apostila elétrica para eletrônica módulo - 1
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APOSTILA ELÉTRICA PARA ELETRÔNICA AULA 16 MÓDULO - 1 LÂMPADA SÉRIE - VOLTÍMETRO E AMPERÍMETRO REVISÃO DOS CONCEITOS DE TENSÃO E CORRENTE As diversas combinações da lâmpada série Um circuito prático para montar uma lâmpada série Como usar o multímetro como voltímetro e amperímetro O Voltímetro “analógico” e o “analógico eletrônico” Revisão dos Conceitos de Tensão e Corrente (Lei de Ohm) LÂMPADA SÉRIE EQUIPAMENTO EM TESTE figura 1 ELETRÔNICA ELETRICIDADE - ATOMOS - TENSÃO - CORRENTE - RESISTÊNCIA - CORRENTE ALTERNADA E CONTÍNUA - FORMAS DE ONDA - CAPACITORES - ANÁLISE DE DEFEITOS SÉRIE-PARALELO - POTÊNCIA - LEI DE OHM 155 APOSTILA ELÉTRICA PARA ELETRÔNICA RL FONTE DE ALIMENTAÇÃO REGULADA OU CHAVEADA MÓDULO - 1 RL Lp= 60W figura 2a figura 3a figura 2b 55Vac 55Vac RL= 60W 110Vac Lp= 300W 11Vac 99Vac figura 3b RL= 60W 110Vac Lp= 150W 22Vac 88Vac figura 3c RL= 60W 110Vac 156 ELETRICIDADE - ATOMOS - TENSÃO - CORRENTE - RESISTÊNCIA - CORRENTE ALTERNADA E CONTÍNUA - FORMAS DE ONDA - CAPACITORES - ANÁLISE DE DEFEITOS SÉRIE-PARALELO - POTÊNCIA - LEI DE OHM ELETRÔNICA APOSTILA ELÉTRICA PARA ELETRÔNICA MÓDULO - 1 “normal”. Apesar de parecer o correto não é, pois qualquer Lp3= 100W desvio de consumo na carga por alguma deficiência RL RL não seria notado na indicação da lâmpada em série. O pior é que ligações erradas feitas pelo próprio total = 250W técnico levariam o componente substituído assim como outros à queima. Lp1= 60W Na figura 3c vemos a ligação ideal da lâmpada em Lp4= 150W série à carga. Considerando a carga com 60 watts, a lâmpada ideal seria de 150 watts. A tensão sobre a Lp5= 150W RL carga ficaria em torno de 88 Volts enquanto que a RL tensão sobre a lâmpada ficaria com 22Vac. Com a total =300W tensão de entrada mais baixa que o normal (88Vac), Lp1= 25W o equipamento poderia apresentar algumas deficiências, mas funcionaria relativamente bem e Lp1= 60W estaria protegido contra eventuais curtos ou Lp4= 150W RL consumo excessivo. O técnico que ainda não leu as matéria publicadas total = 85W Lp5= 150W nas revistas da CTA Eletrônica sobre a montagem da lâmpada em série , talvez não tenha entendido Lp3= 100W RL Lp3= 100W como conseguir uma variedade enorme de potências indo desde 40 watts até mais de 400 total = 400W watts; bastará ter 5 lâmpadas com as potências de RL 25 watts, 60 watts, 100 watts, 150 watts e 150 watts. Quando as lâmpadas são colocadas em paralelo Lp4= 150W Lp4= 150W temos as somatórias das potências destas, resultando nas combinações mostradas na figura 4 (25W, 60W, 85 W, 100W, 150W, 210W, 250W, Lp5= 150W 300W,400W e 485W). RL Na figura 5, podemos ver o esquema definitivo do Lp3= 100W circuito das lâmpadas em série, onde podemos destacar a lâmpada monitor (à direita da figura) que RL Lp4= 150W Lp2= 60W possui uma potência muito baixa: 6W. Esta potência foi escolhida para que, ao acender, Lp2= 60W Lp1= 25W ela não cause ofuscamento e prejuízo à visão do RL técnico, servindo como lâmpada de sinalização de total = 210W total = 485W consumo. O que queremos dizer é que, aplicando uma tensão de rede à uma lâmpada de 100W e olharmos para ela, TOMADA figura 5 Esta área, onde estão posicionados os bocais com as lâmpadas, deverão SÉRIE seremos ofuscados, estar embaixo da bancada, para que seu brilho não ofusque o técnico. não ocorrendo isso para a lâmpada de 6W. ! 25W 60W 100W 150W 150W Ainda podemos ver na ! figura uma chave 6W chamada de «sem proteção» cujo objetivo sw1 sw2 sw3 sw4 sw5 será fazer calibragens no equipamento, sem necessidade de mudar de tomada. quando o quadrado é preto, a chave respectiva está ligada! Finalmente a tabela sw5 sw1 sw2 sw3 sw4 POTÊNCIA abaixo do esquema, Deixar esta chave 6W A lâmpada monitor longe das outras, 25W diz respeito às chaves deverá estar em um pois caso esteja local bem visível, 60W que são acionadas e ligada, a tomada mas dentro de uma 100W caixa, tendo uma série ficará combinadas, geram as 150W abertura para diretamente na 200W visualização potências que rede, não do filamento. 250W protegendo queremos (basta 300W o aparelho! somar as potências 400W 485W das lâmpadas. Lp1= 25W figura 4 Lp4= 150W Chave Direta Série ELETRÔNICA ELETRICIDADE - ATOMOS - TENSÃO - CORRENTE - RESISTÊNCIA - CORRENTE ALTERNADA E CONTÍNUA - FORMAS DE ONDA - CAPACITORES - ANÁLISE DE DEFEITOS SÉRIE-PARALELO - POTÊNCIA - LEI DE OHM 157 APOSTILA ELÉTRICA PARA ELETRÔNICA MÓDULO - 1 A R1 figura 2 figura 3 A Resistor shunt figura 1 1 2 6 3 5 6 4 1 - Ponteiro 2 - Placa da escala 3 - Ímã permanente 4 - Mancal de rubi 5 - Núcleo da bobina 6 - Mola de retorno Rs = RA x IA Is Rs = Resistor shunt RA = Resistência do amperímetro IA = Corrente máxima que o amperímetro mede (final de escala) Is = Corrente que será desviada pela resistência shunt 158 ELETRICIDADE - ATOMOS - TENSÃO - CORRENTE - RESISTÊNCIA - CORRENTE ALTERNADA E CONTÍNUA - FORMAS DE ONDA - CAPACITORES - ANÁLISE DE DEFEITOS SÉRIE-PARALELO - POTÊNCIA - LEI DE OHM ELETRÔNICA APOSTILA ELÉTRICA PARA ELETRÔNICA MÓDULO - 1 Exercício proposto RA = 1 IA = 10mA Rs = 1 x 10mA = 10 = 0,5 20mA 20 Is = 20mA O desenho abaixo representa um amperímetro, calcule os valores de R1, R2, R3 e R4 para os fundos de escala indicados (1mA, 10mA, 100mA e 1A) para o galvanômetro que suporta uma corrente máxima de 0,5mA e tem uma resistência equivalente de 1KW. R1 R2 10mA R3 R4 100mA 1A 1mA Resistor shunt RA RS SW1 figura 4 Itot figura 7 Ia Ra IS RS V R1 figura 5 V R2 Rs = RA x IA Is Resistor multiplicador Ra R1 R2 R3 R1 R4 G SW1 ELETRÔNICA figura 8 = V figura 6 ELETRICIDADE - ATOMOS - TENSÃO - CORRENTE - RESISTÊNCIA - CORRENTE ALTERNADA E CONTÍNUA - FORMAS DE ONDA - CAPACITORES - ANÁLISE DE DEFEITOS SÉRIE-PARALELO - POTÊNCIA - LEI DE OHM 159 APOSTILA ELÉTRICA PARA ELETRÔNICA difíceis de se conseguir na prática. Para medir a corrente circulante por um determinado ponto do circuito, torna-se necessário colocar o amperímetro em série com o mesmo; já no caso da tensão, o voltímetro, tem que ser colocado em paralelo com o componente que deseja-se medir a queda de tensão (veja figura 7). Utilizando a mesma lógica utilizada no amperímetro e aplicando o método das proporções sobre circuitos série (figura 8), podemos calcular os valores dos resistores que deverão ser colocados para formar várias escalas de tensões. MÓDULO - 1 MULTÍMETRO DIGITAL Este multímetro, tem um “display” diferente do multímetro analógico, pois nele não temos um ponteiro que marca a tensão medida e sim um “display” digital que figura 11 mostra diretamente o número correspondente a escala da tensão medida 9.00 (figura 11); Então ele não possui bobina móvel sendo que a corrente retirada do circuito é mínima, “carregando” menos o circuito e com isto fornecendo uma tensão mais precisa mesmo em malhas de resistores de maior valor. O circuito é composto por um divisor resistivo (vemos a chave e suas diversas escalas), onde teremos determinada tensão que será amplificada, para após excitar um decodificador analógicodigital que fornecerá a tensão em forma de dígitos. Este circuito pode ser visto na figura 12. V 1000 OFF V 750 200 200 20 A 2000 m 200 m 200 2000 20m VOLTÍMETRO ANALÓGICO 2000k 200m 200k 20k 2000 200 10A 10A DC MULTÍMETRO Este multímetro, cuja aparência externa pode ser vista na figura 9, apresenta uma resistência interna relativamente baixa, ou seja, necessita tirar determinada corrente do circuito para a excitação de sua bobina móvel. A figura 10 mostra detalhes básicos do voltímetro analógico que é parte do circuito do multímetro, e assim podemos saber como este equipamento funciona. Quando este figura 9 multímetro mede determinada tensão em um circuito elétrico ou eletrônico, necessita que esta tensão faça circular uma corrente internamente por ele, fazendo deflexionar a bobina móvel que tem o ponteiro indicador preso a ela. Assim quanto maior for a resistência interna da bobina, maior será a sensibilidade do multímetro e consequentemente “carregará” menos o circuito. figura 10 BOBINA MÓVEL R1 2V R2 R3 20V 200mV + R4 200V R0 SW1 Quando comutamos a chave SW1 mudamos o circuito série, alterando a proporção da resistência R0, e consequentemente a porcentagem da tensão medida que irá polarizar a mesma e com isto a corrente circulante pela bobina móvel será proporcional a esta queda de tensão, alterando qual escala estaremos medindo. VmA COM figura 12 R1 R2 R3 R4 DECODIFICADOR ANALÓGICO DIGITAL + R0 R Independente se a grandeza medida é tensão, corrente ou resistência, haverá a necessidade da utilização constante de uma bateria para a amplificação das tensões e polarização do decodificador analógico-digital além do display. Notem que o display está sendo excitado pelo “operacional”, cuja impedância de entrada é muito alta e com isto não irá “desviar corrente do circuito medido para a polarização do mesmo. A impedância (resistência interna) desse voltímetro será dada pelo valor de R0, que geralmente é da ordem de 1 Megaohm. MULTÍMETRO ANALÓGICO ELETRÔNICO figura 13 Este multímetro também trabalha a partir de indicação feita por ponteiro, 160 ELETRICIDADE - ATOMOS - TENSÃO - CORRENTE - RESISTÊNCIA - CORRENTE ALTERNADA E CONTÍNUA - FORMAS DE ONDA - CAPACITORES - ANÁLISE DE DEFEITOS SÉRIE-PARALELO - POTÊNCIA - LEI DE OHM ELETRÔNICA APOSTILA ELÉTRICA PARA ELETRÔNICA MÓDULO - 1 figura 16 A Leitura do voltímetro BOBINA MÓVEL R1 R2 R3 R4 Q1 + R0 figura 17 R figura 14 6V SUPOSIÇÃO TEÓRICA figura 18 VALOR MEDIDO 4V figura 15 V ELETRÔNICA ELETRICIDADE - ATOMOS - TENSÃO - CORRENTE - RESISTÊNCIA - CORRENTE ALTERNADA E CONTÍNUA - FORMAS DE ONDA - CAPACITORES - ANÁLISE DE DEFEITOS SÉRIE-PARALELO - POTÊNCIA - LEI DE OHM 161 APOSTILA ELÉTRICA PARA ELETRÔNICA MÓDULO - 1 VALOR MEDIDO figura 20a 5,98V figura 20b figura 19 REVISÃO DE CONCEITOS ELÉTRICOS - TENSÃO/CORRENTE A Força eletromotriz causa fluxo num circuito fechado B Potencial para fluxo de corrente existe, mas não há fluxo 162 ELETRICIDADE - ATOMOS - TENSÃO - CORRENTE - RESISTÊNCIA - CORRENTE ALTERNADA E CONTÍNUA - FORMAS DE ONDA - CAPACITORES - ANÁLISE DE DEFEITOS SÉRIE-PARALELO - POTÊNCIA - LEI DE OHM ELETRÔNICA APOSTILA ELÉTRICA PARA ELETRÔNICA MÓDULO - 1 CORRENTE ORDENADA CORRENTE ALEATÓRIA ELETRÔNICA ELETRICIDADE - ATOMOS - TENSÃO - CORRENTE - RESISTÊNCIA - CORRENTE ALTERNADA E CONTÍNUA - FORMAS DE ONDA - CAPACITORES - ANÁLISE DE DEFEITOS SÉRIE-PARALELO - POTÊNCIA - LEI DE OHM 163 APOSTILA ELÉTRICA PARA ELETRÔNICA MÓDULO - 1 10A. Qual é a resistência elétrica do chuveiro? 3.Nos extremos de um resistor de 200W, aplica-se uma ddp de 24V. Qual a corrente elétrica que percorre o resistor? 4.Uma lâmpada incandescente é submetida a uma ddp de 110V, sendo percorrida por uma corrente elétrica de 5,5A. Qual é, nessas condições, o valor da resistência elétrica do filamento da lâmpada. 5.Um resistor ôhmico, quando submetido a uma ddp de 20V, é percorrido por uma corrente elétrica de 4 A. Para que o resistor seja percorrido por uma corrente elétrica de 3A, que ddp deve ser aplicada a ele? 6.A curva característica de um resistor ôhmico é dada acima. Determine sua resistência elétrica R 7.A curva característica de um resistor ôhmico é dada acima. Determine sua resistência elétrica R e o valor de i2. ATENÇÃO: alertamos aos alunos que estudar para a prova final, não é um procedimento correto, pois o aprendizado deve representar somente o que o aluno verdadeiramente assimilou durante os 4 meses de estudo na apostila e blocos de exercício. Além disso, estudar horas antes da prova, produz grande cansaço físico e mental, fazendo com que sua performance caia. Pede-se apenas para que revise os exercícios que porventura tenha errado na feitura inicial. 164 ELETRICIDADE - ATOMOS - TENSÃO - CORRENTE - RESISTÊNCIA - CORRENTE ALTERNADA E CONTÍNUA - FORMAS DE ONDA - CAPACITORES - ANÁLISE DE DEFEITOS SÉRIE-PARALELO - POTÊNCIA - LEI DE OHM ELETRÔNICA
