Alguns exemplos de aplicação do efeito são o chuveiro, o ferro elétrico e as lâmpadas incandescentes, cujo filamento chega a 3 000 °C, emitindo luz.
      • Efeito químico – Ocorre quando a corrente elétrica passa por certas soluções, contribuindo para a reação química. Alguns exemplos de utilização na indústria são a eletrólise, aplicada na separação de gases, purificação do alumínio etc., e a galvanização, em que se realiza o recobrimento de materiais com prata, ouro e cromo.
      • Efeito magnético – Ocorre quando a passagem da corrente elétrica por um condutor dá origem a um campo magnético a seu redor. Esse efeito é a base para o funcionamento de transformadores, motores, geradores etc.
      • Efeito luminoso – A corrente elétrica circulando em um recipiente no qual há gases metálicos (mercúrio, sódio) provoca emissão de luz, como acontece com a lâmpada fluorescente.
      • Efeito fisiológico – Ao passar através dos seres vivos, a corrente pode causar diferentes efeitos, dependendo da intensidade, da duração e do caminho que ela percorre nos tecidos. Pode ocorrer desde formigamento até contração e paralisia muscular, perda de consciência, asfixia, queimaduras etc., conforme descrito na tabela abaixo.

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Processo de eletrização

     Há três maneiras de eletrizar um corpo: por atrito, por contato ou por indução. No experimento descrito a seguir ocorrem os três tipos de eletrização. Para reproduzi-lo, bastam um pente, cabelo e papel picado.
      Ao passar o pente no cabelo (atrito), ocorre a transferência de cargas entre os dois elementos. O pente agora tem excesso de cargas negativas e o cabelo, de cargas positivas, dando origem, assim, a campos elétricos.
     Ao aproximar o pente eletrizado dos pedaços de papel, o campo elétrico do pente age sobre as cargas do papel, provocando a separação entre elas. As cargas positivas se concentram na parte superior dos pedaços de papel, por atração, enquanto as negativas são repelidas para a parte inferior.

     A polarização dá origem a uma atração entre o pente e o papel, até ocorrer o contato entre eles. Após o contato, alguns elétrons do pente se transferem para o papel, de modo que a distribuição espacial das cargas atinge o equilíbrio. Esses elétrons neutralizam algumas das cargas positivas dos pedaços de papel, o qual se torna negativo. Nessa situação, papel e pente estão negativamente carregados, o que provoca a repulsão entre eles.

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Grandezas elétricas, unidades, notação e prefixos

     Em praticamente todos os casos vamos trabalhar com as grandezas elétricas expressas em unidades do Sistema Internacional de Unidades (SI). A maioria leva o nome de grandes cientistas, por exemplo: V, para volt (em homenagem a Alessandro Volta); A, para ampère (André Marie Ampère); e W, para watt (James Watt). Note que volt, ampère e watt são grafados com letras minúsculas, e seus símbolos, em maiúscula.  As regras para a grafia correta das unidades e seus símbolos são encontradas no site do Inmetro . O nome da grandeza deve ser grafado no plural quando for o caso (1 volt, 2 volts), enquanto o símbolo permanece sempre no singular e sem ponto no final (1 V, 2 V, e não 2 Vs).
     Serão usadas, ainda, potências de 10 para a descrição das grandezas, porque assim é possível trabalhar de maneira mais confortável com valores muito grandes ou muito pequenos. Deve-se também ter cuidado em respeitar o uso de maiúscula ou minúscula nos prefixos, cujas regras para a grafia correta são encontradas na mesma página do Inmetro citada no parágrafo anterior.

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Campo elétrico

     Antes de passar ao estudo do campo elétrico e das forças que atuam sobre as cargas, vamos fazer uma analogia com o campo gravitacional. Toda massa (por exemplo, a de um planeta) cria um campo gravitacional a seu redor, fazendo com que outras massas sejam atraídas por ela (todos os corpos são atraídos para o centro da Terra). Da mesma forma, cargas elétricas produzem,  esteja nesse campo sofrerá repulsão (se ambas tiverem o mesmo sinal) ou atração (se os sinais forem diferentes). Tais forças entre as cargas, no caso, têm natureza elétrica, e entre as massas, natureza gravitacional.
     Assim como as massas imersas em campo gravitacional estão sujeitas a uma força gravitacional, as cargas elétricas no interior de um campo elétrico também sofrem a ação de forças de natureza elétrica. No caso de duas massas, cada uma cria o próprio campo gravitacional. Portanto, quando próximas, ambas estão sob a ação de forças atrativas, cujas intensidades são iguais e de sentidos opostos.
     Analogamente, se tivermos dois corpos A e B carregados com cargas elétricas de sinais diferentes (figura 1), teremos B imerso no campo elétrico gerado por A, sujeito a uma força atrativa F, de direção horizontal e sentido para a esquerda. A carga de A, que está imersa no campo elétrico produzido por B, está sujeita a uma força de mesma intensidade F e direção horizontal, mas com sentido para a direita. 
     Experimentalmente, verifica-se que cargas de polaridades diferentes se atraem, enquanto cargas de mesmo sinal se repelem.

Figura1

     A intensidade da força elétrica de atração (entre cargas de sinais contrários) ou
de repulsão (entre cargas de mesmo sinal) é dada pela expressão algébrica da
lei de Coulomb.

     No modelo planetário de Rutherford, os elétrons de um átomo se distribuem em órbitas circulares, conhecidas também por camadas (K, L, M, N...), como mostra a figura 2. Os elétrons da última camada, por estarem mais distantes, estão sujeitos a menor força de atração e podem ser facilmente retirados do átomo.

Figura 2

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História da eletricidade

      O volt (V) é uma homenagem a esse físico italiano, inventor da pilha. Ele acreditava que os tecidos dos seres vivos não eram imprescindíveis para gerar eletricidade, ao contrário de seu contemporâneo Luigi Galvani – ambos precursores dos estudos nesse campo. Formaram-se, então, duas alas de pensadores: a dos que acreditavam na “eletricidade animal” e a dos que defendiam a existência da “eletricidade metálica”.
     Em 1820, o francês André-Marie Ampère realizou as primeiras experiências sobre a influência do movimento das cargas elétricas (corrente elétrica). Em 1827, publicou o resultado de várias pesquisas sobre a teoria dos circuitos elétricos. No mesmo ano, o físico alemão George Simon Ohm apresentou suas leis relativas à resistência elétrica dos condutores.
     Em 1850, Gustav Robert Kirchhoff divulgou seus estudos sobre correntes e tensões em circuitos elétricos. Esses trabalhos formam a base da teoria de circuitos elétricos, utilizada nas áreas de eletricidade, eletrônica, telecomunicações, máquinas elétricas, sistemas de potência etc.
     Em 1820, o físico dinamarquês Hans Christian Öersted descobriu que a corrente elétrica produz campo magnético, observando que, quando uma corrente elétrica passava por um condutor, ocorria deflexão na agulha de uma bússola localizada em suas proximidades.
     Em 1831, Michael Faraday constatou que o inverso também ocorre, ou seja, quando se faz o campo magnético nas proximidades de um condutor variar também se gera energia elétrica. Essa descoberta levou ao desenvolvimento dos geradores de corrente contínua e de corrente alternada, dos transformadores e à criação dos sistemas de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica pelas primeiras grandes empresas do setor elétrico, no final do século XIX.
     Por volta de 1840, as primeiras  lâmpadas a arco começaram a iluminar algumas
cidades.
     É desse período a invenção que revolucionou o uso da eletricidade: a lâmpada elétrica incandescente, a criação mais conhecida do cientista norte-americano Thomas Edison, que percebeu a necessidade de desenvolver também um sistema de geração e transmissão de energia.
     Nessa época, muitos cientistas, e até leigos, voltaram seu interesse para o estudo da eletricidade, o que foi acompanhado por um crescimento vertiginoso no desenvolvimento de aplicações que fazem parte de nosso cotidiano: as transmissões de televisão, as telecomunicações, o computador, os equipamentos hospitalares, os sistemas de iluminação, os sistemas de transporte, entre outras.

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Lâmpadas a arco

     Esse tipo de lâmpada produzia um arco elétrico luminoso entre duas hastes. Pouco eficientes e geradoras de calor insuportável e fumaça, foram substituídas com vantagem pelas lâmpadas incandescentes, a partir de 1880, sucedendo o lampião a gás, usado até então na iluminação pública, nas empresas e nos domicílios.
     Posteriormente, desenvolveram-se as lâmpadas de descarga, em que o arco ocorre dentro de um bulbo de vidro (ou quartzo) preenchido com gás (mercúrio, sódio etc.). Por sua elevada eficiência energética, essas lâmpadas vêm substituindo as incandescentes na maioria das aplicações.

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Carga elétrica

      As primeiras descobertas referentes a fenômenos elétricos são atribuídas aos antigos gregos. O filósofo Tales de Mileto observou que um pedaço de âmbar, depois de atritado com pele de carneiro, adquiria a propriedade de atrair corpos leves (palhas e pequenas sementes secas).
     William Gilbert também estudou fenômenos de atração entre corpos diferentes do âmbar. Como a palavra grega correspondente a âmbar é elektron, ele passou a utilizar o termo “eletrizado” em situações nas quais os corpos eram atraídos depois de atritados. Isso pode ser comprovado com o simples experimento de atritar um pente ou uma régua plástica em uma flanela seca e atrair pequenos pedaços de papel ou fios de cabelo.
     Como sabemos, os corpos são constituídos de átomos e estes possuem partículas subatômicas. No núcleo do átomo estão os nêutrons, de carga elétrica nula, e os prótons, de carga elétrica positiva; na eletrosfera localizam-se os elétrons, de carga elétrica negativa (figura 1). Portanto, a explicação para esses fenômenos de eletrização é a transferência de elétrons entre os corpos atritados.
     No Sistema Internacional de Unidades (SI), a unidade de medida da carga elétrica é o coulomb (C), em homenagem ao físico francês Charles Augustin de Coulomb.

Figura 1

     Os elétrons foram identificados pelo físico britânico John Joseph Thompson em 1897, enquanto estudava descargas elétricas emitidas por um tubo de raios catódicos. A descoberta dos prótons se deu em 1911, quando o cientista inglês Ernest Rutherford percebeu que as descargas elétricas que ocorriam dentro de um tubo, criado pelo físico alemão Eugene Goldstein, em 1886, contendo hidrogênio possuíam a menor carga elétrica positiva então conhecida. Embora a massa do próton (1,6 · 10–27 kg) seja maior que a do elétron (9,10 · 10–31 kg), ambos possuem a mesma carga elétrica. Assim, todo átomo que possui a mesma quantidade de prótons e de elétrons é considerado neutro.
     Finalmente, os nêutrons, que não possuem carga elétrica, foram descobertos em 1932 pelo físico britânico James Chadwick. Essas partículas são importantes para manter a estabilidade dos núcleos atômicos.
     Os corpos são eletrizados quando sofrem perda ou ganho de elétrons: os que perderam elétrons adquirem carga elétrica positiva (uma vez que o número de prótons é maior), e os que ganharam elétrons, carga elétrica negativa. A eletrostática então se fundamenta basicamente em dois princípios:
     Princípio da atração e da repulsão – Cargas de natureza elétrica oposta (sinais opostos) se atraem, enquanto cargas de mesma natureza elétrica (mesmo sinal) se repelem (figura 2).

Figura 2

     Princípio da conservação das cargas elétricas – Se um sistema elétrico não trocar cargas elétricas com um meio exterior, a soma algébrica das cargas positivas e negativas desse meio elétrico é sempre constante.
     É importante ressaltar que não se associam os termos “positivo” e “negativo” aos polos magnéticos dos ímãs, uma vez que as cargas elétricas positivas e negativas se manifestam separadamente, do mesmo modo que não existe um ímã sem dois polos magnéticos. 

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Aplicações práticas do campo magnético

       Entre as principais aplicações do campo magnético estão o eletroímã, a ressonância magnética e o detector de metais. 

Eletroímã

     É uma bobina percorrida por corrente elétrica que tem o campo magnético intensificado por um corpo magnetizável, denominado núcleo. O princípio do eletroímã está presente em muitos dispositivos elétricos, como campainhas, relés e contactores (figura 1). 

Figura 1

     Ressonância magnética

     Por muito tempo a única maneira de observar partes internas do corpo humano (órgãos, músculos, ossos) e diagnosticar doenças era por meio dos raios X (mesmo em uma tomografia computadorizada). O surgimento da técnica da ressonância magnética passou a permitir a obtenção de excelente nível de qualidade de imagens em corte do corpo humano, além de não expor a pessoa aos raios X, que em valores elevados são prejudiciais.
     Durante o exame de ressonância magnética, o paciente deita em uma mesa que se movimenta horizontalmente no interior de um gigantesco eletroímã circular. Essa bobina circular aplica um campo magnético que provoca o alinhamento dos dipolos magnéticos do núcleo de certos átomos do corpo humano (figura 2). 

Figura 2

     Após o alinhamento, ondas de rádio são aplicadas na região a ser examinada. Quando a frequência dessas ondas coincide com a frequência natural dos núcleos atômicos, estes absorvem energia. Ao removerem o sinal de rádio, os núcleos emitem essa energia na forma de sinais, que são detectados, amplificados, digitalizados e usados para produzir uma imagem em corte.
 

Detector de metais

     O funcionamento do detector de metais baseia-se no seguinte princípio: quando se aproxima um ímã de uma barra de ferro, o campo magnético força a orientação de seus dipolos, transformando-a em ímã (figura 3).

Figura 3

     Dessa maneira, o detector gera um campo magnético, como em um ímã, que, ao se aproximar de um metal, provoca o movimento dos elétrons deste, fazendo com que eles se orientem, formando outro campo magnético. Essa variação entre os campos magnéticos é detectada pelo instrumento.
     Os detectores podem ser portáteis ou fixos, como aqueles instalados em aeroportos (figura 4).

Figura 4

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Retificador de meia onda

      O circuito retificador de meia onda é composto por um único diodo acoplado na saída de um transformador. Graças a essa configuração, após a passagem pelo diodo, observam-se somente semiciclos positivos, pois durante o semiciclo negativo a tensão na carga é nula.
     Quando a tensão de entrada (Ve) for positiva, o diodo conduzirá e a tensão na carga será igual à tensão de entrada descontando 0,7 V. Se a tensão de pico de entrada (VP) for muito maior que 0,7 V, a tensão na carga será praticamente igual a Ve. No semiciclo negativo (Ve< 0), o diodo estará cortado e toda a tensão estará aplicada entre seus terminais; por isso, o diodo deve ter uma tensão de ruptura maior que VP. A figura apresenta situações do circuito e formas de onda.
     A função de um retificador é manter uma tensão contínua na saída. A tensão na carga tem um componente contínuo, aqui denominado VCC (VDC, em inglês), que se calcula por:

     Portanto, a corrente na carga vale:
    

     Obs.: a tensão média (VCC) é medida por um voltímetro CC.

(a) Circuito retificador de meia onda;
(b) circuito equivalente no semiciclo positivo;
(c) circuito equivalente no semiciclo negativo;
(d) formas de onda de entrada, na carga e no diodo.

      Para essa mesma forma de onda, o valor da tensão eficaz (medida por um voltímetro
True RMS) é dado por:

Obs.: a tensão eficaz é medida por um voltímetro True RMS AC + DC.
     As expressões anteriores são verdadeiras quando o valor de pico é muito maior que 0,7 V; caso contrário, deve-se subtrair 0,7 V de VP . Nesse caso, os valores da tensão média e da tensão eficaz são calculados, respectivamente, por:

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Como instalar um interruptor

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Trocando disjuntores do quadro de distribuição

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Como testar um diodo

      Em muitas situações de trabalho na área eletrônica, é necessário realizar testes em semicondutores para saber quais são seus terminais (anodo e catodo) e verificar se estão com defeito (aberto em curto-circuito ou com fuga). O teste de semicondutores baseia-se no fato de que, sob polarização direta, uma junção PN apresenta resistência baixa (10 Ω, por exemplo) e, sob polarização reversa, resistência alta (> 1 MΩ).
     O teste de semicondutores pode ser realizado com um multímetro digital ou analógico na posição ohmímetro. Por exemplo, ao selecionar ohmímetro em um multímetro analógico e posicionar as pontas de prova nos terminais de um diodo, ocorrerão as duas situações indicadas na figura 1.

Figura 1   Diodo polarizado
(a) diretamente e
(b) reversamente.

     Atenção: a polaridade indicada no ohmímetro na figura 1 é a polaridade da bateria interna, que é o contrário da indicação externa, ou seja, o terminal vermelho está ligado internamente ao polo negativo da bateria.
     A figura 2 mostra como realizar o teste usando o multímetro digital, com a chave posicionada no símbolo do diodo. Quando o diodo está em boas condições, em polarização direta, o display exibe um valor de tensão de 650 a 700 mV e, em polarização reversa, uma barra vertical do lado esquerdo, indicando resistência muito alta (figura 2a). Se no display aparecem zeros, o diodo está em curto-circuito (figura 2b). Quando se vê a barra vertical nos dois sentidos, o diodo está aberto (figura 2c).

Figura 2     Teste com multímetro digital:
(a) diodo em bom estado,
(b) diodo em curto-circuito e
(c) diodo aberto.

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Padrão de cores para condutores

     A energia elétrica que abastece o setor residencial é fornecida por transformadores abaixadores localizados nos postes da rede secundária de distribuição. Pelo ramal de distribuição aérea ou subterrânea, chega ao poste de entrada, onde se encontra a caixa do medidor de energia. Então, segue por fios para o quadro de distribuição, instalado na parte interna da residência, e finalmente para os circuitos terminais para alimentar as cargas, ou seja, lâmpadas, chuveiros, torneiras elétricas e aparelhos eletroeletrônicos ligados às tomadas.  
     Na caixa do medidor de energia e no quadro de distribuicão são instalados disjuntores termomagnéticos, que servem para proteger os condutores dos circuitos internos da casa e os eletrodomésticos. Os condutores são cabos e fios de cobre que permitem interconexões dos circuitos. O disjuntor denominado diferencial residual serve para a proteção contra choque elétrico e sua instalação é obrigatória.
     Os condutores utilizados em instalação elétrica são: fase, neutro, retorno e de proteção (terra). Além da simbologia estabelecida pela norma NBR 5444:1989, eles têm cores padronizadas, previstas pela norma NBR 5410:2004 e pelo código internacional de cores: azul-claro para o neutro e verde ou verde-amarelo para o terra.
     A figura mostra a simbologia e a representação física, em corte, de um
eletroduto embutido em alvenaria, pelo qual passam os condutores elétricos.

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Gerador magnético de energia

     Inundações de terras, desapropiações, lagos gigantescos, bilhões em investimento de mega construções, tudo isso é desnecessário, mas os especialistas dizem que é impossível gerar energia de uma fonte inesgotável e limpa para sustentar o país ou ao menos uma cidade. Enquanto isso as pessoas que realmente vivem a realidade estão usufluindo das tecnologias simples e eficientes.

 

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Display

 

     Muitas vezes é necessário receber informações de máquinas sobre temperatura, velocidade, pressão. Todavia, a linguagem de máquina é digital e, por isso, é necessário decodificar esta linguagem para números decimais que é a linguagem conhecida pelo homem.

     O dispositivo de saída usado para mostrar tais valores é o display ou indicador visual de sete segmentos.

     Os indicadores visuais de sete segmentos podem ser:

 

     - Indicador visual de diodos emissores de luz:

     É um elemento de visualização em que a emissão de luz é gerada por junção PN. Ele pode ser do tipo anodo ou catodo comum.

     Anodo comum, em cada segmento possui um LED. Os anodos são ligados individualmente em cada terminal de saída. As características de cada segmento do display são semelhantes as do led comum.

     - Display de cristal líquido;

     O display de cristal líquido mostra números numa cor cinzenta, o que permite a visualização nítida com baixo consumo de energia. Isso constitui uma das vantagens em relação ao display com LEDs.

     Esse tipo de display emprega uma substância classificada como cristal líquido, cujas propriedades alteram a disposição das moléculas na rede cristalina com a passagem da corrente elétrica.

      Esse display permite a formação de caracteres alfabéticos e numéricos e pode ser de dois tipos:

      - Display de segmentos; é apropriado para indicações numéricas, pois estas são formadas por segmentos separados.

      - Display de matriz de ponto; é apropriado para indicações alfanuméricas cujos símbolos são formados sobre uma matriz de ponto.

     A estrutura do display de cristal líquido é formada por quatro placas.

     A placa 1 funciona como um filtro plano polarizador vertical. Quando a luz externa penetra no conjunto só passam os componentes verticais para a placa 2.

     A placa 2 formada de lâminas de vidro que acondicionam os segmentos de cristal líquido. Quando o segmento estiver energizado, a componente vertical passara para placa 3 sem sofrer distorção. Se o segmento não estiver energizado, haverá a distorção da componente vertical que se tornará horizontal.

     A placa 3 funciona como filtro de plano polarizador horizontal. Quando a componente não sofre distorção na placa 2, ele não passa pelo filtro horizontal e não atinge o refletor. A componente vertical distorcida na placa 2 passa pelo filtro horizontal e atinge o refletor.

     A placa 4 é o refletor. A componente vertical que não sofreu distorção na placa 2 e ficou bloqueada na placa 3, não é refletida na placa 4 . A região desse segmento fica escura e torna-se visível na forma de número ou caractere.

     As componentes verticais dos segmentos não energizados da placa 2 que foram distorcidos e se tornaram componentes horizontais, atingirão o refletor. A região desses segmentos e o restante do display ficam claros tornando possível a visualização.

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Curso de eletrônica industrial

Curso básico de eletrônica industrial :

     Conteúdo:

     - Típos de correntes.

     - Fusível.

     - Variadores (potenciômetro).

     - Resistor escalonado.

     - Corrente alternada trifásica

     - Partida direta de motores trifásicos.

     - Partida direta com reversão.

     - Freio de motores trifásicos com corrente contínua.

     - Motores trifásicos.

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Latch

     

     Latch (trinco em inglês) é um circuito de memória utilizado para armazenar um código digital através de um sinal habilitador.

     Quando é habilitada uma determinada saída terá os mesmos níveis lógicos que os da entrada, mesmo que a entrada seja desabilitada, os níveis serão mantidos na saída.

 

     A decodificação pode também ser realizada por meio circuitos integrados e o sinal habilitador pode ser 0 ou 1, dependendo do CI utilizado. Alguns CIs apresentam um pino chamado “polarity” (polaridade) através do qual determinamos se o sinal habilitador será 0 ou 1.

     O latch também construído a partir de biestáveis do tipo D, agrupados de modo que seus terminais de habilitação fiquem em paralelo, deixando as entradas de dados independentes.

     Desse modo dependendo do nível lógico aplicado à entrada habilitadora, os dados aplicados às entradas do latch são ou não transferidos para o decodificador propriamente dito.

     Muitas vezes o trinco é um circuito independente com quatro ou oito bits de entrada e saída. Nesse caso, o latch é intercalado entre o sinal lógico e o decodificador.

     Outras vezes aparece combinado com o próprio decodificador fazendo parte do mesmo CI.

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Decodificadores

      Os decodificadores são circuitos lógicos que convertem informações de um código binário para outro. Uma das maiores aplicações dos decodificadores está na conversão de informações de um código de acionamento de displays, de forma que os algarismos ou letras codificadas digitalmente sejam mais compreensíveis aos usuários.

     

    

     Os equipamentos digitais podem processar somente os bits 1 e 0. Como os códigos digitais usados nos sistemas digitais não são conhecidos pela maioria das pessoas, há necessidade de conversores para interpretar esses códigos. Essa tarefa é realizada pelos decodificadores.

     Existem dois tipos de decodificadores:

          Decodificador que ativa uma saída por vez.

          Decodificador que ativa uma combinação de saídas

     O decodificador que ativa uma saída por vez tem n entradas e apresenta 2 combinações de saída. Assim, um decodificador de três entradas terá oito saídas.

     Esses decodificadores são usados no acionamento de relês em comutadores seqüenciais e na seleção de endereços de memória.

     O circuito é constituído por uma associação de portas E inversores.

     Os decodificadores que ativam combinações na saída são utilizados no acionamento de indicadores visuais (displays) de sete segmentos.

     Esse tipo de decodificador possui quatro entradas e sete saídas que é ativado em grupos para poder recriar no display os números ou os caracteres.
     Muitas vezes, é necessário que uma informação aplicada à entrada de um decodificador seja memorizada indicando o mesmo número durante certo tempo. Mesmo que durante esse tempo a entrada receba outra informações, a saída deverá ficar inalterada. Essa função é realizada pelo "latch", uma memória de biestáveis.

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Associação mista de resistores

     A associação mista de resistores, engloba o circuito em série e o circuito em paralelo. Assista a vídeo aula:

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Associação de resistor em série

     É conhecido como um circuito série um circuito composto exclusivamente por componentes elétricos ou eletrônicos conectados em série (de conexão em série, que é o mesmo que associação em série ou ligação em série). A associação em série é uma das formas básicas de se conectarem componentes elétricos ou eletrônicos. A nomeação descreve o método como os componentes são conectados.

     No circuito série, a mesma corrente tem que passar através de todos os componentes em série.

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Associação de resistores em paralelo

     É conhecido como um circuito paralelo um circuito composto exclusivamente por componentes elétricos ou eletrônicos conectados em paralelo (de conexão em paralelo, que é o mesmo que associação em paralelo ou ligação em paralelo). É uma das formas básicas de se conectar componentes eletrônicos. A nomeação descreve o método como os componentes são conectados.

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Leis de Kirchhoff

     Formuladas em 1845, estas leis são baseadas no Princípio da Conservação da Energia, no Princípio de Conservação da Carga Elétrica e no fato de que o potencial elétrico tem o valor original após qualquer percurso em uma trajetória fechada (sistema não-dissipativo).
     As Leis de Kirchhoff  são empregadas em circuitos elétricos mais complexos, como por exemplo circuitos com mais de uma fonte de resistores estando em série ou em paralelo.    

     Para estuda-las vamos definir o que são Nós e Malhas:

          Nó: é um ponto onde três (ou mais) condutores são ligados.
          Malha: é qualquer caminho condutor fechado.

 

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Energia e Circuitos Elétricos vídeo aula

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Capacitor de arranque

      É um dispositivo elétrico utilizado para criar uma fase com características diferentes da fase que está alimentando o enrolamento de serviço. Estabelece-se, assim, um campo giratório que torna mais potente o arranque dos motores monofásicos. 

     O capacitor de arranque é cilindrico e possui dois bornes para a sua conexão. Há, também, duas lâminas de alumínio isoladas entre si por uma ou mais camadas de papel. Das lâminas de alumínio, saem para o exterior dois fios que são ligados aos bornes.

     As lâminas de alumínio e o papel isolante são enrolados em espiral e ficam dentro de um recipiente de metal ou baquelite.

     Os capacitores de arranque são fabricados  com diversos valores de capacitância. Isto para poderem ser usados em circuitos de CA com tensões de 110V e de 220V.

     Quando o motor alcança seu funcionamento em velocidade nominal, o capacitor pode ser desligado, pois o motor em marcha não necessita de campo giratório auxiliar.

     O desligamento é feito pelo interruptor centrífogo. Se o capacitor estiver com defeito, deve ser substituído por outro de características iguais ao original para se manterem as condições de arranque do motor. Quando não for possível encontrar um capacitor com a capacitância equivalente tenha valor correspondente.

     As precauções que devem ser observadas são as seguintes:

          - Antes de começar a trabalhar com o capacitor, certifique-se de que o motor está desligado da linha.

          - Descarregue sempre o capacitor, colocando uma ponte metálica entre seus bornes.

     Para verificarem as condições elétricas de um capacitor, são feitos os seguintes testes práticos:

     

     Teste de curto circuito, que consiste em descarregar o capacitor ligando-se os bornes com um pedaço de fio com isolação.

     Em seguida, liga-se o capacitor a uma fonte de CA, intercalando série no circuito um fusível de 5A para tensão 220V e de 10A, para tensão de 110V.

     Se o fusível fundir-se, o capacitor está em curto. Em seguida, descarrega-se novamente o capacitor.

     Se houver uma forte centelha, o capacitor está bom. 

     Teste de contato à massa, que consiste em ligar uma das pontas de um lâmpada de prova a um dos bornes e encostar a outra ponta na capa do capacitor.

     Se a lâmpada acender, o capacitor está defeituoso. 

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