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APOSTILA DE ELETRÔNICA I

Rascunho de uma apostila ainda em elaboração sobre eletrônica básica

APOSTILA DE ELETRÔNICA I Professora Shayane de Oliveira Moura 1. ELÉTRONS LIVRES Para entender a eletricidade, primeiro, devemos entender as partículas que permitem que ela exista: OS ELÉTRONS! Todas as coisas que existem são formadas por átomos combinados. Os eletróns são uma parte desses átomos. Na verdade, eles são as únicas partículas que se movimentam fisicamente! Primeiro, vamos entender o que significa carga elétrica! O movimento dos elétrons é o que interessa para a eletricidade! Átomos sem alterações físicas, possuem carga elétrica neutra. Carga Neutra NÃO significa com Neutrons! Um átomo com CARGA ELÉTRICA NEUTRA é aquele que está com a MESMA QUANTIDADE DE PRÓTONS E ELÉTRONS. No entato, se o átomo é submetido a alguma perturbação (atrito, força, etc.) ele pode ganhar ou perder elétrons, ficando com quantidades diferentes entre prótons e elétrons. Um atómo que está com VALORES DIFENTES DE PRÓTONS E ELÉTRONS é um ÁTOMO CARREGADO ELETRICAMENTE. Um átomo que PERDEU ELÉTRONS, fica CARREGADO POSITIVAMENTE e é chamado de CÁTION. Um átomo que GANHOU ELÉTRONS, fica CARREGADO NEGATIVAMENTE e é chamado de ÂNION. A facilidade ou dificuldade dos átomos em liberar seus elétrons faz com que o material possa ser classificado como: CONDUTOR, ISOLANTE ou SEMICONDUTOR. APOSTILA DE ELETRÔNICA I Professora Shayane de Oliveira Moura Os CONDUTORES são aqueles têm apenas de 01 A 03 ELÉTRONS NA ÚLTIMA CAMADA. Esse fato faz com que eles tenham pouca força para manter sua atração com o núcleo do átomo. Assim, eles saem de um e entram em outros átomos com muita facilidade, deixando-lhes carregados eletricamente. Essa característica faz com que possam conduzir uma corrente de elétrons. Os ISOLANTES são aqueles têm de 05 A 08 ELÉTRONS NA ÚLTIMA CAMADA. Os elétrons dessa camada têm bastante força para se manter na eletrosfera do átomo. Assim, não ganham nem perdem elétrons, isolando ou impossibilitando a condução elétrica. Já os SEMICONDUTORES são materiais constituidos por átomos que possuem 04 ELÉTRONS NA ÚLTIMA CAMADA, ou seja, estão no meio entre condutores e isolantes. Desta forma, podem ser MANIPULADOS QUIMICAMENTE PARA CONDUZIR OU ISOLAR de acordo com o propósito. Condutores Semicondutores Isolantes COBRE SILÍCIO NEON Suponha um fio de cobre. O único elétron na última camada do átomo fica muito frágil, então, troca de átomo em átomo dentro do fio o tempo todo; sem direção específica, sendo chamado de ELÉTRON LIVRE. NOS CONDUTORES, OS ELÉTRONS FICAM MUDANDO DE ÁTOMO O TEMPO TODO! SÃO OS ELÉTRONS LIVRES! APOSTILA DE ELETRÔNICA I Professora Shayane de Oliveira Moura 2. CIRCUITO ELÉTRICO Agora, vamos entender como usar os elétrons livres para gerar a ENERGIA ELÉTRICA. Vimos que dentro dos condutores, os elétrons ficam se movimentando sem ordem. Imagine então, se colocarmos um material carregado eletricamente conectado a esse condutor, o que aconteceria com seus elétrons? CORRENTE ELÉTRICA Colocamos de um lado, um material carregado positivamente, e do outro, um material carregado negativamente. Veja que os elétrons que antes seguiam direções irregulares, agora seguem na direção do material positivo. Assim, eles fazem uma corrente de elétrons passarem pelo fio com o intuito de chegar ao lado positivo. Esse fluxo de elétrons se movimentando em uma única direção é o que chamamos de CORRENTE ELÉTRICA! A CORRENTE ELÉTRICA vai ocorrer enquanto existir um lado mais negativo do que o outro, pois os elétrons vão se movimentar para equilibrar as cargas elétricas. CORRENTE ELÉTRICA: Fluxo de elétrons em uma única direção! APOSTILA DE ELETRÔNICA I Professora Shayane de Oliveira Moura TENSÃO ELÉTRICA Quando fizemos a conexão de um polo positivo e de um polo negativo no condutor, aplicamos nele uma DIFERENÇA DE POTENCIAL (DDP) também chamada de TENSÃO. Veja que chamamos de Tensão ou Diferença de Potencial, a diferença de cargas elétricas que faz com que os elétrons queiram se movimentar em uma direção. Podemos pensar que a Tensão é uma força que atrai elétrons de um lado e empurra-os do outro lado. Numa pilha, por exemplo, existem dois lados quimicamente polarizados e isolados. Dentro da pilha há um isolamento para que os elétrons não tenham como chegar nos prótons no outro polo. TENSÃO É A FORÇA QUE PROVOCA OS ELÉTRONS PARA SEGUIR EM UMA DIREÇÃO! ESSA TENSÃO EXISTE ATRAVÉS DE UMA DIFERENÇA DE POTENCIAL (DDP), POR ISSO, SÃO A MESMA COISA! CARGA ELÉTRICA e RESISTÊNCIA ELÉTRICA Os elétrons têm uma energia muito poderosa! Essa energia pode ser transformada em outras energias quando são modificadas pelas CARGAS ELÉTRICAS. Para que precisamos da corrente elétrica? Para ligar os nossos aparelhos com a transformação da energia elétrica! APOSTILA DE ELETRÔNICA I Professora Shayane de Oliveira Moura Se em uma pilha colocarmos um fio condutor para ligá-la a uma lâmpada, a lâmpada acenderá! O que acontece é que os elétrons em ecesso de um lado da pilha terão um caminho (o condutor) para chegar ao outro lado, mas ao passar por esse caminho, enfrentarão uma carga que usará a energia de muitos desses elétrons para gerar outra forma energia, no caso, a luminosa. As CARGAS são componentes responsáveis por transformar a energia elétrica em outra forma de energia. CARGAS também podem ser chamadas de RESISTÊNCIAS ELÉTRICAS, pois regulam a intensidade da corrente elétrica para que essa não ocorra sem controle! Quando os elétrons entram em movimento, eles são tão ágeis e batem tanto uns nos outros que se não houver alguma carga que os impeçam de ir rápido demais e regule a intensidade desse fluxo, a energia deles pode provocar estouro dos materiais. É o que chamamos de CURTO-CIRCUITO! CURTO-CIRCUITO Acontece quando NÃO HÁ uma CARGA para CONTROLAR a Intesidade da CORRENTE elétrica! APOSTILA DE ELETRÔNICA I Professora Shayane de Oliveira Moura CIRCUITO ELÉTRICO Tudo o que falamos até aqui, compreende os principais componentes para obtermos um CIRCUITO ELÉTRICO seguro (sem curtos). São estes:  FONTE DE TENSÃO: Pilha, bateria, alternador, gerador, usina hidrelétrica, usina nuclear, etc.  CONDUTOR: fios, soluções iônicas ou gases ionizados  CARGA: resistores, lâmpadas, LEDs, atuadores, qualquer equipamento que venha a utilizar a energia elétrica. O DESENHO BÁSICO DE UM CIRCUITO ELÉTRICO NOS ESQUEMAS É ESTE: FONTE CARGA CONDUTOR