Em nosso cotidiano estamos acostumados a medir grandezas
escalares como a distância em metros ou quilômetros, a massa em gramas ou
quilogramas ou a temperatura em graus Celsius. Em eletrônica devemos fazer o mesmo
com as três unidades básicas ao estudo da eletrônica : TENSÂO, RESISTÊNCIA e
CORRENTE.
Observe o desenho:
No nosso exemplo, uma mangueira
de jardim está conectada a um tanque com água. A mangueira representa a
metáfora da resistência à passagem de água, enquanto o tanque simboliza o
volume ou tensão de água disponível e já o fluxo de água que sai da mangueira é
a corrente.
Através desta analogia pode-se concluir:
- Se aumentar a bitola (diâmetro)
da mangueira, mais água irá passar por ela ao mesmo tempo, no entanto, se
aumentar o comprimento da mangueira o fluxo de água diminuirá.
- Se aumentar o tamanho do
tanque, terei água disponível por mais tempo ou com uma pressão maior.
Vamos agora traduzir isso em
nossas unidades.
Essa “pressão” de eletricidade é
medida em Volts e é chamada Tensão (V).
O número de elétrons que flui
pelo meio condutor (mangueira de jardim) em uma unidade de tempo é chamado
corrente e é medida em Amperes (A).
A oposição a passagem do fluxo de
elétrons é chamada resistência e é medida em Ohms (Ω).
Você notará que em fórmulas e equações a resistência será
representada pela letra R, a tensão pelas letras V ou E e a corrente pela letra
I.
Assim como nossas medidas cotidianas possuem múltiplos e submúltiplos,
nossas unidades elétricas também possuem. Como temos a miligrama, a grama e o
quilograma, também temos por exemplo o milivolt, o volt e o quilovolt . Observe
as tabelas abaixo:
Fonte: PLATT, Charles. p.11
Agora podemos estudar as relações entre essas grandezas
através da Lei de Ohm.
Se você tiver dificuldade para guardar essas combinações de
fórmulas pode , sem sentir vergonha disso, usar o truque de tampar com um dedo,
sobre a pirâmide da lei de Ohm, a unidade que quer encontrar, assim:
Na nossa metáfora do tanque de água e da mangueira de
jardim, o que aconteceria se aumentasse o volume de água sem mudar a bitola da
mangueira? Ora, aumentar o volume é aumentar a Tensão (V). Se não alterar a bitola
da mangueira, ou seja, mantiver a mesma resistência, terei uma corrente maior.
Basta dar uma olhada na fórmula (2).
Vamos fazer outros exercícios mentais. Olhe para as figuras
abaixo e tente visualizar nossas grandezas e o que acontece com elas:
Solução do problema 1
Ora , dizer que mantive o volume de água e girei a torneira
para deixá-la semi-aberta equivale dizer que mantive a tensão (volume), mas
aumentei a resistência (fechei a torneira um pouco), logo minha corrente será
menor. Lembre-se que I = V / R.
Solução do problema 2
Se eu coloco outro tanque sobre o primeiro, mas não mexo na
torneira, equivale dizer que aumentei o volume de água, logo, aumentei a
Tensão, mas mantive a resistência. Assim, a corrente será maior. Lembre-se que I = V/ R. Essa é a idéia por trás da
ligação em série de pilhas e baterias. As tensões (volumes) das pilhas/baterias
individuais são somadas, aumentando a tensão total.
Solução do problema 3
Cuidado agora. Pode parecer que a “pressão elétrica” do
problema 3 é a mesma do problema 2, afinal são dois tanques de água, mas isso
não é verdade. Você deve imaginar que no problema dois o tanque de cima faz uma
pressão sobre o volume de água do tanque de baixo, como se fosse um peso ou um
pistão agindo sobre algo sobre o que está baixo. Já no caso do problema 3, o
tanque dois não exerce “pressão” sobre o tanque 1, pois está ao lado dele.
Ocorre, então, que a “pressão elétrica” embora não dobre como no caso 2, mas durará
mais tempo. Esse é o princípio da ligação em paralelo de pilhas e baterias.
Experimento 2.1
Ufa! Vamos, finalmente, brincar um pouco. Faremos
experiências bem simples a princípio, mas o nível de complexidade irá aumentar
a medida que ganhamos mais conhecimento.
Comece selecionando a escala de medida de resistência em seu
multímetro. Dê uma olhada nos exemplos abaixo:
Agora coloque as ponteiras sobre seu dedo e note a resistência
indicada pelo multímetro. Provavelmente o multímetro indicará o número 1, o que
significa que a resistência do seu dedo é alta demais. Você pode aumentar a
escala do multímetro para algum múltiplo como 2KΩ ou 2MΩ, mas ainda assim não
aparecerá uma medida de resistência. Isso acontece porque nosso corpo tem uma
resistência muito alta.
Mas vamos trapacear, dê uma lambida no seu dedo (eu sei, é
nojento! Mas tudo pela ciência) e repita a medição. Agora, seu multímetro deve
mostrar algum valor. Se necessário altere a escala de medição no multímetro.
Isso ocorreu porque criamos um “caminho” para a corrente que vem do próprio
multímetro circular, ou seja, a saliva no seu dedo se tornou um condutor.
Continue experimentando. Com o dedo ainda úmido, afaste as pontas de prova
criando uma distância maior entre elas. O que acontece com a resistência? Ela aumentou,
pois quanto maior a distância, maior a resistência. Em termos simples, usando
nossa analogia do tanque de água, o esforço para levar a “pressão” elétrica
aumenta com a distância.
No próximo capítulo vamos montar nosso primeiro circuito
simples e também iremos nos familiarizar com alguns componentes eletrônicos.
Autor :
Marcos Pizzolatto
Referências
PLATT, Charles. MAKE:Eletronics.Maker Media. 2009, CA, EUA.
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