RESISTÊNCIA ELÉTRICA

• É a capacidade de um corpo de se opor ou dificultar a passagem de corrente elétrica
• É representada pela letra "R", e sua unidade é o Ohm, cujo simbole é Ω
• Exemplo: o resistor é de 5600 Ω 
• Quando uma corrente passa por um objeto com resistência, gera calor

Resistor

• Componente de circuitos que possui resistência elétrica definida 
• Esse é um exemplo de resistor e seu símbolo em um circuito
  
• Os resistores possuem um código de cores para identificar sua resistência
  
• 1° faixa: 1° algarismo
• 2° faixa: 2° algarismo
• 3° faixa: 3° algarismo
• 4° faixa: multiplicador
• 5° faixa : tolerância (margem de erro)
• O começo nunca sera preto e dourado e se começa pelo risco mais próximo da borda do resistor
• Alguns resistores podem ter só 4 faixas, no caso, a terceira seria o multiplicador
• Exemplo: um resistor vermelho/laranja/marrom/verde nessa ordem terá 231 ✖ 10= 2310Ω e no resistor da imagem acima tem: 310 Ω 

FÓRMULAS:

R=V/I
R=V x V/I
R=P/I x I

Onde:

I=corrente elétrica

V=tensão elétrica

P=potência elétrica

Agora seguimos com um vídeo prático de como medir um resistor com um multímetro:

Link: https://www.youtube.com/watch?v=ZmqLBIQl-D0

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TENSÃO ELÉTRICA

• É uma força aplicada entre 2 pontos
• Empurra os elétrons de um material
• Também chamada de diferença de potência (dpp)
• Unidade de medida: volts representada pelas letra "V" ou "U"
• A tensão pode ter 2 formatos: tensão contínua ou alternada

Tensão contínua

• Modo de tensão padrão
• Todo aparelho elétrico (exceto lâmpadas) usa tensão contínua
• Consiste em ter a corrente elétrica e a tensão constante 

Tensão alternada

• A vantagem da corrente alternada é: transmissão, pois, é transmitida em pulsos rápidos, o que viabiliza a transmissão a longa distância porque a carga de elétrons transportada é menor, logo a perda de energia é menor.
• A oscilação entre os picos são medidas em hertz(hz) que é o numero de períodos (quando tem um pico positivo e negativo) por segundo
• Exemplo: 60 hertz são 60 períodos por segundo, essa é a frequência das lâmpadas, ou seja, as mesmas ligam e desligam 60 vezes por segundo, mas não conseguimos perceber

FÓRMULAS:

V=I x R

V=P/I

V=√PXR

Onde:

I=corrente elétrica

V=tensão elétrica

P=potência elétrica

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CORRENTE ELÉTRICA

• É o movimento ordenado de elétrons  em um corpo
• Quando se aplica tensão em um material condutor (pouca resistência e mais de 4 elétrons na camada de valência), os elétrons são forçados para fora
• Os elétrons procuram o "caminho" que ofereça menor resistência elétrica

• princípio da malha de ferro, pois a pessoa veste uma malha de ferro que é mais condutora que a pele, então os elétrons passarão pela malha e não na pele
• A unidade é o ampere (A)
• Quanto maior a corrente, mais perigoso se torna um choque elétrico
• Um choque elétrico de 0,5 A no coração pode provocar parada cardíaca
• Terá o mesmo formato da tensão que a gerou

FÓRMULAS:

I=P/V

I=V/R

I= √P/R

Onde:

I=corrente elétrica

V=tensão elétrica

P=potência elétrica

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PROPRIEDADES DA MATÉRIA

Materiais condutores:

• Mais de 4 elétrons na camada de valência
• Pouca resistência elétrica
• São metais,etc
• Usados para transmitir eletricidade

Materiais isolantes:

• Menos de 4 elétrons na camada de valência
• Muita resistência elétrica
• São polímeros, borracha, vidro, etc
• Usados para isolar eletricidade

Materiais semi-condutores

• 4 elétrons na camada de valência
• Características variáveis
• Exemplo: carbono

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POTÊNCIA ELÉTRICA

• É a capacidade de produzir trabalho: luz, calor ou movimento
• É diretamente proporcional ao produto da corrente e resistência
• A unidade de potência elétrica é o watt(W)
• Quando a potência de um componente é positiva, ele consome energia do circuito, e quando a potência é negativa, ele gera/adiciona energia ao circuito

FÓRMULAS:

P= V x I

P= I x I x R

P= V x V/R

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CIRCUITOS ELÉTRICOS

Para facilitar o cálculo e a representação de circuitos, foram criados símbolos para representar cada componente, os principais são:

Fonte de tensão contínua

Resistor

Exemplos de circuitos: 

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ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES

ASSOCIAÇÃO EM SÉRIE

Quando 2 resistores estão ligados somente por um ponto, ou seja, nenhum componente entre os resistores

Característica da associação em série é que pelo fato dos resistores estarem na mesma "linha"(só há um caminho para a corrente), a corrente é a mesma

porque, corrente é o fluxo de elétrons por período de tempo, considerando que não há perda de carga, se entram 20 elétrons em um resistor, precisam sair 20 elétrons, porém, perdem força (tensão diminui). essa característica só existe na associação em série porque, na associação em paralelo, há uma bifurcação no caminho da corrente, dividindo-a.

Podemos simplifica-los em um só resistor, o resistor equivalente (Req) ou resistência total (Rt)

Para simplificar quando os resistores estão em série, é só somar sua resistências

Exemplo:

suponhamos:

R1= 150 Ω

R2= 400 Ω

R3= 5600 Ω

R1 + R2 + R3= Req

6150 Ω =Req

ASSOCIAÇÃO EM PARALELO

Quando 2 ou mais resistores estão ligados no mesmo par de pontos sem nenhum componente entre eles

Característica da associação em paralelo é: todos os resistores tem a mesma tensão, porque, pelo fato de ser uma bifurcação, a corrente é dividida, mas a força (tensão) que os elétrons chegam nos resistores é a mesma porque só atravessam um resistor, ou seja, uma corrente é transformada em várias (corresponde ao número de resistores), porém com a mesma tensão cada uma.
basicamente esse comportamento é causado porque os resistores estão ligados no mesmo par de pontos

A Req terá sempre valor de resistência menor que o menor resistor

Podendo-lhes simplificar no Req usando a seguinte fórmula

Exemplo:

R1= 150 Ω

R2= 400 Ω

R3= 5600 Ω

Req= 107,0063691Ω

107<150 (Req< menor resistor)

A seguir, temos um vídeo explicando como montar circuitos em um protoboard:

https://www.youtube.com/watch?v=ZfAmiFuDx9w

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MULTÍMETRO

O multímetro é um instrumento de medição de grandezas elétricas,  ele possui duas ponteiras, um seletor rotativo para selecionar a grandeza a ser medida e um display para visualização dos resultados obtidos.

Na maioria dos multímetros existem entradas das ponteiras para medir diferentes grandezas, normalmente existe uma entrada para medição da tensão e resistência e outras para a medição de corrente, capacitância, entre outras

Para medir resistência ,a ponteira vermelha deve estar conectada a entrada com o símbolo de resistência, e a ponteira preta na entrada COM (comum), com as ponteiras e nas suas respectivas entradas deve-se selecionar com o seletor rotativo o símbolo de ohms, que é a grandeza de resistência, depois deve-se colocar a ponteira preta na primeira haste do componente que inicia o circuito e a ponteira vermelha na haste final do componente que termina o circuito, no caso de medição de um resistor, se coloca a ponteira preta em uma haste e a vermelha em outra. O resultado aparece no display, em alguns casos aparece a letra que simboliza um prefixo, como por exemplo: K=1000, m=0,001

Para medir a tensão primeiro se deve selecionar a letra V, de volts (tensão), com o seletor rotativo, no seletor aparece 2 tipos de tensão, nesse caso é a tensão DC, pois se refere a medições de componentes ou circuitos que utilizam a corrente contínua, a configuração de entradas é a mesma, porque a entrada da ponteira vermelha utilizada para medir a resistência é a mesma utilizada para medir a tensão, utilizando a mesma configuração de entrada se mede a tensão de um circuito colocando a ponteira vermelha na primeira haste do componente que começa o circuito e a ponteira preta na haste final do circuito, o resultado aparece no display utilizando os mesmos padrões de letras de prefixos.

Agora seguimos para um vídeo demonstrando a prática do multímetro:

   

Link: https://www.youtube.com/watch?v=AU4XtSHlijM

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TENSÃO, CORRENTE E POTÊNCIA EM CIRCUITOS (simples)

Para calcular a tensão, corrente e potência, precisa-se seguir um passo a passo:

1. Simplificar os resistores um por um em série ou paralelo até chegar em um resistor equivalente
2. Calcular a tensão, corrente e potência totais do circuito
3. Regredir para os circuitos anteriores e com o fato de: 
1. em série, mantém a corrente
2. em paralelo, mantém a tensão
4. calcular a tensão, corrente e  potência de cada resistor. 

Vamos pegar um circuito simples para demonstrar:

circuito original

  

passo 1

 Os resistores foram simplificados em série, se tornando um resistor equivalente de 300 Ω

quando substituímos os valores em uma das formulas da corrente (I= V/R), obtemos

I (total)= 0,0333333... A

agora voltamos no circuito anterior e analisamos:

No caso, o circuito anterior é o original

Os resistores formaram o Req em série, logo a corrente de todos é a mesma, ou seja, já sabemos: corrente e resistência, com isso podemos descobrir a tensão e potência com as fórmulas:

V= I x R

P= V x I

obtemos então:

V1: 3,33333 V

V2: 3,33333 V       

V3: 3,33333 V

Se somarmos as tensões, precisa dar a tensão do  Req, somando- as dá 9,9999999 aproximadamente 10, então está correto

P1: 0,111109 W

P2: 0,111109 W

P3: 0,111109 W





A seguir, temos dois vídeos explicando como medir a tensão individual dos resistores

https://www.youtube.com/watch?v=c73T5X_gePU

https://www.youtube.com/watch?v=zY1Z_m8OL_k

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TENSÃO, CORRENTE E POTÊNCIA EM CIRCUITOS (complexo)

Para começar,vamos juntar R2 e R3 em série e R4 e R5 também em série.

Agora Req 1 e Req 2 em paralelo

Juntar todos em série

Calcular a corrente total (I= V/R)
Que dará I=0,019625334 A

Agora que já sabemos:

• Tensão total
• Corrente total
• Resistência total

Regredimos ao circuito anterior:

Esse resistores formam o Req 4 em série, logo, tem a sua corrente (0,019625334 A), ai é só calcular a tensão (V= I x R)

V1= 0,196253345 V              P1=0,003851537542 W

Veq3= 23,55040143 V  

V6= 196,2533452 V              P2= 3,851537448 W

se somar essas tensão, da 220 V, o que é a tensão do Req4, então está correto.

Regredimos para o anterior de novo

Req2 e Req1 formam o Req3 em paralelo, logo tem a sua tensão (23,55040143 V), então precisamos descobrir a corrente (I= V/R)

Ieq2= 0,015700267 A                

Ieq1= 0,003925066905

Se somar essas correntes, dá 0,019625333, o que é extremamente próximo da corrente do Req 3, então está correto.

Regredimos para o circuito anterior de novo

R2 e R3 formam Req2 em série, logo tem a sua corrente (0,015700267 A)

R4 e R5 formam Req 1 em série, logo tem a sua corrente

(0,003925066905 A)

Agora é só calcula as tensões (V= I x R) e potências ( P= V x I)

V2= 21,19536045 A          P2= 0,332772818 W

V3= 2,35504005 A            P3= 0,036974757 W

V4= 1,570026762 A          P4= 0,006162460083 W

V5= 21,98038668 A          P5= 0,086274469 W

se soma as tensões do V2 e V3 ou V4 e V5 dá 23,55040143 V que é a tensão do Req 1 e 2, então está certo.

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PROTOBOARD

O protoboard é uma ferramenta para criação de circuitos, muito utilizado para situações de aprendizado sobre elétrica básica e componentes eletrônicos.

O protoboard é nada mais que uma plataforma de prototipagem, ou seja, uma plataforma para a criação de protótipos de circuitos elétricos. O protoboard possui uma série de "furos" organizados em fileiras e colunas, as fileiras são organizadas de cinco em cinco, um conjunto de cinco "furos" são conectados entre si, então, componentes conectados na mesma fileira de cinco "furos" estão organizados em sequência, permitindo do usuário da ferramenta construir e organizar componentes a fim de montar um circuito.

Como todo tipo de circuito, o protoboard precisa de uma fonte, que normalmente é ajustável e pode utilizar jumpers para eletrificar o circuito.

Para a montagem de um circuito com componentes em série é apenas necessário que a segunda haste do primeiro componente esteja na mesma fileira que a primeira haste do segundo componente. Exemplo: dois resistores estão em série, a haste 2 do primeiro resistor e a haste 1 do segundo resistor estão na fileira 3, não importando onde a haste 1 do primeiro resistor e a haste 2 do segundo resistor estão conectadas. 

Para a montagem de um circuito com componentes em paralelo as primeiras hastes de 2 ou mais componentes devem estar ligadas a mesma fileira e as segundas hastes dos 2 ou mais componentes devem estar ligados também na mesma fileira. Exemplo: dois resistores estão em paralelo, a haste 1 do primeiro resistor e a haste 1 do segundo resistor estão na fileira 3, a haste 2 do primeiro resistor e a haste 2 do segundo resistor estão na fileira 4, as hastes 1 e 2 não podem estar na mesma fileira, não importando de qual resistor pertencem.

Agora seguimos com uma vídeo aula de uso do protoboard:

https://www.youtube.com/watch?v=ZfAmiFuDx9w

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PROPRIEDADES MICROSCÓPICAS DA MATÉRIA

A matéria como conhecemos é formadas por átomos, que são formados por:

• Prótons: carga elétrica positiva e massa 1
• Elétrons: carga elétrica negativa e massa 1/1836 de um próton
• Nêutron: carga elétrica 0 e massa 1 (não nos interessa no assunto)

A matéria é originalmente neutra porque os elétrons aparecem na mesma quantidade que os prótons, mas, pela ação de um fator externo, é possível acrescentar ou retirar elétrons (extremamente mais fácil que retirar ou colocar prótons) então tendo corpos eletrificados positivamente (falta de elétron) ou negativamente (elétrons excessivos).

Aí temos um conceito importante, o conceito de conservação de carga, porque se você retira um elétron de um corpo, ele precisa ir à algum lugar, ou seja, na mesma quantidade que o corpo que o elétron foi retirado ficou positivo o corpo receptor ficou negativo.

A carga de um elétron é a carga elétrica minima possível que é chamada de quantum de energia, descobriu-se o valor da carga do elétron do seguinte modo: Se existe uma carga miníma, o valor da carga elétrica é sempre divisível por um número resultando em um valor inteiro (numero de elétrons), e esse número é:

0,0000000000000016 Coulomb (C, a medida de carga elétrica), ou seja, essa é a carga de um elétron.

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MÉTODOS DE ELETRIFICAÇÃO

Tribo-eletrificação:

• Eletrificação por atrito, ou seja, aquisição de carga por meio do atrito.
• Ocorre quando 2 corpos de materiais diferentes são atritadas porque, se são de materiais diferente, os átomo e a maneira que estes estão dispostos são diferentes, ou seja a afinidade eletrônica (capacidade de manter o elétron) é diferente, então o corpo com maior afinidade "pegará" os elétrons do corpo com menor afinidade
• resultado: 
• corpo com maior afinidade: negativo
• corpo com menor afinidade: positivo
  

Eletrificação por contato

consiste em: ter um corpo inicialmente eletrificado, se colocado em contato com outro neutro ou menos eletrificado, as cargas iram dividir

Eletrificação por indução

Usufrui do conceito de que:

Cargas opostas se atraem

Cargas iguais se repulsam

Então, se você tem um corpo, por exemplo eletrificado negativamente e aproxima-lo de um corpo neutro, ira polariza-lo, fazendo assim, om extremo ficar positivo e outro negativo, porque o corpo negativo "empurrou" os elétrons do corpo neutro para um extremo que se tornou negativo

E se, por algum agente externo, você conseguir "colocar" elétrons no corpo polarizado, este ficará todo negativo

Obs.: necessita-se que o corpo inicialmente neutro seja condutor, para fácil movimentação dos elétrons

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LEI DAS MALHAS

Em uma malha, a soma de todas as tensões é igual a 0

Vamos pegar um circuito moderado com 2 malhas, uma representada pela I1 e outra pela I2 para demonstrar como achar as tensões e correntes:

O 1° passo é abstrato, é somente dar um sentido as correntes, que, no final podem dar negativas, o que significa que o sentido real da corrente é inverso

Agora começamos a análise do circuito

Começaremos com a malha 1 (I1)

Vamos seguir o caminho da corrente elétrica

Ela passa pelos seguintes componentes respectivamente:

R1/R3/Fonte:

ou seja: V1 + V3 - 10V = 0

a soma de todas as tensões é igual a 0, e o "10" está negativo porque a corrente voltou no terminal negativo da fonte

Agora, substituirmos V1 e V3 por suas respectivas fórmulas

(V= I x R)

V1= I1 x R1     

V1= 100 I1

V3= (I1 + I2) x R3        

V3= 300 I1 + 300 I2

obs.: I1 + I2 porque o R3 está sendo atravessado por 2 correntes e estão no mesmo sentido

Agora substituímos na formula (V1 + V3 - 10V = 0)

100 I1 + 300 I1 + 300 I2 - 10V = 0

400 I1 + 300 I2 = 10 V   

         

Por hora, paramos por aqui, agora vamos a análise da malha 2 (I2)

O caminho é o seguinte:
R2/R3/Fonte
Ou seja: V2 + V3 - 20V= 0

V2= I2 x R2
V2= 200 I2

V3= (I1 + I2) x R3        

V3= 300 I1 + 300 I2

V2 + V3 - 20V= 0    substituímos as tensões

200 I2 + 300 I1 + 300 I2 - 20V= 0

500 I2 + 300 I1 = 20 V 

agora juntamos as 2 fórmulas em um sistema:

  400 I1 + 300 I2 = 10 V 

⎨500 I2 + 300 I1 = 20 V

agora precisamos eliminar I1 ou I2 de ambas as linhas para sobrar só 1 variável, e o caminho mais fácil é multiplicar a primeira linha por -0,75 e isso resultará em:

  -300 I1 - 225 I2 = -7,5 V 

⎨500 I2 + 300 I1 = 20 V     

agora é só juntar as 2 linhas:

275 I2  = 12,5 V
I2 = 0,045454545 A


já sabemos I2, dai é só substituir em alguma fórmula, vamos pegar essa:  400 I1 + 300 I2 = 10 V

400 I1 + 13,63636364= 10 V
400 I1 = -3,63636364
I1= -0,0090909091 A

E se substituirmos esse valores em qualquer fórmula, o resultado fecha, logo as correntes elétricas estão certas

agora e só voltar nas fórmulas de V1, V2 e V3 e substituir os valores

V1= I1 x R1
V1= -0,90909091 V

V2= I2 x R2
V2= 9,090909 V

V3= (I1 + I2) x R3     
V3= 10,90909077

E para conferir, é só substituir os valores em qualquer fórmulas, e da absurdamente aproximado o valor, logo está correto o cálculo.

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