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Curso básico de eletrônica para Makers - Parte 1

   

ATENÇÃO!

 

  O PORTALMAKER.COM.BR apresentará o Curso Básico de Eletrônica aos leitores interessados, com responsabilidade em relação a didática e exposição técnica dos assuntos e temas abordados. Entretanto, o PORTALMAKER.COM.BR não assume responsabilidade alguma em relação as consequências dos atos tomados por nossos "alunos", em relação ao aprendizado, seja por imperícia nas realizações técnicas ou má aprendizado! O Curso deixa bem claro, que dúvidas devem ser esclarecidas com nosso corpo técnico, e nenhuma realização que envolva perigo de danos pessoais, deve ser tomada sem precauções e conhecimento de causa!

Leia o curso que lhe é apresentado, de modo a analisar peculiaridades, principalmente nas questões que lhe pareçam mais difíceis, relendo-as até compreendê-las. Não basta ler uma vez somente, leias quantas vezes for necessário para sua assimilação, e consulte sempre as ilustrações que disponibilizamos em cada explicação. Se ainda assim, não conseguir compreender determinado texto, e quiser entrar em contato conosco, em nossa sessão "Tô com duvida, professor!" você pode sanar suas duvidas, sendo esta oportunidade restrita somente a membros do PortalMaker!  


 

Quanto a segurança nas aulas práticas:

 

Procure sempre seguir passo-a-passo e corretamente nossos "manuais", para que não ocorram enganos ou problemas com a segurança quanto ao manuseio dos materiais e da energia elétrica! Trabalhe sempre em locais livres e bem ventilados, tomando muito cuidado com elementos que possam causar lesões, e na medida do possível, peça a alguém para lhe acompanhar, só por precaução...


 O portalmaker.com.br adverte que todos os procedimentos práticos constantes neste curso devem ser efetuados por pessoas com bom senso, e se possível, acompanhados ainda por maiores capazes, devendo-se sempre tomar todos os cuidados necessários ao lidar com energia elétrica ou materiais perigosos, não se responsabilizando o portalmaker pela imprudência, imperícia e ou negligencia que eventualmente possa gerar algum infortúnio!

* Embora procurando respeitar as regras gramaticais, os textos em geral no nosso Curso estão expressos muitas vezes em linguagem popular, para explanação e entendimento facilitado aos leigos e pouco instruidos... Nos desculpem os "doutores" da língua portuguesa...

Para entendermos a eletricidade, temos que primeiramente entender a estrutura básica da Matéria e suas características, na geração da corrente elétrica. Para tanto, devemos ter em mente o que significa a Matéria não como a vemos, mas como a Física a compreende...

Na Física, a matéria pode ser compreendida como qualquer coisa que possua massa e ocupe lugar no espaço, seja liquida, solida ou gasosa! Seu corpo humano é feito de massa, bem como seus pertences e o ar que respira. Enfim, tudo que existe no universo é composto de massa. E de que são compostos ou feitos a Massa? Você já deve ter ouvido falar: De moléculas e mais profundamente, de Átomos!
 Mas o que são Átomos? Átomos podem ser definidos como a menor partícula em que um elemento pode ser dividido, mantendo as suas propriedades químicas.

O Átomo é a menor partícula existente na matéria, conservando suas propriedades químicas.

Se, por exemplo, dividirmos uma régua em inúmeras sucessivas vezes, e pudéssemos ter micro pinças para isso, chegaríamos a uma Molécula de plástico, e se "quebrássemos" esta molécula, chegaríamos enfim aos Átomos deste elemento. Para você ter um ideia de quão pequeno é o Átomo, em pouco mais de meio grama de sulfato de cobre, existem mais de  2 530 000 000 000 000 000 000 Átomos(1). Dá pra ter uma ideia???  Só que não acaba por aí... O Átomo também é composto de partículas...!!!

Se dividirmos uma régua em inúmeras sucessivas vezes, e pudéssemos ter micro pinças para isso, chegaríamos a uma Molécula de plástico, e se "quebrássemos" esta molécula, chegaríamos enfim aos Átomos deste elemento.

Excluindo Mésons e os neutrinos de vida curta (ops- tá começando os palavrões...), o núcleo de um átomo é constituído basicamente por partículas maiores, chamadas Prótons e Nêutrons. Entretanto, Além deles, existe também no Átomo, uma camada externa ao núcleo, constituída de partículas muito menores (bem menores, cerca de 1840 vezes menores que os Prótons) chamada de Elétrons (Ehhh... Este nome é familiar...) Uma característica interessante é que os Prótons e Elétrons possuem "cargas" - Positivas (Prótons) e Negativas (Elétrons)  - respectivamente, ao qual se "equilibram" internamente, mantendo-os unidos e com carga total de zero, uma vez que cargas positiva e negativas se contrabalançam.

Se um átomo fosse do tamanho de 2 campos de futebol, o núcleo redondo situado no centro (Prótons e Nêutrons), seria do tamanho de uma moeda, sendo o restante preenchido por uma "nuvem orbital" elíptica de Elétrons circundando ao redor do núcleo e entre os dois campos de futebol... Poderíamos também comparar ligeiramente o Átomo ao nosso sistema solar, sendo o núcleo do átomo o Sol, e os planetas circundantes os Elétrons...

Como "dissemos" há pouco, existe uma camada de  Elétrons circundando os prótons... Também dissemos que há um "contrabalanceamento" dos elétrons das "orbitas" com os Prótons, para que permaneçam juntos como um elemento: O Átomo!

Mas se analisarmos atentamente a estrutura do Átomo, é possível ver o óbvio: Veremos que a última camada de elétrons (em nossa comparação com o sistema solar, seria a trajetória de Plutão) deve ter muito menos atração de carga pelos prótons, que as primeiras camadas de elétrons, que ficam "próximas" ao núcleo de Prótons, devendo ter em consequência muita "força" para não serem "sugados" pelos Prótons... Na Pratica, vamos tomar, por exemplo, o elemento OURO, resguardados o números de elétrons em função do espaço:
 

Nas ilustrações, veremos que o Átomo do elemento OURO (Aquele metal amarelinho que todo mundo gostaria de ter em abundancia...:)), possui em sua ÚLTIMA camada só UM ELÉTRON circundando o próton, sendo que ele está muito longe do núcleo (lembra dos dois  campos de futebol, e o núcleo  colocado no centro seria do tamanho de uma moeda?). A este ultimo elétron, desta ultima camada, chamamos de Elétron de Valencia!

E se... dispuséssemos de uma energia suficiente para "arrancar" este ultimo elétron? Ele então estaria "livre" não é? E de que tipo de energia estamos falando? Ela pode ser Térmica (aquecendo o ouro) Magnética (com fluxo magnético) e ou até com pressão ou batidas. Então vimos que um átomo que contenha um numero pequeno de elétrons em sua ultima camada  (de Valencia), pode perde-los facilmente com uma energia externa a ele aplicada...

Os Átomos, sob influencia de nossa força externa, iria "arrancar" os outros elétrons das ultimas camadas dos outros átomos, deixando-os livres e sob movimentação.

 Um Átomo quando perde elétrons, se transforma: Ele se torna um ÍON Positivo. Por que positivo? Simples, é porque como ele estava em equilíbrio, sua carga esta zerada, mas caso perca um ou mais elétrons, este equilíbrio não existe mais, e se fizermos as contas, veremos que o numero de prótons  agora é maior que o numero de elétrons, portanto, ele deixou a condição de carga zero e ficou mais positivo! Se ao contrario, o átomo de ouro tivesse recebido elétrons, ao invés de perder (e esta opção existe) , ele se tornaria um ÍON Negativo! (teria mais elétrons que prótons...)

E SE... dispuséssemos de mais energia ainda e fizéssemos com que mais elétrons da ultima camada do átomo OURO se soltassem, e ficassem livres? Como os elétrons são portadores de carga negativa, e sabemos que cargas iguais se repelem (São preconceituosos, não gostam de se juntar...) um elétron iria repelir o outro, sob influencia de nossa força externa, e de sobra iria "arrancar" os outros elétrons das ultimas camadas dos outros átomos, já que eles estão fracamente ligados ao núcleo... então, com isso estamos criamos o quê , o que...? RESPOSTA: A ENERGIA ELÉTRICA!!!

Os Átomos, sob maior influencia de nossa força externa, iria "arrancar" os outros elétrons das ultimas camadas dos outros átomos, deixando-os livres e sob movimentação, gerando Corrente Elétrica!

ENTÃO, QUANDO IMPOSTA UMA FORÇA EXTERNAMENTE, FORÇANDO OUTROS ELETRONS A FICAREM LIVRES, E PORTADORES DE CARGA ELETRICA, EMPURRRANDO-OS UNS AOS OUTROS, SURGE UMA:

A ESTA "FORÇA" QUE APLICAMOS EXTERNAMENTE, NECESSÁRIA PARA LIBERAR E MOVIMENTAR OS ELETRONS DA ULTIMA CAMADA NO INTERIOR DOS ATOMOS DO OURO DENOMINA-SE:

A capacidade de um material, como o Ouro, por exemplo, de transportar elétrons livres ou carga elétrica depende, portanto, do numero de elétrons livres disponíveis nos átomos. E sabemos que, quanto menos elétrons na camada de Valencia, mais fácil é de o elétron ficar "livre". Então temos mais uma descoberta: Se existirem materiais com uma camada de Valencia com mais elétrons, mais difícil será arranca-los do átomo, e por consequência mais...

 terá o material para a CORRENTE ELETRICA QUE NELE CRIARMOS com a TENSAO ELETRICA!

Um aspecto MUITO IMPORTANTE, a saber, é quanto a esta RESISTENCIA que alguns átomos têm de dificultar a passagem de corrente elétrica, em função da sua camada de Valencia. Vimos que quanto mais elétrons na camada de Valencia, mais RESISTENCIA ou oposição terá a CORRENTE ELETRICA de "arrancar" outros elétrons da Valencia dos átomos do material.

Um condutor (fio metálico) possui internamente estruturas cristalinas que criam “Resistência” a passagem de Corrente Elétrica. Uma maior quantidade de Elétrons na camada de Valência é um exemplo disto.

OPA! Podemos então classificar os matérias conforme sua camada de Valencia, ou melhor, dizendo, podemos classificar os materiais como:
 

  CONDUTORES, SEMICONDUTORES E MAUS CONDUTORES OU ISOLANTES!
 

O ouro, a prata e cobre, por exemplo, como tem um só elétron em sua camada de Valencia, são considerados ótimos condutores de Corrente elétrica, ao passo que um elemento que contenha dois elétrons em sua camada de Valencia, como o ferro, também será um condutor de corrente elétrica, mas não tão bom condutor como o ouro a prata e o cobre. Já ao ar que repiramos, o vidro e a borracha, por exemplo, possuem um numero grande de elétrons em sua camada de Valencia (Max. 8), sendo, portanto considerados materiais isolantes.

A resistência intrínseca (que faz parte dela) de cada material, pela sua camada de Valencia, apresenta-se sob as mais variadas formas e dimensões... Um efeito interessante também a se destacar na Resistência  elétrica dos materiais, é que quando percorridos por uma corrente elétrica, ela provoca desprendimento de calor, seja em mais quantidade ou menos, dependendo dos  diferentes tipos de materiais. Isto acontece devido a transformação de energia elétrica em energia calorífica, já que há atrito e choque de elétrons com a estrutura do material, aliado a sua "má Valencia"...! Um exemplo bem prático disto é o nosso Chuveiro, que possui uma (veja só...!) Resistência, que nada mais é do que um fio (Niquel-Cromo) com características de matérias com estrutura a dificultar a passagem de Corrente elétrica,  e de alguns elétrons de Valencia nos átomos do fio  (em sua ultima camada), transformando desta maneira a eletricidade em Calor propositalmente. Na Eletrônica utilizamos muito o processo de transformar excessos de corrente em calor. Adiante no curso, veremos isso...!

 

 

Descobrimos então, até agora, 3 Grandezas elétricas:


TENSÃO ELÉTRICA
 

CORRENTE ELÉTRICA
 

RESISTÊNCIA ELETRICA
 

Ok, descobrimos isso, mas como podemos indicar suas medidas? Não seria nada pratico dizermos que temos, por exemplo," 1,5 tensão elétrica"... Soa estranho, não? Se temos o "quilo" ou Kg para peso, o "quilometro" ou Km para distancias, é natural que usemos unidades de medidas e seus  símbolos também para as grandezas elétricas... Assim, temos para:

 

TENSÃO ELÉTRICA = VOLT -simbolizado pela letra V
em homenagem  ao físico italiano Alessandro Volta.


CORRENTE ELÉTRICA= AMPERE - simbolizado  pela letra A
em homenagem ao físico francês André-Marie Ampère

 

RESISTENCIA ELETRICA= OHMS - simbolizado  pela letra omega
em homenagem a Georg Simon Ohm

 

 

Mas quanto vale 1 Volt, 1 Ampére e 1 Ohm???
 

Estas unidades de medidas não foram escolhidas ao acaso... Podemos afirmar que 1 Ohm é a resistência elétrica de um condutor submetido a Tensão de 1 Volt, percorrido por uma Corrente elétrica de 1 ampére. Diante desta dependência entre estas grandezas, resulta a Lei mais importante da Eletricidade, conhecida como a Lei de OHM.

 

 

Xiii... Achou complicado? Não se preocupe agora com isso, porque adiante será analisado na pratica estes dados, e verá que será muito fácil entender esta famosa e importante Lei!

...

Mas para você que tem sede de saber, saiba que as cargas elétricas (elétrons livres, que quando em movimento constitui a Corrente Elétrica) também tem sua unidade de medida e símbolo: 
 

O Coulomb (C), em homenagem ao  físico francês Charles Augustin de Coulomb.

Assim, pormenorizando a "difícil" afirmação acima, dizemos que 1 Coulomb é a quantidade de carga elétrica carregada pela corrente de 1 ampère durante 1 segundo. Certamente , quanto mais “Coulombs” passar por um condutor elétrico, mais intensa será sua Corrente, portanto, quando falarmos em Corrente Elétrica, estamos nos referindo a intensidade de Corrente!
 

Talvez desta maneira já começa a ficar um pouquinho mais fácil de entender... Como você pode perceber, para que conheçamos quantos Volts atravessa determinado condutor (fio), necessitamos saber sua Corrente Elétrica e sua Resistência, já que são unidades que dependem uma da outra para obtenção dos resultados...

 

Ah... Também é muito importante saber agora, que estas unidades admitem múltiplos e submúltiplos, da mesma maneira que o quilograma na "pesagem" também admite, como por ex. o miligrama e a tonelada. Estas unidades de grandeza foram uniformizadas pelo Sistema Internacional de Unidades (SI) , criadas pelo Birô internacional de Pesos e Medidas, no ano de 1875 em Paris.  Desta maneira temos que:
 

 

Os submúltiplos e múltiplos usuais da Tensão Elétrica são: O pico volt (pV), nano volt (nV), microvolt (uV), miliVolt (mV), Volt (V), kilovolt (kV)e o megavolt (MV)
 

 

Os  submúltiplos e múltiplos usuais da Corrente Elétrica são: O picoampere (pA), Nanoampere (nA), microampere (uA), miliampere (mA), ampere (A), kiloampere (kA) . Acima disto, "vixi...." :)
 

 

Os  submúltiplos e múltiplos usuais da Resistência Elétrica são: O  miliohm, ohm, kilohm e o megaohm.
 

 

 

Na prática da eletrônica, vamos utilizar normalmente os seguintes submúltiplos e múltiplos: microvolt, miliVolt, volt; microampere, miliampere, ampére e ohm, kilohm e o megaohm.

 

Se você já está começando a coçar sua cabeça, achando complicados todos estes termos, não se desespere, com o andar do Curso você tomará muita intimidade com eles, e logo você estará habituado, como está para comprar um "quilo" de carne ou uma "resma" de papel.

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O importante, diante do final desta 1º parteTeórica é que você deve ter aprendido:

 

- A FORÇA DE INFLUENCIA EXTERNA QUE OBRIGA OS ELÉTRONS LIVRES A SE MOVIMENTAREM EM UM CONDUTOR ELÉTRICO É CHAMADA DE TENSÃO ELÉTRICA, SENDO SUA UNIDADE DE MEDIDA O VOLT, E SEU SIMBOLO É A LETRA “V”.

- AO MOVIMENTO DESTES ELETRONS LIVRES COM CARGA NO INTERIOR DO CONDUTOR ELÉTRICO, É CHAMADO DE CORRENTE ELÉTRICA, SENDO SUA UNIDADE DE MEDIDA O AMPÈRE, E SEU SIMBOLO É A LETRA “A”.

 

- À RESISTÊNCIA CRIADA PELA ESTRUTURA INTERNA DO CONDUTOR ELÉTRICO AO MOVIMENTO DOS ELETRONS LIVRES COM CARGA, CHAMAMOS DE RESISTÊNCIA ELÉTRICA, SENDO SUA UNIDADE DE MEDIDA O OHM, E SEU SIMBOLO É A LETRA GREGA  "OMEGA ”.

 

 

 

Esperamos que você, aluno, que possa ter compreendido perfeitamente a esta aula, mas em caso de dúvidas, entre em contato com a sessão :
 

"Tô com dúvidas, professor!

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