Componentes Electrónicos. Caracteristicas, o que são e como funcionam.

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Componente	Símbolo	Componente	Símbolo	Componente	Símbolo
Resistência		Potenciómetro		Bobines
Transformador		Diodo retificador		Diodo Zener
Diac		Triac		Tiristor
Transistor		Rele		Valvula
Condensador		Bateria
Componente	Símbolo	Componente	Símbolo	Componente	Símbolo

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Resistência  / Resistor

Resistência Eléctrica

Quando se aplica a mesma diferença de potencial nas extremidades de vários condutores, as intensidades das correntes resultantes são, em geral, diferentes umas das outras, mostrando que uns condutores oferecem maior oposição ou resistência à passagem da corrente do que outros.

Se, num condutor, existir uma diferença de potencial (ou tensão) entre os seus terminais A e B, tal que o potencial em A é maior do que o potencial em B, i.e., VA > VB , o sentido convencional da corrente será de A para B. De?ne-se, então, resistência eléctrica do condutor pelo cociente


i. e., numa resistência a intensidade da corrente eléctrica é directamente proporcional à tensão aos seus terminais. A relação é conhecida por lei de Ohm .


Representação, unidades, conductância, tolerância, valores normalizados

Qalquer elemento localizado no caminho de uma corrente electrica, seja esta Corrente contínua ou Corrente alterna que causa oposição a que esta circule, chama-se resistência ou resistor.

Normalmente as resistências representam-se pela letra R e a sua unidade de medida é Ohm (?).

As resistências são fabricadas numa ampla variedade de valores. Há resistências con valores de Kilohms (K? ), Megaohms (M? ).

1 Kilohm (K?) = 1,000 Ohm (?)
1 Megaohm (M?) = 1,000,000 Ohm (?)
1 Megaohm (M?) = 1,000 Kilohm (K?)

Para poder saber o valor das resistências sem ter de medir, existe um Código de cores das resistências que nos ajuda a obter com facilidade este valor apenas visualizando.

Para obter a resistência de qualquer elemento de um material específico, é necessário conhecer alguns dados próprios, como: dimensão, área transversal, resistência específica ou Resistividade do material em que é fabricado.
A conductância

Ao inverso da resistência chama-se conductância ou conductividade. Representa-se pela letra G. Um circuito com uma elevada conductância tem baixa resistividade e vice-versa.
Tolerância

É o valor em termos percentuais que uma resitência pode variar em função do seu valor base.
Exemplo: uma resistência de 1000 ohm com uma tolerância de 10% pode ter de 900 a 1100 ohms.

Os valores comuns de resistências são: 1.0, 1.2, 1.5, 1.8, 2.2, 2.7, 3.3, 3.9, 4.7, 5.6, 6.8, 8.2, etc., todas elas x 10n, onde n = 0,1,2,3,4,5,6.

Símbolo resistência

A resistência é uma medida da oposição que a matéria oferece à passagem de corrente eléctrica. Os materiais são designados por condutores, semicondutores ou isoladores conforme a oposição que oferecem seja reduzida, média e elevada. A Lei de Ohm .
V = R I

estabelece a relação existente entre a corrente e a tensão eléctrica aos terminais de uma resistência. O parâmetro R, designado resistência eléctrica, é expresso em ohm (note-se que na língua inglesa se distinguem os parâmetros resistance do elemento resistor).

A resistência eléctrica dos materiais pode ser comparada ao atrito existente nos sistemas mecânicos. Por exemplo, e ao contrário do vácuo, a aplicação de um campo eléctrico constante (força constante) sobre uma carga eléctrica conduz a uma velocidade constante nos materiais, situação à qual corresponde uma troca de energia potencial eléctrica por calor. Esta conversão é designada por efeito de Joule, cuja expressão da potência dissipada é
P= RI2

A resistência é um dos elementos mais utilizados nos circuitos. Existem resistências fixas, variáveis e ajustáveis, resistências integradas e resistências discretas, resistências cuja função é a conversão de grandezas não eléctricas em grandezas eléctricas, etc. Relativamente a estas últimas, existem resistências sensíveis à temperatura, como sejam as termo-resistências e os termístores, resistências sensíveis ao fluxo luminoso, designadas por foto-resistências, magneto-resistências, piezo-resistências, químio-resistências, etc.

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Potenciómetro

É um tipo de resistência variável comum, sendo normalmente utilizado para controlar o volume em amplificadores de áudio, variadores de tensão, tudo o que é ajustável em função de um valor variável de uma resistência.
Simbolo:

Ver Potenciómetro

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Bobines

O movimento das cargas eléctricas, e em particular a corrente eléctrica, é responsável por um fenómeno de atracção ou repulsão designado por força magnética. Dois condutores percorridos por uma corrente eléctrica atraem-se um ao outro se os sentidos dos respectivos fluxos forem concordantes, e repelem-se no caso contrário. À força magnética encontram-se associados o campo magnético, o fluxo e a densidade de fluxo magnético, a permeabilidade magnética, a indutância ou coeficiente de auto-indução, e o coeficiente de indução mútua.

A bobina é um componente que armazena energia sob a forma de um campo magnético, portanto sob a forma de cargas eléctricas em movimento. A indutância é o parâmetro que relaciona a corrente eléctrica com o fluxo magnético
F = Li    Wb, weber    

e é uma função das dimensões físicas e do número de espiras da bobina, mas também do material do núcleo. A unidade de indutância é o henry (H).

A relação em cima indica que as variações no fluxo magnético são proporcionais às variações na corrente eléctrica. Assim, e de acordo com a Lei de Faraday, a força electro-motriz induzida aos terminais de uma bobina é proporcional às variações na corrente respectiva



fenómeno que se designa por indução electromagnética (daí o nome alternativo de coeficiente de auto-indução dado à indutância).
Cálculo de Bobinas
Bobina com uma camada



Nos cálculos das bobinas com uma só camada utiliza-se a seguinte fórmula:
L=4?10-4N2R{[loge(1+?F)]+[1/(2,3+1,6/F+0,44/F2]}

    * N= Número de espiras
    * R= Raio da bobina em mm
    * F= raio da bobina/comprimento da bobina
    * L= µH
    * ?= 3,14159265

As bobinas devem apresentar um Factor de Forma (FF=comprimento da bobina/diâmetro) superior a 0,5 e inferior a 2.

Entre as espiras forma-se uma capacidade parasita que pode dar origem a ressonância indesejada nas altas frequências; Para evitar este efeito, basta prever o espaçamento entre espiras. Normalmente é suficiente uma espaçamento igual a 0,7 vezes o diâmetro do fio.

O diâmetro do fio utilizado (resistência) deve estar de acordo com o valor médio da corrente que vai percorrer a bobina. considera-se 3 ampéres por mm2 de secção.
Bobina com multi-camadas



Nos cálculos de bobinas com uma ou várias camadas utiliza-se a seguinte fórmula:



    * D= Diâmetro do núcleo (cm)
    * C= Largura do enrolamento (cm)
    * A= Altura do enrolamento (cm)
    * L= µH
    * ?= 3,14159265

Para maior precisão o factor r deve ser inferior a 0,4

Os cálculos admitem que as várias camadas são enroladas umas sobre as outras sem qualquer material isolante entre elas

As dimensões largura, altura e diâmetro são medidas independentemente da espessura do material da forma

O diâmetro do fio utilizado (resistência) deve estar de acordo com o valor médio da corrente que vai percorrer a bobina. considera-se 3 ampéres por mm2 de secção.

Bobina com núcleo de ar		Bobina com núcleo de ar com derivações
Bobina com núcleo de ferro		Bobina com núcleo de ferrite
Bobina com núcleo de ar		Bobina com núcleo de ferrite

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Transformador

O transformador é um dispositivo electromagnético constituído por duas bobinas acopladas através de um núcleo magnético de elevada permeabilidade magnética. O princípio de funcionamento do transformador baseia-se no fenómeno da indução electromagnética, e em particular da indução electromagnética mútua entre bobinas. A principal função de um transformador é elevar ou reduzir as amplitudes da tensão ou da corrente entre as bobinas do primário e do secundário. O transformador caracteriza-se pela relação de transformação de tensão entre o primário e o secundário, rT=N2/N1.

Os transformadores são utilizados numa gama muito variada de aplicações de processamento de informação e de energia eléctrica. Salientam-se, entre outras, a elevação e a redução da tensão e do número de fases em redes de transporte e distribuição de energia eléctrica, a redução da tensão ou da corrente em instrumentos de medida, a adaptação de impedâncias em amplificadores sintonizados em aplicações de rádio-frequência e frequência intermédia, a adaptação de resistências em aplicações áudio, ou simplesmente o isolamento galvânico entre partes de um mesmo circuito eléctrico.

Para além de outros, é possível identificar os seguintes tipos de transformadores: auto-transformadores, transformadores com múltiplos enrolamentos no secundário, transformadores com ponto médio, transformadores de medida ou de protecção, transformadores de sinal e transformadores de potência.

Existem diversos sensores que exploram o fenómeno da indução mútua entre bobinas, ou electromagnética. Estes transdutores são designados relutivos e electromagnético, e são utilizados na medição de grandezas não-eléctricas, tais como deslocamento, velocidade, aceleração, binário, força, pressão, etc.

O funcionamento dos transformadores é explicado através das Leis de Faraday, que nos diz que quando um circuito sofre uma corrente variável produz um campo magnético, e quando um circuito é sujeito a um campo magnético variável é gerada uma corrente eléctrica.


Tipos de transformadores
Transformador de alimentação:

O transformador de alimentação convencional é usado na conversão da tensão da rede para a tensão de funcionamento dos circuitos electrónicos. O rendimento é muito elevado, pois funciona com frequências muito baixas, é feito normalmente com chapas de aço no núcleo, possuindo algumas vezes blindagens metálicas para evitar interferências e blindagens de resina para evitar vibrações mecânicas.

Transformador de áudio:

Usado em aparelhos de áudio com válvula e em algumas configurações com transistores, no acoplamento entre etapas amplificadoras e na saída para os altifalantes (altofalantes). Geralmente é semelhante ao transformador de alimentação na sua forma pode usar núcleo de aço ou ferrite. A  resposta dentro da gama de de frequências de áudio, 20 a 20000 Hz, não é perfeitamente linear, mesmo usando materiais de alta qualidade no núcleo, esta variação de eficiência ao longo da faixa de áudio limita o seu uso.

Transformador de corrente:

É usado sobretudo para efectuar medições, em cabines e painéis de controle de máquinas e motores. Consiste num anel circular ou quadrado, com núcleo de chapas de aço e enrolamento com poucas espiras, que se instala passando o cabo dentro do furo, este actua como o primário. A corrente é medida por um amperímetro ligado ao secundário.

Transformador de RF:

Os circuitos de rádio-frequência (RF, acima de 30kHz), usam transformadores no acoplamento entre  etapas dos circuitos de rádio e TV. Sua  potência em geral é baixa, e os enrolamentos têm poucas espiras, utilizando sobretudo núcleo de  ferrite. Costumam ter blindagem de alumínio, para dispersar interferências no circuito onde estão inseridos e nos equipamentos circundantes.

Transformadores de pulso:

São usados para acoplamento e separação entre circuitos, isolando o circuito de controle, de baixa tensão e potência. Têm geralmente núcleo de ferrite e invólucro plástico.

Transformadores Simbologia

Transformador com núcleo de ar
Transformador com núcleo de ferrite
Transformador com núcleo de ferro

Cálculo de um transformador

-Calculo da potencia total dos secundários.
-Divide-se a potência do secundário pelo rendimento, para transformadores construídos manualmente pode-se arbitrar o rendimento em 0,8.
-Calcula-se a secção do núcleo pela formula:




- Determina-se o número de espiras do primário pela fórmula:



Onde:

V1 = Tensão do primário
B = fluxo em linhas por centímetro quadrado
S = Área do núcleo
f = frequência em hertz

5) Sabendo que:



temos:



Onde:

E1 = voltagem do primário
N1 = número de espiras do primário

Isto é um exemplo do processo de cálculo de um transformador, não é aconselhável construir um transformador baseado apenas nas informações aqui existentes.

Fórmulas utilizadas

Potência total secundário

Potencia_VA= Volts_VA*Corrente_IA
Potencia_PB = Volts_VB*Corrente_IB

Potência total secundário

Potencia_PS = (Potencia_PA +Potencia_PB)

Potência primário

Potencia_PP = PS/rendimento

Área do núcleo

S = 1.2* raiz(Potencia_PP)

Número de espiras primário

Espiras_Primário = (Volts_VP*100e+6)/(4.44*B*S*F)

Relação espiras por volt

r = Espiras_Primário/Volts_VP

Espiras_Secundário_VA= r*Volts_VA
Espiras_Secundário_VB = r*Volts_VB

SP = (Potencia_PP/Volts_VP)/densidade
SA = Corrente_IA/densidade
SB = Corrente_IB/densidade
Corrente Primário = Potencia_PP/Volts_VP

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Diodo retificador
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Diodo Zener 
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Diac 
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Triac 
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Tiristor
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Transistor
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Relé
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Valvula
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Condensador


Condensadores (capacitores)

O condensador (capacitor) é um componente de circuito que armazena cargas eléctricas. O parâmetro capacidade eléctrica (C) relaciona a tensão aos terminais com a respectiva carga armazenada. Os formatos típicos consistem em dois eléctrodos ou placas que armazenam cargas opostas. Estas duas placas são condutoras e são separadas por um isolante ou por um dieléctrico. A carga é armazenada na superfície das placas, no limite com o dieléctrico. Devido ao fato de cada placa armazenar cargas iguais, porém opostas, a carga total no dispositivo é sempre zero.

q(t) = Cv(t) F, farad  

A energia armazenada em Jules é nos dada pela fórmula:

E = (C * V2)/2


o qual é uma função das propriedades do dieléctrico, da área e da separação entre os eléctrodos. De acordo com a relação, a adição ou remoção de cargas eléctricas às placas de um condensador equivale a variar a tensão eléctrica aplicada entre as mesmas, e vice-versa. A expressão



define a característica tensão-corrente do elemento condensador, a qual se encontra, portanto, ao nível da Lei de Ohm.

A análise de um circuito com condensadores exige a resolução de uma equação diferencial. Este facto introduz a dimensão temporal na análise de circuitos, impondo em simultâneo a necessidade de estudar as condições iniciais e as restrições de continuidade da energia acumulada como base para a resolução das mesmas. A natureza diferencial das equações do circuito conduz à distinção entre soluções natural (regime transitório ou natural) e forçada no tempo, sendo esta última a base para o posterior estudo dos conceitos de fasor e de impedância eléctrica, ambos no âmbito da análise do regime forçado sinusoidal.

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