Componentes Eletrónicos como Funcionam?

Introdução

Para estudar eletrónica, é fundamental conhecer os componentes eletrónicos, neste artigo, vamos conhecer quais são os componentes eletrónicos mais comuns, as suas aplicações e como funcionam.

 

Componentes Eletrónicos

 

Componentes Eletrónicos

Neste artigo abordaremos os seguintes componentes:

  1. Resistências;
  2. Condensadores;
  3. Indutores;
  4. Díodos;
  5. Transístores.

 

1. Para que servem as Resistências

Resistências são componentes que têm como finalidade oferecer uma oposição à passagem de corrente elétrica através de seu material, limitando assim a corrente elétrica numa determinada parte do circuito.
Para medir a capacidade resistiva de uma resistência é usado a unidade de medida Ohm (Ω).

 

Exemplo de Resistência

 

1.1 Resistência Elétrica

A resistência é dada pela seguinte fórmula:

 

Lei de Ohm

 

Onde:

  • R = Resistência Elétrica em Ohms (Ω);
  • V = Tensão Elétrica em Volts (V);
  • I = Corrente Elétrica em Amperes (A).

 

1.2 Simbologia da resistência em um circuito

A simbologia da resistência nos diagramas dos circuitos eletrónicos é a seguinte:

 

 

A esquerda encontra-se o padrão americano e a direita o padrão europeu.

 

1.3 Aplicação das resistências em circuitos

Vamos supor que queiramos ligar um LED com uma bateria de 9 volts, com corrente de 1 ampere. Mas a corrente máxima suportada por esse LED é de 20mA (0,02A).

Se ligar o LED diretamente na bateria, ele vai queimar, uma vez que a corrente que passará nele será superior que a corrente máxima suportada. Portanto, devemos utilizar uma resistência para limitar a corrente que passa no LED, como na imagem abaixo:

 

Esquema de Montagem

 

Para calcular o valor da resistência necessária, devemos utilizar a fórmula da resistência elétrica (Lei de Ohm):

 

Lei de Ohm

 

Aplicando a lei de Ohm chegamos a conclusão que R = 9/0,02, e portanto o valor da resistência a ser usada deve ser igual a 450 ohms para o LED não se danificar.

 

1.4 O que são Resistências variáveis (ou potenciómetro)

Além das resistências já observadas neste artigo, existem também resistências variáveis ou potenciómetro, que como o nome indica, são resistências que variam a sua resistência entre 0 até um determinado valor, consoante a necessidade do utilizador, como é o caso dos potenciómetros e trimpots.

 

Potenciómetro

 

1.5 Como calcular valor de resistência através tabela de Cores das Resistências

As resistências fixas possuem linhas coloridas para identificar seus valores resistivos e sua tolerância sem ser necessário medir manualmente.

 

 

Tabela de Cores

2. Como funcionam os Condensadores

Os condensadores são formados por duas placas paralelas separadas por um material isolante, chamado de dielétrico. Quando seus terminais são submetidos a uma corrente elétrica, as placas são carregadas podendo assim armazenar energia.

 

Condensadores

 

A quantidade de carga armazenada divida pela tensão elétrica que existe entre as placas é chamada de Capacitância, medida em Farad.
Um Farad é uma capacitância gigantesca, os condensadores mais comuns na eletrónica estão na ordem de microfarad, nanofarad ou picofarad.

 

2.1 Simbologia dos Condensadores

A simbologia do condensador é a seguinte:

 

Simbologia do Condensador

 

Quando o condensador não possui polaridade, isto é, não possui um terminal positivo e um negativo e pode ser polarizado de qualquer forma, utiliza-se o símbolo da esquerda.
Quando o condensador possui a polaridade, utiliza-se o símbolo da direita, marcando qual o terminal positivo.
Polarizar inversamente um condensador é perigoso, visto que ele entrará em curto-circuito e pode explodir. O condensador tornasse inutilizável após ser polarizado inversamente.

 

2.2 Tipos de Condensador

Alguns dos tipos de condensadores mais comuns são os eletrolíticos, de poliéster, cerâmico e tântalo.

  • Condensadores Eletrolíticos – É um condensador que possui uma polaridade definida. Caso ele seja polarizado inversamente, ele entrara em curto-circuito e se tornará inutilizável, podendo até explodir. É muito comum em fontes de tensão funcionando como filtro de ruídos. São encontrados em valores maiores que 0,5µF. Normalmente, o condensador eletrolítico possui uma lista que indica o seu terminal negativo.
Condensadores Eletrolíticos

 

  • Condensador de Poliéster – É um condensador formado por varias camadas de alumínio e poliéster, não sendo recomendado para uso em altas frequências. Pode ser encontrado na faixa de 1000pF a 10µF e não possui polaridade.
Condensador de Poliéster

 

  • Condensador de Cerâmica – É um disco de cerâmica com duas fitas metálicas em suas faces. É utilizado desde circuitos de corrente continua até aos de alta frequência. São encontrados com capacitâncias de 1pF a 470nF, normalmente

 

Condensador de Cerâmica

 

  • Condensadores de Tântalo – Capazes de obter grandes quantidades em um tamanho muito reduzido por conta de seu principio de fabricação, é usado para substituir o condensador eletrolítico quando o espaço é um problema

 

Condensadores de Tântalo

 

2.3 Aplicações dos Condensadores

Um condensador é semelhante a uma pilha ou bateria, porém ele é capaz de descarregar toda a sua carga em frações de segundo. Desta forma, eles podem ser utilizados como filtros de ruídos em fontes de tensão, por exemplo:
Todos os condensadores possuem uma constante de carga T, equacionada da seguinte forma:

T = R x C

Onde:

  • T = Constante de Carga
  • R = Resistência em Ohms
  • C = Capacitância em Farad

A partir desta constante de carga, podemos calcular o tempo de carga e descarga de um condensador. Uma constante de tempo equivale a aproximadamente 63% de carga ou descarga do condensador. Vejamos o seguinte gráfico onde é relacionado Energia (% E) sob Tempo (t):

 

% Energia / Tempo

 

Após 5 segundos o condensador é totalmente carregado ou descarregado. Note que ele não estará 100% carregado ou descarregado, mas estará muito próximo disso.

 

3. Indutor (ou bobina)

O Indutor, por vezes também chamado de Bobina ou Solenoide, é um componente eletrónico capaz de armazenar energia em forma de campo magnético, gerado pela corrente elétrica que circula pelo indutor.

 

Indutores

 

A capacidade do indutor de armazenar energia em forma de campo magnético é a Indutância medida em Henrys (H). São normalmente construídos a partir de um fio de cobre enrolado em espiras em torno de um núcleo geralmente ferromagnético.

 

3.1 Simbologia do Indutor

Em circuitos, um indutor representado pela letra L é visto da seguinte forma:

 

Simbologia do Indutor

 

Tipos de Indutores

Os indutores variam quanto a seu núcleo e formato e são os seguintes:

  • Núcleo ferromagnético – São utilizados materiais ferromagnéticos no núcleo para obter maiores valores de indutância. Assim, o núcleo é capaz de aumentar e concentrar o campo magnético. Entretanto, é o sistema com maior energia dissipada.

 

  • Núcleo laminado – O núcleo é feito com finas camadas de aço-silício, envolvidas por um verniz. É utilizado para baixas frequências. O núcleo laminado diminui as perdas do indutor.

 

  • Núcleo de ar – O núcleo não é preenchido com nenhum material. Apesar de ter pouca indutância, não apresenta perdas causadas pelo núcleo. É usado para altas frequências

 

  • Núcleo de ferrite – São indutores que apresentam um excelente desempenho em altas frequências. Isso pois é utilizado um tipo de cerâmica ferromagnética e não condutora, o que diminui as perdas de energia.

 

  • Indutor Toroidal – Feito com um núcleo de ferrite, porém com o formato de rosca. No indutor toroidal, o campo magnético possui um caminho fechado para circular, o que diminui consideravelmente as perdas, aumentando o valor da indutância.

 

4. Díodo

É um componente eletrónico que permite a passagem de corrente em somente um sentido.
É construído a partir de um material semicondutor, uma espécie de meio termo entre um material condutor e um material isolante.
O díodo possui 2 terminais e é formado por uma junção de silício ou germânio, que permitem que o díodo conduza somente em um sentido.

 

Díodos

 

Note na imagem acima que o díodo possui uma faixa cinzenta. Esta faixa indica qual é o terminal negativo do díodo.

 

4.1 Aplicações dos Díodos

O díodo é muito usado em circuitos retificadores que convertem corrente alternada para corrente continua.
Existem diversas outras aplicações para o díodo, como em circuitos de proteção e reguladores de tensão.
É importante notar que o díodo não é uma passagem perfeita, quando a corrente flui por seus terminais há uma queda de tensão de aproximadamente 0,7V, portanto é importante ter em consideração essa queda de tensão quando for projetar um circuito utilizando um díodo.

 

4.2 LED – Díodo Emissor de Luz

LED deve ser um dos componentes eletrónicos mais conhecidos do mundo, ainda mais com as Lâmpadas LED que existem na atualidade.

 

Diodo – LED

 

O LED é feito de arseneto de gálio que emite luz quando a corrente elétrica flui por ele. Possui baixo consumo e alta eficiência, além de uma grande durabilidade. Por conta disso, as iluminações LED vem se tornando cada vez mais populares.

 

4.2 Díodo Zener

O Díodo quando polarizado inversamente, permite manter uma tensão constante nos terminais.

 

Diodo Zener

 

É utilizado em reguladores de tensão e estabilizadores para manter uma tensão constante ao longo do tempo.

 

4.3 Simbologia do Díodo

 

Diodo Simbologia

 

Quando polarizado corretamente, o sentido da corrente é da esquerda para a direita (sentido convencional).

 

5. Transistor

Após a invenção dos transístores, o mundo mudou: computadores, eletrodomésticos, celulares e muitas outras coisas começaram a aparecer em grande escala. O transístor aperfeiçoou técnicas de produção de diversos eletrónicos e propiciou o desenvolvimento de toda tecnologia que temos hoje.
São componentes eletrónicos que, assim como o díodo, são construídos a partir de um material semicondutor. O transístor possui a capacidade de controlar a passagem de corrente. O transístor normalmente possui três terminais, a base, o coletor e o emissor.

 

Transistor

 

Quando há corrente na base, o transístor permite a passagem de corrente entre o coletor e o emissor. Se não há nenhuma corrente na base, não há passagem de corrente entre o coletor e o emissor.
Com o transístor, podemos construir portas lógicas, e a partir de portas lógicas, podemos construir processadores, base de toda computação moderna.

 

5.1 Transístores Bipolares

São os transístores de junção NPN e PNP. Com grande facilidade de polarização e durabilidade.

 

Transístor Bipolar

 

5.2 Transístores Unipolares

Também conhecido como transístor de efeito de campo, a sua condutividade é controlada por uma tensão aplicada externamente.

Existem dois tipos de transístor unipolar: o FET de junção e o FET de porta isolada

 

Transistor Unipolar

 

5.3 Simbologia do Transístor

A simbologia dos transístores bipolares é a seguinte:

 

Transístor Simbologia

 

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