CURSO DE ELETRÔNICA BÁSICA, RÁDIO E TV 3ª AULA
Autor: CARLOS EDUARDO NASCIMENTO CARDOSO | Publicado: 2017-03-03T04:32:00-08:00





GERADORES



Por ser de uso bastante generalizado na eletrônica atual, principalmente devido ao advento dos transistores, que permitiram a construção de aparelhos eletrônicos de baixo consumo de energia, os geradores químicos, tais como as pilhas e os acumuladores, vão merecer um estudo um pouco mais desenvolvido nesta lição e na posterior, minha intenção com isto, é que o leitor tenha uma noção bastante clara de como se processa a produção de eletricidade.



1 - Pilhas&nbsp;



Na sua forma mais elementar, a pilha constitui-se de uma barra de zinco e outra de cobre, chamadas elétrodos, mergulhadas em uma solução ácida, chamada eletrólito. Em consequência das reações químicas que se processam entre os elétrodos e o eletrólito, a barra de zinco fica com excesso de cargas elétricas e de cobre, com falta de cargas elétricas. Em, virtude disso, quando se liga um circuito externo aos terminais das barras, como uma lâmpada por exemplo, o excesso de cargas elétricas se desloca para o cobre que tem falta, estabelecendo-se, como sabemos, a corrente elétrica (movimento das cargas), até que haja o equilíbrio de cargas nas duas barras, situação em que se diz que a pilha está descarregada.








Acima representamos como é a pilha do tipo líquido, a pilha úmida. Isso torna incômodo e manuseio de tal gerador, Para contornar estes inconvenientes, foi criada por Leclanché ( físico francês ) a pilha seca, que será apresentada na próxima lição. Uma questão que logo surge em nosso espírito é saber: qual o valor dessa força eletromotriz e de que depende ela ?

Os físicos estudaram o assunto concluíram que a força eletromotriz da pilha depende somente da natureza das substâncias que entram em sua formação e não depende das dimensões dos elétrodos. As pilhas secas, tão conhecidas do leitor, pois são largamentos utilizadas na utilização de lanternas e rádios portáteis, proporcionam uma tensão de cerca de 1,5V, independentemente de seu tamanho físico, tanto a pilha de relógio de pulso, como a pequena e a média e até mesmo a grande têm a mesma força eletromotriz, do tamanho das pilhas depende o tamanho dos elétrodos, consequentemente, quanto maior mais capacidade ela terá, por capacidade de uma pilha entendemos a corrente que ela é capaz de fornecer durante um período de tempo, iniciando-se o fornecimento com a pilha carregada (nova) e terminando quando ela estiver esgotada (descarregada).

A capacidade é avaliada em ampéres-hora. Assim, se uma pilha pode fornecer corrente de um ampére durante uma hora, ela terá capacidade de um ampére-hora. Se outra pilha de dimensões maiores puder fornecer 0,5A (meio-ampére ), durante 26 horas, ela terá capacidade de 13 ampéres.

Quanto maior for a dimensão dos elétrodos, maior será a capacidade. Assim, uma pilha pequena, conhecida como lapiseira, dessas usadas em rádios portáteis, e outra grande têm mesma força eletromotriz mas esta última capacidade algumas vezes superior a primeira.

Finalmente devemos acrescentar que a duração de uma pilha varia de acordo com o modo como ela é utilizada. Assim, se uma pilha for usada intermitentemente e com consumo de corrente moderado, ela terá duração muito maior do que se o consumo for contínuo e maior. Isto quer dizer que, embora a pilha seja a mesma no primeiro caso ela terá maior capacidade que no segundo, pois se multiplicarmos a corrente pelo tempo nos dois casos, iremos verificar que no primeiro o produto é maior, o que evidencia que a capacidade depende do modo como a pilha é usada.


2 - Resistência interna da pilha&nbsp;

Todo gerador, e em particular a pilha, oferece internamente uma dificuldade à passagem das cargas elétricas. Essa dificuldade é chamada de resistência interna. Desse modo, a representação esquemática de uma pilha seria o que mostramos abaixo, onde aparecem dois traços, que representam a força eletromotriz, e um retângulo, que simboliza a resistência interna Ri.&nbsp;&nbsp;



Quando a pilha está nova, a resistência interna é baixa e a corrente que se pode retirar da pilha tem um determinado valor máximo. Entretanto, quando a pilha é usada, sua resistência interna aumenta devido ao desgaste dos elétrodos e também das reações que se processam em seu interior, acarretando uma determinada dissipação de energia na própria resistência interna e diminuindo o valor da corrente que ela pode fornecer.



Quando a resistência interna tem um valor muito elevado, a corrente que a pilha pode fornecer é praticamente nula, dizemos então que a pilha está descarregada.



3 - Força eletromotriz e diferença de potencial de um gerador

Da representação esquemática de uma pilha real que fizemos acima, e das explicações que fornecemos nas linhas anteriores, podemos tirar uma conclusão importante, que é a de que nos terminais de utilização da pilha não recolhemos toda a força eletromotriz gerada quimicamente mas um valor menor dado pela diferença entre a força eletromotriz e a queda na resistência interna. Essa diferença é o que se chama de tensão ou diferença de potencial.



Assim, qualquer que seja o tipo de gerador, em seus terminais externos recolhe-se somente a diferença de potencial ou tensão e nunca a força eletromotriz. Em muitos casos, a resistência interna é tão pequena que pode ser desprezada e, nestas circunstâncias, a força eletromotriz é praticamente igual a diferença de potencial e, por tal motivo, geralmente se emprega o termo força eletromotriz para as fontes que convertem a energia elétrica a partir da mecânica, química, etc.



4 - Acumuladores







Os acumuladores são dispositivos chamados de pilha de segunda espécie, porque, na realidade, não se trata de um gerador no sentido que demos a esse termo, ou seja, transformar um tipo distinto de energia, em elétrica. O que o acumulador faz é armazenar cargas elétricas que lhe são comunicadas por outro gerador, a constituição interna do acumulador será apresentada em próxima lição, por hora, podemos adiantar que, após construído o acumulador, ele não está pronto para funcionar, como acontece com as pilhas, pois não existe tensão alguma em seus terminais. Entretanto fazendo-se passar corrente contínua através de seus elétrodos o acumulador vai pouco a pouco adquirindo a diferença de potencial. Essa operação se chama carga do acumulador.

Uma vez completada a carga, o acumulador fica com toda sua força eletromotriz com o valor máximo &nbsp;e está pronto para ser usado.

A vantagem do acumulador é que as reações químicas que se processam em seu interior são reversíveis, o que não acontece com as pilhas. Assim, após esgotamento das cargas do acumulador, elas podem ser repostas, voltando o acumulador a sua condição de carregado.

Os acumuladores são bastante empregados em Eletrônica, pois alimentam os receptores de rádio de automóveis, a força eletromotriz do acumulador depende, como no caso das pilhas, exclusivamente das pilhas, exclusivamente dos elétrodos e do eletrólito, e nunca de suas dimensões, destas últimas dependerá sua capacidade de corrente.



&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; CORRENTE ELÉTRICA




Em lição passada, vimos que o movimento das cargas elétricas constitui o que se chama de corrente elétrica. Na prática, o que realmente interessa é esse movimento, pois, como já afirmamos, a carga elétrica parada não produz os efeitos que desejamos e que tornam tão útil a eletricidade, tais como a produção de ondas de rádio, etc.


1 - Tipos de Corrente


A eletricidade em movimento, como vimos, sob muitos aspectos comporta-se como a água em movimento. Isto é muito bom, porque permite que expliquemos certos fenômenos aparentemente complicados da eletricidade, comparando-os com os tão conhecidos movimentos da corrente de água através da canalização. Para que a água seja útil, ela não deve permanecer parada no cano, o mesmo acontecendo com as cargas elétricas. Como o movimento da água pode ser o mais variado possível, o mesmo acontecerá com o das cargas elétricas. Em vista disso, podemos classificar a corrente elétrica em função do tipo de movimento que as cargas efetuam. De todos os movimentos possíveis, dois são os mais importantes: o contínuo e o alternado, resultando daí os dois tipos principais de corrente elétrica, que são: corrente contínua e corrente alternada.



Corrente Contínua

Chama-se de corrente contínua o movimento das cargas elétricas em um só sentido, Esse movimento pode ser comparado ao da água no interior de uma canalização, ao curso de um rio etc. Nos dois exemplos citados, o leitor sabe que o movimento se faz sempre em um só sentido que é do ponto mais alto para o mais baixo. Em linguagem técnica diríamos que o movimento se dá de um potencial mais alto para um mais baixo. Isso que afirmamos está ilustrado na figura abaixo, onde aparecem duas caixas d`água em níveis diferentes, ligadas entre si por um cano que contém um registro. Quando se abre o registro, a água se move da caixa de cima para a de baixo, e somente nesse sentido.





Uma situação semelhante mas agora elétrica, é a que mostramos na figura abaixo, o leitor identifica uma pilha, que é um gerador de eletricidade, um fio, que é um condutor de eletricidade e um interruptor, que é um dispositivo que serve para interromper o movimento das cargas elétricas. O leitor já sabe que o arranjo desses três componentes chama-se circuito elétrico. Pois bem, ligando-se o interruptor, as cargas elétricas passarão a mover-se do pólo negativo da pilha, para o positivo ( sentido real ) e somente neste sentido. Diremos então que a corrente elétrica da pilha é contínua. Devemos sempre ter em mente que essa classificação se refere ao sentido do movimento das cargas, portanto, nas pilhas o sentido do movimento é contínuo portanto invariável.




Unidade de medida de Corrente

Sabemos que a quantidade de água que passa por uma canalização, durante certo tempo, pode ser medida pelo medidor de água, de forma análoga a intensidade de corrente elétrica pode ser medida com um instrumento especial que se chama amperímetro.



A quantidade de água, porém, é avaliada por uma unidade que nos é bastante familiar, que é o litro por segundo. E a corrente, em que unidade se mede ? Para indicar a unidade de medida de corrente elétrica, foi escolhido o nome de AMPÉRE em homenagem ao físico francês André Marie Ampére. Essa unidade é simbolizada por A. Assim, quando encontramos corrente de 5A, imediatamente sabemos que ela é de cinco ampéres, isto é, que tem cinco unidades de corrente.



Entretanto, na técnica de eletrônica, principalmente em rádio e televisão, usam-se os submúltiplos do ampére, pois quase sempre o ampére se torna uma unidade grande. Dentre os submúltiplos, os dois mais empregados são:



Miliampére, que corresponde a milésima parte do ampére, isto é, a um ampére dividido por mil. O aluno não deve confundir-se com os submúltiplos. Pense, por exemplo, em um grama, que é a milésima parte de um quilo, em um milímetro, que é a milésima parte de um metro, etc. Do mesmo modo, um miliampére é a milésima parte do ampére.



O miliampére é representado por mA.



&nbsp; &nbsp; 1

_____ &nbsp;A = 0,001A = 1mA&nbsp;

1000&nbsp;

Microampére, que corresponde a milionésima parte do ampére, e seu símbolo é este.

&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; 1
________ A = 0,000001A = 1µA

&nbsp;1000000


Assim, se o leitor encontrar a indicação "corrente de 10A" deverá ler: dez microampéres.

Além dos submúltiplos, o ampére também admite múltiplos, tais como o quiloampére, que se representa por KA e vale mil ampéres, e o mega ampére, que equivale a um milhão de ampéres e é representado por MA. Todavia, como já afirmei, esses múltiplos são muito grandes, não sendo usados em eletrônica, só as grandes usinas de eletricidade é que trabalha com correntes de tal grandeza, citei apenas para que o leitor não ignore sua existência.

O Ampére é uma unidade de medida de corrente elétrica que vale tanto para corrente contínua como para alternada, que já citamos e passaremos a estudar nas linhas seguintes.


Corrente Alternada



contrariamente ao que acontece com a corrente contínua, a alternada é aquela onde o sentido de movimentação das cargas elétricas muda constantemente. Para maior facilidade de compreensão, também podemos comparar a corrente alternada com um determinado movimento da água. Realmente vimos que a corrente de água que se move nas canalizações de nossas residências é do tipo contínuo; entretanto, poderíamos provocar um movimento &nbsp;alternado usando um dispositivo como o que mostramos na figura abaixo. Esse dispositivo consta de um cilindro fechado por um cano circular, no interior do qual (cilindro) existe um pistão. Assim, fazendo-se um movimento de vaivém no pistão, isto é, movendo-o para baixo e para cima, aparecerá na canalização um movimento de água que também efetua o mesmo vaivém. Dizemos, então, que esse tipo de movimento é alternado, com isso querendo dizer que a água se movimenta &nbsp;ora para cima ora para baixo no cano vertical, conforme ilustramos em a e b.







A corrente elétrica alternada é aquela que executa um movimento de vaivém, no fio que a transporta. Isto significa que as cargas elétricas no fio efetuam, também, um movimento de vaivém, contrariamente à corrente contínua, onde as cargas se movem sempre no mesmo sentido.



É interessante observar, desde já, que as cargas elétricas só se movem do negativo para o positivo ( sentido real da corrente), portanto, a inversão de movimento se dá porque a polaridade do gerador é que se inverte.



O dispositivo que produz a corrente alternada, ou seja, o gerador de corrente alternada se chama alternador, futuramente explicaremos como ele funciona.












2)Elementos da corrente alternada

a)Representação



A corrente alternada pode ser representada graficamente como mostramos na figura abaixo. Essa figura é o que chamamos de senóide e, por isso, é comum dizer-se que a corrente alternada é senoidal. O ponto mais alto da figura é chamado de pico e o mais baixo, de vale.















Quando a corrente passa pelo mesmo valor entre um pico e um vale ( ou vice-versa) sucessivos, dizemos que ela percorreu um ciclo, na figura abaixo mostramos a corrente alternada de 2 ciclos.







b) Frequência


Se considerarmos o dispositivo que sugerimos para representar a corrente alternada, poderemos observar que o movimento de vaivém da água no cano pode ser variado, bastando para isso que se mude a velocidade de movimentação do pistão. Em outras palavras, ele será lento ou rápido, conforme o pistão se mova devagar ou rapidamente.



Quando a velocidade do pistão é baixa, diz-se que a frequência é baixa. Se a velocidade do pistão é alta, diz-se que a frequência é alta. É claro que para saber se algum acontecimento é lento ou rápido, devemos compará-lo no tempo, ou seja, aquele que acontece em menor tempo é, evidentemente, mais rápido Desta maneira, para definir corretamente a frequência, costuma-se compará-la com a unidade de tempo, que é o segundo.



Assim, podemos dizer que:



"FREQUÊNCIA DE UMA CORRENTE ALTERNADA É O NÚMERO DE VEZES QUE UM PICO E UM VALE SE SUCEDEM, EM UM SEGUNDO."



Como vimos, cada sucessão de um vale e um pico chamamos de ciclo; logo podemos dizer também que:



"Frequência é o número de ciclos que acontecem em um segundo".



Esta última definição é a mais usual.



c)Unidade de frequência&nbsp;

Durante muito tempo, adotou-se a unidade de frequência que surge espontaneamente da definição que demos, ou seja, o ciclo por segundo, cuja abreviação é c/s. Atualmente, no mundo todo, dá-se a unidade de frequência o nome de HERTZ e abrevia-se por Hz.



UNIDADE DE MEDIDA DE FREQUÊNCIA = HERTZ



Assim, uma corrente alternada tem frequência de um hertz, quando ela efetua um ciclo no tempo de um segundo, ou seja, quando, em cada segundo, em sua representação apareçam apenas um pico e um vale. A frequência é uma característica muito importante da corrente alternada. As correntes industriais, como as utilizadas nas cidades, para iluminação e acionamento de aparelhos eletrônicos, têm geralmente frequência de 60 ou 50 hertz, mas no Brasil essa frequência da corrente é de 60 hertz.



Quilohertz, cuja abreviação é KHz e, cujo valor é mil hertz. Assim, o aluno observará que as emissoras de radiodifusão de ondas médias indicam suas frequências sempre em quilohertz.



Megahertz, que equivale a um milhão de hertz e é abreviado por MHz. As emissoras de radiodifusão de ondas curtas e FM indicam suas frequências em megahertz. As emissoras de televisão embora não tenham o hábito de indicar as frequências em que trabalham, operam em frequências que vão desde 54 a 1 milhar de MHz.



Gigahertz, que equivale a mil megahertz e é representado por GHz. Essa unidade, esta se tornando de uso rotineiro, devido às transmissões dos sistemas de microondas que estão unindo o Brasil de ponta a ponta, as transmissões dos satélites artificiais, os fornos de microondas, etc., são feitas em frequências tão elevadas que justificam o emprego do gigahertz, não devendo portanto ignorá-lo portanto.