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Curso de electrónica - parte 06 CC e CA

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Curso de electrónica - parte 06 CC e CA

Mensagem  joseflor em Qua 3 Dez 2008 - 9:35

Índice do curso aqui
Aula laboratorial com díodo normal e díodo zener

Introdução à electrónica básica
Parte 6
Corrente Contínua & Corrente Alternada


Os componentes passivos condenador, resistência e indutores – que apresentamos nas lições anteriores, são fundamentais no estudo da electricidade e electrónica, pois esses componentes, isolados ou em conjunto deveram desempenhar a funções mais variadas, fazendo parte de todos os circuitos que se utilizam em recepção de rádio, televisão, amplificadores de som, etc. Como os elementos passivos são excitados (alimentados) pelos componentes activos, vamos mostrar como reagem resistência, condensador e indutor, quando ligados a correntes contínua ou variável.


Figura 1


Chama-se corrente contínua aquela cujo movimento das cargas eléctricas se faz sempre em um mesmo sentido, ou seja, do pólo positivo da fonte para o pólo negativo (considerando este sentido como convencional). Como exemplos de geradores de corrente continua, temos os dínamos, as pilhas, etc. Na figura 1, ilustramos um circuito esquemático que faz uso de um gerador de corrente contínua, pode ser uma pilha e uma resistência ou uma lâmpada. O sentido da corrente é o sentido convencional. Um gerador de corrente contínua apresenta duas características principais: a) força electromotriz – que corresponde à força responsável pelo movimento das cargas eléctricas (electrões), através do circuito externo. No circuito externo, cada componente (ou conjunto de componentes) passivo fica sujeito a uma diferença de potencial ou tensão. Mesmo nos terminais de ligação do gerador já temos a diferença de potencial, pois da sua força electromotriz temos de descontar a queda em sua resistência interna. Se fosse medida a diferença de potencial, nos terminais do gerador, com um instrumento de medida que não “consumisse” corrente, isto é, de resistência infinita (coisa impossível), então o valor lido seria, de fato, o da força electromotriz. Tanto a força electromotriz como a tensão são medidas com a mesma unidade de medida, que, no caso geral, será o Volt e seus múltiplos e submúltiplos. b) corrente eléctrica – como vimos, é o movimento da corrente de corrente eléctrica. Esse movimento aparece sempre que os terminais do gerador são ligados a um circuito externo. Se esse circuito tem resistência baixa, o movimento é bastante intenso e, em caso contrário, isto é, se a resistência do circuito externo for alta, o movimento dos electrões será dificultado. À quantidade de carga eléctricas que passa pela secção de um condutor, durante certo intervalo de tempo, chamamos de intensidade de corrente eléctrica. À unidade de intensidade de corrente eléctrica deu-se o nome de Ampere. Na pratica, para facilidade de expressão, diz-se que a corrente eléctrica é medida em Ampares, mas, corrente eléctrica é o nome que se dá ao fenómeno dos movimentos das cargas, e que intensidade de corrente eléctrica é uma avaliação, em termos práticos, desse fenómeno. Uma propriedade importantíssima da corrente continua, da qual nos valeremos ainda nesta lição para explicar o comportamento de certos componentes passivos, é aquela pela qual os electrões se movimentam sempre em um mesmo sentido, ou seja, do pólo positivo para o negativo do gerador. Assim, as propriedades de um gerador de corrente contínua são: a) possui uma força electromotriz que lhe é própria. b) pode fornecer corrente eléctrica, corrente essa que dependerá, do valor da força electromotriz e da resistência do circuito externo (desprezando a interna do gerador). c) o sentido do movimento dos electrões, ou seja, da corrente eléctrica, é imutável e foi convencionado que ele é do pólo positivo para o negativo, externamente ao gerador.
As correntes continuas têm a propriedade de manter sempre o mesmo sentido de deslocamento das cargas eléctricas, não o modificando com o decorrer do tempo. Admitamos um circuito real composto por uma pilha de 1,5 V ligada a um resistência de 1Ω. No momento em que ligamos o circuito, a corrente que passa pelo resistência é, como sabemos, de 1,5 A. Se admitirmos que a pilha jamais se descarregue, a representação da tensão será o gráfico da figura 2. A corrente também seria sempre a mesma, gráfico da figura 3. no caso real, a pilha descarrega-se com o tempo; portanto, a tensão em seus terminais vai diminuindo, gradualmente e progressivamente, até se anular.



Figura 2 & Figura 3


Correntes variáveis. Contrariamente ao que acontece com a corrente contínua, existem geradores cuja tensão não se mantém constante com o decorrer do tempo, mas sofre variações para mais e para menos, podendo, inclusive, mudar de sentido. São os chamados geradores de tensão (ou corrente) variáveis. Esses geradores são muito importantes em eletrônica. Graças a eles é que podemos transmitir informações de som e imagem. As tensões e as correntes variáveis mais importantes são: dente-de-serra, quadrada ou rectangular e alternada - sinusoidal, veja os desenhos da figura 4. Falaremos sobre a corrente alternada. O gerador de tensão alternada é muito utilizado, tanto em electrónica como em electrotécnica, pois, dadas as propriedades extraordinárias desse tipo de gerador, as usinas de força eléctrica da actualidade geram exclusivamente, tensões alternadas. Por outro lado, os transmissores das emissoras de rádio e TV, como veremos mais tarde, possuem o circuito oscilador, que nada mais é que um gerador electrónico de ondas alternadas. Na figura 4 representemos uma onda sinusoidal (alternada) a qual passamos a explicar.


Figura 4 & Figura 5


a) Amplitude – que corresponde ao máximo valor (positivo ou negativo) que a corrente ou tensão pode alcançar num determinado instante. +A representa a amplitude positiva e -A a amplitude negativa. A amplitude se repete, igualmente, em intervalos de tempo que chamamos de período, na figura chamado de T. Consideremos a tensão alternada que alimenta os aparelhos eléctricos de nossa residência. No medidor, lemos as indicações de 220 V – 60 Hz. 110 V, não é da amplitude, mas do valor que chamamos de eficaz. A amplitude ou valor máximo da tensão no caso, será de cerca de 155 volts. Isto quer dizer que, se possuíssemos um aparelho que nos permitisse medir os valores instantâneos da tensão, observaríamos que ela varia de -310 V até +310 V. Por outro lado, medindo o tempo que a tensão leva para passar por dois valores máximos igual e sucessivos, ou seja, duas amplitudes positivas ou negativas, encontramos 0,016 segundos, sendo esse período da tensão alternada de 60 Hz (1/60). b) frequência – por frequência é conhecido o número de vezes que o ciclo se repete em um segundo. Ela é medida em Hertz. Os sons que ouvimos têm frequências de cerca de 20 Hz até 16 KHz. Existe uma relação entre frequência e período. De fato, como período é o tempo necessário para que a onda alternada efectue um ciclo, e como frequência é o número de ciclos efectuados no tempo de um segundo, resulta que a frequência é o inverso do período, e vise- versa. Sendo assim, basta conhecer um, para podermos determinar o outro. Se conhecemos a frequência, basta dividir o número 1 pelo valor dessa frequência e teremos como resultado o período em segundos. Logo; F = 1 / período e período = 1 / F. c) fase – outro conceito importante em electrónica, é o de fase e, o de diferença de fase. De uma maneira intuitiva, podemos dizer que duas tensões, corrente, etc., estão em fase, quando elas variam da mesma maneira, com o tempo, figura 6. Na figura 7, mostramos um gráfico de uma tensão e de uma corrente que não estão em fase. De fato, basta observar que a tensão atinge o máximo valor positivo no instante 1 e a corrente só no instante 2, mais tarde. Quando a tensão e a corrente não estão em fase, diz-se que há uma diferença de potencial, medida por um angulo e geralmente4 indicado pela letra grega φ (fi). d) valor instantâneo – por valor instantâneo entendemos o valor da tensão ou corrente no instante que nos interessa. e) valor eficaz – nas aplicações práticas, o valor instantâneo da tensão ou da corrente não tem muita utilidade, sendo mais usado o valor eficaz. Por valor eficaz de uma tensão ou de uma corrente entendemos aquele valor que deveria ter a tensão ou a corrente alternada, para produzir o mesmo efeito que uma tensão ou uma corrente contínua conhecida. A corrente máxima corresponde, sempre, a 41% mais do que a eficaz; Imáx = 1,41 Ief, ou se quisermos conhecer o valor eficaz; Ief = Imáx / 1,41. da mesma forma, para calcular a tensão substituímos o I por V nas formulas. Assim para calcular a voltagem máxima da rede de 220 V usamos: Vmáx = 220 x 1,4142, o que é igual a 311,12 V.


Figura 6 & Figura 7


NOTA:
A tensão e frequência em Portugal são 230V 50Hz, na Austrália são 240V 50Hz e no Brasil são 110V 60Hz e de 220V 60Hz.
1,41 é a raiz quadrada de 2
0,707 é a raiz quadrada de 2 a dividir por 2 ou 1 a dividir pela raiz quadrada de 2.
Ex. 220 x raiz quadrada de 2 = 311,12
311,12 dividir por raiz quadrada de 2 = 220


José António Flor de Sousa

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