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Formas construtivas e tipos de Resistores;
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Sinésio Raimundo Gomes Engenheiro Eletricista - CREA 5060689324
Eletrônica Analógica Aplicada. Aula 001
1 RESISTORES ..............................................................................................................................7
1.1 Processo de Fabricação de Resistores.............................................................................7
1.2 Resistores Fixos .................................................................................................................8
1.2.1 Resistor de Composição de Carbono .....................................................................9
1.2.2 Resistor de Fio .........................................................................................................10
1.2.3 Resistor de Filme de Carbono ...............................................................................10
1.2.4 Resistor de Filme Metálico.....................................................................................11
1.2.5 Resistor de Montagem em Superfície...................................................................12
1.2.6 Rede de Resistores...................................................................................................13
1.3 Resistores Variáveis ........................................................................................................13
1.3.1 Potenciômetros ........................................................................................................15
1.3.2 Trimpots ...................................................................................................................15
1.4 Resistores Não-lineares ..................................................................................................16
1.4.1 Resistor com Coeficiente de Temperatura Negativo - NTC .............................17
1.4.2 Resistor com Coeficiente de Temperatura Positivo - PTC ................................19
1.4.2.1 PTCs metálicos.....................................................................................................19
1.4.2.2 PTCs de Cerâmica Semicondutora ...................................................................20
1.4.3 Resistor Dependente da Luz - LDR ......................................................................20
1.5 Medidas de Resistores com Multímetro Analógico ...................................................21
Sinésio Raimundo Gomes Engenheiro Eletricista - CREA 5060689324
Eletrônica Analógica Aplicada. Aula 001
Sinésio Raimundo Gomes Engenheiro Eletricista - CREA 5060689324
Eletrônica Analógica Aplicada. Aula 001
1 RESISTORES
A função do resistor é limitar o fluxo de corrente elétrica. Este símbolo é
usado para indicar um resistor em um diagrama de circuito, conhecido como um
diagrama esquemático. Valor da resistência é designada em unidades chamadas de "Ohm"
(letra grega Ω). Um resistor de 1.000 é geralmente mostrado como 1 KΩ (Kilo Ohms) e
1.000.000 Ohms é escrito como 1 MΩ (Mega ohms).
1.1 Processo de Fabricação de Resistores
A resistência é diretamente proporcional ao comprimento e à resistividade do
material , e inversamente proporcional à área da secção transversal. A equação para
determinar a resistência de uma seção do material é:
Onde: é a resistividade do material, é o comprimento e é a área da
secção transversal.
O processo de fabricação de resistores tem como base a cerâmica revestidas com
óxido de metal, (condutor elétrico). A resistência elétrica é formado depois com o
resultado da modificação de óxido de metal sobre a superfície da base cerâmica. Em
seguida é realizado o fechamento da base cerâmica a fim de que a extremidade do resistor
pode ser soldada ao fio.
É realizado uma incisão em espiral
sobre a camada da superfície de óxido de
metal da base, que criara uma ranhura em
espiral, para determinar o valor da
resistência (ohms) com precisão com uma
certa tolerância. Quanto maior o valor da
resistência a ser alcançado maior será o corte
(incisão), após esta etapa são soldados os
terminais e é realizado revestimento e
Figura 1.1: Formas contrutiva de resistores.
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impressão do valor ou o código de cores do resistor no corpo. Todos os resistores são
colados em uma de fita em ambas as extremidades do resistor para facilitar a contagem e
embalagem. A contagem e embalagem é o processo final antes do envio para o cliente.
1.2 Resistores Fixos
Há duas classes de resistores:
resistores fixos e os resistores variáveis. Eles
são também classificados de acordo com o
material de que são feitos. O resistor típico é
feito de película ou filme de carbono
ou metálico, que reveste seu corpo cerâmico.
Valor da resistência: Quanto ao valor
da resistência padrão, os valores utilizados
podem ser divididos como um logaritmo. No
caso de E12: [1], [1.2], [1.5], [1.8], [2.2], [2.7],
[3.3], [3.9], [4.7], [5.6], [6.8], [8.2], [10]. O valor
da resistência é exibido usando o código de
cores (as barras coloridas / as faixas
coloridas), porque a resistência média é
muito pequena para ter o valor impresso
nela com números.
O valor da resistência não é a única
coisa a considerar quando se seleciona um
resistor para utilização num circuito. A "tolerância" e a potência do resistor também são
importantes. A tolerância de um resistor denota o quão próximo está o valor real de
resistência nominal. Por exemplo, uma tolerância de ± 5%, indicaria uma resistência que
está dentro de ± 5% do valor da resistência especificada.
Figura 1.2: Código de cores de resistores.
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A potência indica o quanto de energia
o resistor pode tolerar sem queimar. A
potência máxima nominal da resistência é
especificada em Watts. Potência é calculado
com o quadrado da corrente (I2) x o valor da
resistência (R) do resistor. Se é utilizado em
sua máxima potência, torna-se extremamente
quente, quando trabalhamos com metade de
sua potência, o resistor trabalha morno. e com 1/3 trabalha frio. O tamanho físico das
resistências diferentes têm relação com a potência do resistor.
Resistores em circuitos eletrônicos são
tipicamente de 1/8W, 1/4W, e 1/2W. Ao
ligar um diodo emissor de luz (LED), há um
fluxo relativamente grande corrente através
do resistor, então você precisa considerar a
potência do resistor que você escolher.
1.2.1 Resistor de Composição de
Carbono
O resistor de composição de carbono é
o mais antigo e o mais barato dos resistores.
Grãos de carvão são misturados com um
material de enchimento (Borracha
vulcanizada e atualmente o carbono é
misturado com um material em cerâmica) e é
inserido num invólucro tubular.
O valor da resistência é determinada pela quantidade de carbono adicionada à
mistura do material de enchimento.
Figura 1.3: Cores do corpo de resistores.
Figura 1.4: Potência e tamanho de resistores.
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Resistores de composição de
carbono têm altas tolerâncias típicas de + / -
10% a 20%. Uma vantagem, porém, é que
eles são mais adequadas para aplicações que
envolvam grandes impulsos de tensão, pois
têm maior isolação.
Resistores de óxido de carbono podem
ser feitas com cores do corpo geralmente: vermelho escuro, marrom, azul, verde, cinza,
creme ou branco.
1.2.2 Resistor de Fio
Os resistores de fio enrolado são muito variados na sua construção e aparência
física. Os seus elementos resistivos são geralmente fios de arame, geralmente uma liga
leve de níquel / cromo ou manganina (Cobre / Níquel/ manganês) envolvida em torno de
uma pequena haste de fibra de cerâmica ou de vidro e revestido com película de
cimento isolante à prova de chamas. Eles estão normalmente disponíveis em valores muito
baixos de resistência, mas pode dissipar grandes quantidades de energia e podem ficar
muito quente durante o uso.
Em alguns casos as resistências de fios
bobinadas de alta potência pode ser alojado
numa caixa metálica com alhetas que podem
ser parafusada a um chassis de metal para
dissipar o calor gerado de forma tão eficaz
quanto possível.
1.2.3 Resistor de Filme de Carbono
Os Resistores de filme de carbono consiste em um cilindro de porcelana recoberto
por um filme (película) de carbono. O valor da resistência é obtido mediante a formação
de um sulco, transformando a película em uma fita helicoidal. Esse valor pode variar
conforme a espessura do filme ou a largura da fita.
Figura 1.5: Resistores de composição de carbono .
Figura 1.6: Resistores de fio enrolado.
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Como revestimento, encontramos
uma resina protetora sobre a qual será
impresso um código de cores, identificando
seu valor nominal e tolerância. O Resistores
de filme de carbono é o mais utilizado
e mais barato.
Normalmente, a tolerância do valor
da resistência é de ± 5%. Potência de 1/8W,
1/4W e 1/2W são frequentemente usados. Resistores de filme de carbono têm uma
desvantagem, pois eles tendem a ser eletricamente ruidosos. Com construção semelhante à
resistências de película de metal, mas geralmente com maior tolerância.
1.2.4 Resistor de Filme Metálico
Resistores de filme de metal são usados quando uma maior tolerância (valor mais
preciso) é necessário. Eles são muito mais precisos em valor do que resistores de filme de
carbono. Sua tolerância são cerca de ± 1%. Ni-Cr (nicromo) é o material usado
para material de resistência. O resistor de filme de metal é usado para circuitos de ponte,
circuitos de filtro e circuitos de baixo ruído de sinal analógico. O tamanho físico das
resistências diferentes são como se segue.
Construção de metal resistor de filme:
Estas resistências são feitas a partir de
pequenos bastões de cerâmica revestida com
metal (tal como uma liga de níquel) ou de
um óxido de metal (tal como o óxido de
estanho). O valor da resistência é controlada
em primeiro lugar pela espessura da camada
de revestimento (a camada mais espessa, mais baixo o valor de resistência). Também por
uma ranhura em espiral fina cortada ao longo da haste com um laser ou cortador de
diamante. O corte do revestimento de metal ou de carbono de forma eficaz forma
uma espiral ao longo do comprimento, da resistência. Resistências de película de metal
podem ser obtidas de uma vasta gama de valores de resistência de alguns ohms de
Figura 1.7: Resistores de filme de carbono .
Figura 1.8: Resistores de filme metálico.
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dezenas de milhões de Ohms, com uma tolerância muito pequena. Por exemplo, um valor
típico pode ser 100k ± 1% ou menos, isto é, para um valor nominal de 100k o valor real
será entre 99KΩ e 101KΩ. Note que, embora a cor do corpo (a cor do revestimento de
verniz) em resistências de película de metal é geralmente cinza.
1.2.5 Resistor de Montagem em Superfície
Muitos circuitos modernos usam resistores com Tecnologia de Montagem em
Superfície (SMT). A sua fabricação envolve a deposição de uma película de material
resistente tal como o óxido de estanho sobre um pequeno chip de cerâmica.
As bordas da resistência são
então conectadas, são realizados cortes com
um laser para dar uma resistência específica
(o que depende da largura da película de
resistência), entre as extremidades do
dispositivo. As tolerâncias podem ser tão
baixas como 0,02% ±. Os Contatos em cada
extremidade são soldadas diretamente sobre
o condutor da placa de circuito impresso,
habitualmente por meio de métodos de montagem automática. Resistores SMT
normalmente têm uma dissipação de potência muito baixa. A sua principal vantagem é
que uma densidade do componente muito elevada pode ser alcançada. Os resistores de
montagem em superfície são codificados por código numérico, como exemplo : código 332
= 3300 Ω.
Figura 1.9: Resistores SMD.
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1.2.6 Rede de Resistores
Outro tipo de resistor é chamado de
SIL Single-In-Line (SIL) que nada mais é do
que uma rede resistor. Ele é feito com
resistências do mesmo valor, em um único
pacote.
Geralmente um lado de cada resistor é
ligado com um dos lados de todos os outros
resistores. Um exemplo da sua utilização
seria a de controlar a corrente em um
circuito de ligar vários díodos emissores de
luz (LEDs).
Na figura, 8 resistores são alojados no pacote. Cada uma das pistas sobre o pacote é
um resistor. O ultimo terminal do lado esquerdo é o terminal comum. O valor nominal da
resistência é impresso. A ligação interna dessas redes resistor típicas foi ilustrado abaixo.
O tamanho da rede de resistências, é
como se segue: Para o tipo com 9 pinos, a
espessura é de 1,8 mm, a altura de 5 mm, e a
largura 23 mm.
Para o tipo com 8 pinos, a espessura é de 1,8
mm, a altura de 5 mm, e a largura 20 mm.
1.3 Resistores Variáveis
Existem dois tipos de resistores variáveis. Um deles é o resistor variável cujo valor é
mudado facilmente, como o ajuste do volume do rádio. A outra é o resistor semifixo que
não se destina a ser ajustado por qualquer pessoa, mas um técnico. É usado para ajustar o
estado de funcionamento do circuito pelo técnico. Resistores semifixo são utilizados para
compensar as imprecisões dos resistores, e para ajustar um circuito. O ângulo de rotação
da resistência variável é geralmente de cerca de 300 graus. Estes são chamados de
"Potenciômetros" ou "Trimmer".
Figura 1.10: Rede de resistores.
Figura 1.11: Pinagem de Rede de resistores.
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Veja na foto a resistência variável
normalmente usado para controles de
volume (no canto direito). O seu valor é
muito fácil de ajustar. As quatro resistências
no centro da foto é do tipo semifixo. Estes
são montados na placa de circuito impresso.
As duas resistências na esquerda são os do
tipo multi voltas.
Há três maneiras em que o valor de
um resistor variável pode mudar de acordo com o ângulo de rotação de seu eixo. O
tipo "A" ao girar no sentido horário, as mudanças de resistência alteram de valor
lentamente e, em seguida, na segunda metade de seu eixo, sua resistência muda muito
rapidamente.
A resistência variável tipo "A" é normalmente utilizado para o controlo do volume
de um rádio, por exemplo. É bem adequado para ajustar os som baixos sutilmente, no
entanto o ouvido não é tão sensível a pequenas alterações nos sons altos. A maior
mudança é necessária dado que o volume é aumentado.
Já o tipo "B", a rotação do eixo e a
mudança do valor da resistência estão
diretamente relacionados. A taxa de variação
é a mesma, linear, ao longo do variação da
linha central. Este tipo serve um ajuste do
valor da resistência de um circuito. Eles são
muitas vezes chamados de "lineares".
Tipo "C" muda maneira exatamente
oposta ao tipo "A". Nas fases iniciais da
rotação do eixo, as mudanças de valor de
resistência mudam rapidamente, e na
segunda metade, a alteração ocorre mais lentamente. Este tipo não é muito usado.
Figura 1.12: Resistores Variáveis.
Figura 1.13: Curva de Resistores Variáveis.
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1.3.1 Potenciômetros
Um potenciômetro é um componente eletrônico que possui resistência elétrica
variável. Geralmente, é um resistor de três terminais onde a conexão central é deslizante e
manipulável. Se todos os três terminais são usados, ele atua como um divisor de tensão.
Existem comercialmente, potenciômetros
confeccionados com substrato em fio e
carvão condutivo, o que limita a corrente
elétrica que circula nestes.
Há potenciômetros cujo giro é de 270
graus e outros de maior precisão chamados
multivoltas. Em relação à curva de resposta
em função do ângulo de giro do eixo,
existem dois tipos de potenciómetros, os
lineares (sufixo B ao final do código) e os
logarítmicos (sufixo A ao final do código comercial do valor).Exemplo de especificação de
potenciômetro linear: 50 kB, ou seja, de 50.000 ohms, linear.
Os potenciômetros lineares possuem curva de variação de resistência constante
(linear) em relação ao ângulo de giro do eixo. Os potenciômetros logarítmicos, por sua vez,
apresentam uma variação de resistência ao ângulo de giro do eixo mais adaptada à curva
de resposta de audibilidade do ouvido humano. Considerando um aparelho de som, os
potenciometros lineares são recomendados para uso em controle de tonalidade (graves,
médios e agudos) já os logarítmicos são mais recomendados para controles de volume.
1.3.2 Trimpots
Estes resistores semi fixos (Trimpots) são versões em miniatura do resistor variável.
Eles são projetados para ser montado diretamente na placa de circuito e ajustado apenas
quando o circuito é construído. Por exemplo, para definir a frequência de um tom de
alarme ou a sensibilidade de um circuito sensível à luz. Uma pequena chave de fenda ou
ferramenta similar é necessário para ajustar as predefinições.
Figura 1.14: Potenciômetro.
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Os Trimpots são muito mais baratos do que
os potenciômetros (resistores variáveis) por
isso que eles às vezes são usados em projetos
onde um resistor variável poderia ser
normalmente usado.
Trimpots Multivoltas são usados onde
ajustes muito precisos devem ser feitas. O
parafuso deve ser rodado várias vezes (10 +)
para mover o cursor de uma extremidade da
pista para a outra, proporcionando um
controle muito fino.
O Trimpots não se destina a ser
ajustado por qualquer pessoa, mas um técnico. É usado para ajustar o estado de
funcionamento do circuito pelo técnico. Eles são utilizados para compensar as imprecisões
dos resistores, e para ajustar um circuito. O ângulo de rotação da resistência variável é
geralmente de cerca de 300 graus. Alguns resistores variáveis devem ser girados várias
vezes para usar toda a gama de resistência que eles oferecem. Isto permite ajustes muito
precisos de valor. Estes são chamados de "Trimpot" ou "Potenciômetros Trimmer".
1.4 Resistores Não-lineares
Existem circuitos que requerem resistências que alteram o valor com uma mudança
temperatura ou luz. Esta função não pode ser linear. Existem vários tipos de resistências
não-lineares que incluem: Resistências NTC (Coeficiente de temperatura negativa) - sua
resistência diminui com o aumento da temperatura; Resistências PTC (Coeficiente de
temperatura Positiva) - a sua resistência aumenta com o aumento da temperatura; LDR
resistores (Resistores dependentes da Luz) - sua resistência diminui com o aumento da
luz; Resistores VDR (Tensão Resistores dependentes da tensão) - resistência diminuiu
rapidamente quando a tensão excede um certo valor. Os símbolos que representam estas
resistências são mostrados abaixo.
Figura 1.15: Trimpot.
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1.4.1 Resistor com Coeficiente de Temperatura Negativo - NTC
NTC são resistores cuja resistência elétrica de tais materiais se reduz com a elevação
da temperatura, possuindo portanto, um coeficiente de temperatura negativo.
O coeficiente de temperatura, cuja notação é ρ 25º é
igual - 0,05, isto é, perante uma elevação de
temperatura de 1 grau, o valor da resistência do
material se reduz em 5%. Os resistores NTC são
fabricados a partir de óxidos semicondutores,
como por exemplo: Fe3O4 com Zn2TiO4 (óxido de
ferro com óxido de titânio e zinco). Após o
processo de mistura, ocorre a prensagem em
forma de discos ou esferas (cilíndricos) e
sinterizados em seguida. Nestas condições, um
excesso de temperatura liberta elétrons, tendo
como resultado um excesso de condutividade com
o aumento da temperatura. Os formatos mais
comuns, como o cilíndrico são obtidos por processo de extrusão enquanto que os formatos
em disco são obtidos através de prensa hidráulica. A figura abaixo representa
graficamente um resistor NTC . . R25/Rt representa a resistência do NTC à
temperatura ambiente de 25ºC.
R25/Rt representa a resistência do NTC à temperatura ambiente de 25ºC. Equação
de um NTC: R = A . eB/T (eq.1) . Onde: R = resistência em ohms; e = número de Euler
Figura 1.16: Resistores Não-lineares - a. NTC, b. PTC, c. LDR.
Figura 1.17: NTC.
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(2,718); B = constante do material no NTC em ºK3 ; T = temperatura do NTC em ºK; A =
constante a uma dada temperatura.
Como a constante de regulação B sofre
influência da temperatura, é possível
determinar a resistência do NTC, baseando-
se nos dados do fabricante. Para tanto, é
necessário conhecer a resistência a 25ºC,
ρ25º e o valor da constante de regulação.
Vejamos um exemplo: Qual é a
resistência do NTC E201 ZZ181 a 100ºC?
Através da tabela do fabricante,
obtemos os dados: ρ25º = 1.000Ω; B = 5.000ºK;
Resistência R a 25ºC = 20Ω; Para uma
temperatura de 100ºC e B= 5000ºK, teremos:
Rt = R25º / 20 = 1.000Ω / 20 = 5Ω. O
tempo de recuperação é o tempo que um NTC leva para atingir a metade do valor de sua
resistência a 25ºC, depois de aquecido à sua dissipação máxima e colocado em ambiente
de temperatura constante sem corrente de ar. A estabilidade do NTC é a propriedade do
mesmo atingir um valor constante de resistência depois de um certo tempo de uso.
Tipo Resistência
ρ25º Carga máxima
P25ºC Resistência R a
25ºC Corrente I a
25ºC
Constante de regulação B
(5%) E201 ZZ181 1.000 Ω 0,6W 20 0,28A 5.000ºK
Figura 1.18: Gráfico Resistência X Temperatura.
Figura 1.19: Gráfico de tempo de recuperação de um NTC
Figura 1.20: Gráfico estabilidade de um NTC
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1.4.2 Resistor com Coeficiente de Temperatura Positivo - PTC
O PTC é um resistor não linear que
conduz corrente elétrica melhor no estado
frio do que no estado quente, isto é, a
condutibilidade se reduz com o aumento da
temperatura. Portanto, o PTC possui um
coeficiente de valor positivo. Símbolo:
. Uma característica importante do PTC é que seu coeficiente térmico positivo
manifesta-se dentro de um intervalo de temperaturas, sendo seu valor bastante superior
ao do NTC. No PTC o coeficiente positivo manifesta-se apenas a partir de uma
temperatura chave, denominado temperatura de Curie (TC). Os PTCs podem se dividir
quanto a fabricação e utilização em: PTCs metálicos (geralmente de fio); PTCs de material
cerâmico semicondutor.
1.4.2.1 PTCs metálicos
Baseiam seu funcionamento no
princípio de condução de corrente nos
metais, ou seja, quanto mais elevada for a
temperatura (devido as perdas do efeito
Joule), maior será o valor de sua resistência.
Podemos citar como exemplo o
condutor de cobre cujo coeficiente de
temperatura ρ é , em
outras palavras, para um aumento de 1 grau
da temperatura, sua resistência eleva-se
0,39%. Outros tipos de metais também são utilizados, como prata, alumínio e tungstênio.
Estas características são muito empregadas na fabricação de resistores de óxido de
ferro. A figura abaixo mostra as curvas características dos PTCs com diversos valores de
temperatura de Curie.
Figura 1.21: PTC.
Figura 1.22: Gráfico Resistência X Temperatura.
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1.4.2.2 PTCs de Cerâmica Semicondutora
Possuem a propriedade de ter seu valor de resistência elevado rapidamente dentro
de uma faixa de temperatura muito estreitas, resultando valores elevados de coeficiente de
temperatura ρ, da ordem de , o que significa que para cada 1 grau de
aumento da temperatura, a resistência aumenta em 60%.
São geralmente fabricados de materiais compostos de cerâmicas ferro-elétricas
como o titanato de bário (BaTiO3). Os materiais não condutores somente adquirem
condutividade específica mediante um processo de dopagem, geralmente o antimônio.
Acima de temperatura de Curie ocorre uma rápida elevação da resistência, com redução
da constante dielétrica.
Em resistores de óxido de ferro a temperatura de Curie tem um valor aproximado
de 800ºC, no entanto através de processos adequados de dopagem pode-se controlar e
predeterminar uma temperatura de Curie e o grau de elevação da resistência do PTC.
1.4.3 Resistor Dependente da Luz - LDR
O LDR é um componente eletrônico
cuja resistência elétrica diminui quando
sobre ele incide energia luminosa. A
resistência do LDR varia de forma
inversamente proporcional à quantidade de
luz incidente sobre ele. Quando este feixe é
cortado, sua resistência aumenta.
O LDR é composto de um material
semicondutor, o sulfeto de cádmio, CdS, ou
o sulfeto de chumbo. O processo de construção de um LDR consiste na conexão do
material fotossensível com os terminais, sendo que uma fina camada é simplesmente
exposta à incidência luminosa externa.
Figura 1.23: LDR.
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O LDR é um dispositivo semicondutor de dois terminais, cuja resistência varia
linearmente com a intensidade de luz incidente, obedecendo à equação R = C.L.a , onde L
é a luminosidade em Lux, C e a são constantes dependentes do processo de fabricação e
material utilizado. A energia luminosa desloca elétrons da camada de valência para a de
condução (mais longe do núcleo), aumentando o número destes, diminuindo a resistência.
1.5 Medidas de Resistores com Multímetro Analógico
No multímetro analógico antes de tudo é necessário realizar uma calibração. Para
isto: Escolha a escala a ser utilizada; Coloque as duas pontas de prova do Multímetro em
contato e através do potenciômetro de calibração ajusto para zero; Desfaça o contato das
pontas e realize o teste.
Os multímetros analógicos possuem uma
escala começando do zero (direita) e
terminando na esquerda. Estas escalas são
múltiplos de 10 que devem ser multiplicadas
pelo valor que o ponteiro apontar durante a
medição. O componente a ser medido não
pode estar ligado ao circuito e nem
submetido a qualquer tensão. Para medir,
ligamos as pontas de prova do multímetro
em paralelo com os terminais do resistor.
Referência: << http://eletronicaanalogica1.blogspot.com.br/2013/02/resistores.html >>
Revisão: 01 de fevereiro de 2013. Professor Sinésio Raimundo Gomes
Figura 1.23: Medida de Resistência com Multimetro Analógico.
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