4Introduo No mundo atual necessitamos absorver conhecimento, para que atravs dele possamos nos destacar no mercado de trabalho. Com a eltrica aplicada podemos estar aperfeioando cada vez mais a transmisso da energia eltrica e tambm poder desfrutar de sua plena utilizao, com seus circuitos podemos resolver vrios problemas dentro de uma indstria, com base nesses estudos estaremos hbitos h operar nessa rea.

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Desenvolvimento: Componentes Passivos Ao trabalhar com circuitos eletrnicos encontrados no automvel, o profissional vai se deparar com uma srie de componentes que no so comuns nos automveis antigos. So componentes do tipo encontrado em equipamentos eletrnicos convencionais como rdios, televisores, computadores e outros. O profissional deve estar ento preparado para identificar estes componentes, saber o que fazem e eventualmente fazer seu teste e substituio. Nesta lio vamos tratar dos principais componentes da eletrnica automotiva. Resistores A finalidade do resistor oferecer uma oposio passagem da corrente reduzindo assim sua intensidade onde isso necessrio, ou ainda provocar uma queda de tenso num circuito. Os resistores so especificados pela sua resistncia medida em ohms (). Em alguns tipos de resistores os valores da resistncia so dados por faixas coloridas segundo um cdigo internacional mostrado na tabela abaixo. Cor Preto Marrom Vermelho Laranja Amarelo Verde Azul Violeta Cinza Branco Dourado Prateado Valores Significativos 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Multiplicador 1 10 100 1 000 10 000 100 000 1 000 000 10 000 000 100 000 000 1 000 000 000 0.1 0.01 Tolerncia 1% 2% 0,5% 0,25% 0,1% 0,05% 5% 10%

Neste cdigo, as duas primeiras faixas indicam os dois primeiros dgitos do valor do resistor. Por exemplo, vermelho e violeta indicam 27. O terceiro dgito indica o fator de multiplicao ou nmero de zeros a ser acrescentado. Por exemplo, laranja indica 3 zeros o que leva a 27 000 ohms o valor do componente. O quarto anel, quando existe indica a tolerncia. Existem ainda resistores de 5 faixas onde as trs primeiras faixas indicam os trs primeiros dgitos. Uma segunda especificao importante a

6dissipao, ou seja, quanto de calor o resistor pode suportar, dada em watts. Resistores comuns dos aparelhos eletrnicos so pequenos, com potncias de a 1 W, tipicamente. O teste de um resistor feito com o multmetro, retirando-se o componente do circuito e medindo-se sua resistncia. Capacitores Os capacitores tambm so componentes bastante comuns em aparelhos eletrnicos. Sua finalidade armazenar uma pequena carga eltrica, com diversas finalidades. Na figura 2 temos os aspectos dos principais tipos e o smbolo adotado para representlos nos esquemas.

Figura 1Aspectos e smbolos para capacitores O valor de um capacitor dado em farads (F). Na prtica so utilizados submltiplos do farad como o microfarad (F milionsimo do farad 0,000 001 F), o nanofarad (nF bilionsimo do farad 0,000 000 001 F) e o picofarad (PF trilionsimo do farad 0,000 000 000 001 F). Os capacitores possuem um material isolante em seu interior denominado dieltrico e que lhes d o nome. Assim, encontramos tipos como os cermicos, polister, styroflex, eletrolticos, mica, etc. Alguns tipos como os eletrolticos possuem polaridade, ou seja, uma marcao (+) que indica o plo positivo. Se forem invertidos num circuito podem danificar-se. Outra especificao importante dos capacitores a sua tenso de trabalho, ou seja, qual a tenso mxima que suportam. O teste de capacitores pode ser feito em alguns casos com um multmetro, mas o melhor usar um aparelho que mede sua capacitncia, denominado capacmetro. Indutores Indutores ou bobinas tambm pertencem famlia dos denominados componentes passivos, como os resistores e os capacitores. Estes componentes so formados por certo nmero de voltas de fio esmaltado numa forma com ou sem ncleo. O ncleo

7pode ser de ferrite ou ferro, conforme a aplicao. Na figura 3 temos os smbolos adotados para representar este componente assim como seu aspecto.

Figura 2Bobinasaspectos e smbolos Os indutores so especificados por sua indutncia numa unidade denominada henry (H). Na prtica podemos encontrar indutores com valores muito pequenos especificados em milsimos de Henry (mH) ou ainda milionsimos de Henry (H). Outra forma de se especificar os indutores por seu nmero de voltas de fio, espessura do fio, dimetro da bobina e tipo de ncleo utilizado. O teste de uma bobina normalmente feito medindo-se sua continuidade com um multmetro. Uma bobina em bom estado deve apresentar resistncia baixa. Transformadores Transformadores so componentes formados por dois ou mais enrolamentos de fio esmaltado sobre um ncleo comum que pode ser de ar, ferro laminado ou ferrite. Sua funo alterar tenses num circuito, elevando-as ou abaixando-os como as encontradas nas ignies. A prpria bobina de ignio um transformador, conforme j vimos em lies anteriores. Na figura 4 temos os smbolos adotados para representar este componente assim como seu aspecto.

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Figura 3Transformadoresaspectos e smbolos Existem diversas maneiras de se especificar um transformador. A mais comum indicando a tenso de entrada ou tenso do primrio, a tenso de sada ou tenso do secundrio e a corrente que se pode obter no enrolamento secundrio. Por exemplo, um transformador utilizado num carregador de bateria pode ter 110 V ou 220 V de entrada (primrio), 12 a 15 V de tenso de sada, com uma corrente que pode variar entre 3 e 10 A. O teste mais simples de um transformador feito medindo-se a resistncia ou continuidade dos seus enrolamentos com um multmetro. Os enrolamentos devem apresentar baixa resistncia. Se tiverem alta resistncia (acima de 10 000 ohms) sinal que o enrolamento se encontra aberto (interrompido) e o transformador no pode ser utilizado. Um tipo de transformador encontrado em alguns circuitos o toroidal, conforme mostra a figura 5.

Figura 4- Transformadores com ncleos toroidais

9Nestes transformadores, o ncleo consiste num anel de metal (toride). Fusveis Os fusveis so componentes muito importantes num circuito, pois se destinam a sua proteo. Eles funcionam como o elo mais fraco de uma corrente. Se algo vai mal eles quebram e interrompem a corrente evitando maiores danos ao circuito ou mesmo instalao eltrica do automvel. Os fusveis encontrados nos carros podem ser de dois tipos: os utilizados na prpria instalao do carro e os utilizados nos equipamentos eletrnicos. Eles diferem quanto ao aspecto, mas a funo a mesma. Na figura 6 temos os smbolos e aspectos destes componentes.

Figura 5 - Aspectos e smbolo do fusvel Os fusveis so especificados pela corrente com que se rompem. Por exemplo, um fusvel de 20 A vai abrir o circuito quando a corrente atingir este valor. Ele ser utilizado num circuito em que a corrente menor. Somente se houver um curtocircuito ou problema com algum componente e a corrente subir, ele vai se romper. Nunca substitua um fusvel por um valor diferente do original. Um fusvel maior, por exemplo, pode no abrir em caso de algum problema e com isso danos no circuito e na instalao do carro podem ocorrer. O teste de um fusvel pode ser feito medindo-se sua continuidade com um multmetro. O fusvel bom apresenta uma resistncia nula e um fusvel aberto (queimado) apresenta uma resistncia infinita.

Disjuntores Um tipo de dispositivo de proteo de circuitos, com a mesma funo do fusvel o disjuntor, cujo aspecto mostrado na figura 7.

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Figura 6Um disjuntor comum Este componente desliga um circuito em caso de algum problema. No entanto, ele no precisa ser trocado quando isso ocorre. Basta remover a causa do problema e depois relig-lo. Os disjuntores so mais utilizados em instalaes domsticas, comerciais e industriais.

Interruptores e Chaves Interruptores e chaves servem para ligar e desligar dispositivos eltricos ou ainda mudar suas funes. Os interruptores normalmente so do tipo liga/desliga e possuem dois plos, conforme mostra a figura 8.

Figura 7Chave liga-desliga J as chaves possuem diversos plos, dependendo do tipo de funo que exercem. Por exemplo, podemos ter uma chave de 1 plo x 2 posies que comuta o brilho de uma lmpada ou a velocidade de um motor, conforme mostra a figura 9.

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Figura 8Chave SPDT aspecto e smbolo Uma chave H ou reversvel pode ser utilizada para inverter a rotao de um motor, com aspecto e smbolo, conforme mostra a figura 10.

Figura 9Chave DPDT aspecto e smbolo As chaves e interruptores so especificados pela intensidade mxima da corrente com que podem trabalhar. Uma corrente excessiva gasta os contatos causando falhas eltricas. Lmpadas e LEDs Para saber mais sobre este componente, sugerimos que o leitor consulte a Edio 2 do Pealheiro, em que temos um artigo que trata da substituio das lmpadas pelos LEDs nos veculos modernos e em muitas outras aplicaes. Apenas acrescentamos que o teste de uma lmpada pode ser feito com o multmetro medindo-se sua continuidade. O filamento bom deve apresentar uma baixa resistncia. Para os LEDs o teste mais complexo, mas trataremos disso futuramente.

12Outros componentes Alm dos que vimos existem diversos outros componentes de natureza eltrica, ou seja, que podem realizar funes nos circuitos ou ainda receber energia eltrica para convert-la em outras formas de energia. Estes so componentes denominados passivos, pois no amplificam e nem geram sinais. Dentre eles destacamos os alto-falantes, motores, buzinas, indicadores de painel, conectores, terminais isolados, antenas, cabos, etc. Resistor O resistor um dispositivo que transforma toda a energia eltrica usada integralmente em calor, por meio do efeito joule. Um bom exemplo so os aquecedores, o ferro eltrico, lmpadas comuns e o chuveiro eltrico. Os resistores apresentam uma dificuldade para a passagem da corrente eltrica, o que designado como resistncia eltrica. Um fato importante a se destacar que o material mais usado na fabricao dos resistores o carbono. Resistncia eltrica A resistncia eltrica de caracterstica do resistor e faz a medio da oposio que seus tomos oferecem passagem da corrente eltrica. Considere um resistor onde se aplica uma ddp e se estabelece uma corrente de intensidade i. A resistncia eltrica do resistor definida pelo quociente da ddp aplicada pela corrente i que o atravessa (R=U/i). Portanto, quanto maior a resistncia eltrica de um resistor, menor a corrente que ele deixa passar. Os fios metlicos que fazem parte de um circuito eltrico tambm apresentam resistncia eltrica. Entretanto, ela to pequena que, comparada com a dos demais resistores do circuito, pode ser considerada desprezvel. 1 ohm a resistncia que um resistor, submetido ddp de 1V, impem passagem de uma corrente de 1A.

Capacitores Um capacitor constitudo por duas placas planas e paralelas entre si e apresenta a propriedade de armazenar uma grande quantidade de carga eltrica, desde que os corpos condutores sejam separados por uma pequena distncia. Tambm chamado de condensador. A unidade de capacitncia, Coulomb por volt, denominada farad (F) em homenagem a Michael Faraday, pioneiro no desenvolvimento deste conceito. Entretanto, a unidade muito grande para a maioria dos valores prticos e os submltiplos (F, nF, pF) so bastante empregados.

13Para o capacitor ser eletrizado, uma armadura ligada a um plo positivo de gerador eletriza-se positivamente e a outra ligada ao plo negativo, eletriza-se negativamente. Estando o capacitor eletrizado, suas armaduras apresentam cargas eltricas de mesmo valor absoluto e sinais opostos, + Q e Q. Entre as armaduras do capacitor, existe um meio no condutor (isolante) chamado dieltrico. A constante , caracterstica do isolante existente entre as armaduras, denominada permissividade do meio. A permissividade do vcuo (0) vale: 0=8.85x10-12 C2/Nm2. Denomina-se constante dieltrica (K) de um meio ao quociente entre a permissividade do meio e a permissividade do vcuo: K= /0. A ddp U entre as armaduras de um capacitor sempre diretamente proporcional carga. O quociente entre Q e U ento uma constante para um determinado capacitor e recebe o nome de capacitncia ou capacidade eletrosttica: C =Q/U O gerador eltrico ao carregar um capacitor fornece-lhe energia potencial eltrica que fica armazenada nele. A energia potencial eltrica armazenada pelo capacitor numericamente igual rea. Como: Q=CU Segue-se: W=QU/2 Capacitncia A propriedade que estes dispositivos tm de armazenar energia eltrica sob a forma de um campo eletrosttico chamada de capacitncia ou capacidade (C) e medida pelo quociente da quantidade de carga (Q) armazenada pela diferena de potencial ou tenso (V) que existe entre as placas:

Pelo Sistema Internacional de Unidades (SI), um capacitor tem a capacitncia de um farad (F) quando um Coulomb de carga causa uma diferena de potencial de um volt (V) entre as placas. O farad uma unidade de medida considerada muito grande para circuitos prticos, por isso, so utilizados valores de capacitncias expressos em microfarads (F), nanofarads (nF) ou picofarads (pF). A equao acima exata somente para valores de Q muito maiores que a carga do eltron (e = 1,602 1019 C). Por exemplo, se uma capacitncia de 1 pF fosse carregada a uma tenso de 1 V, a equao perderia uma carga Q = 1019 C, mas isto seria impossvel j que seria menor do que a carga em um nico eltron. Entretanto, as experincias e as teorias recentes sugerem a existncia de cargas fracionrias.

14A capacitncia de um capacitor de placas paralelas constitudo de dois eletrodos planos idnticos de rea A separados distncia constante d aproximadamente igual a:

onde C a capacitncia em farad 0 a permissividade eletrosttica do vcuo ou espao livre r a constante dieltrica ou permissividade relativa do isolante utilizado. Energia A energia (no SI, medida em Joules) armazenada em um capacitor igual ao trabalho feito para carreg-lo. Considere um capacitor com capacitncia C, com uma carga +q em uma placa e -q na outra. Movendo um pequeno elemento de carga dq de uma placa para a outra contra a diferena de potencial V = q/C necessita de um trabalho dW:

Ns podemos descobrir a energia armazenada em um capacitor integrando essa equao. Comeando com um capacitor descarregado (q=0) e movendo carga de uma placa para a outra at que as placas tenham carga +Q e -Q, necessita de um trabalho W:

Indutor Um indutor um dispositivo eltrico passivo que armazena energia na forma de campo magntico, normalmente combinando o efeito de vrios loops da corrente eltrica. O indutor pode ser utilizado em circuitos como um filtro passa baixa, rejeitando as altas frequncias. Construo Um indutor geralmente construdo como uma bobina de material condutor, por exemplo, fio de cobre. Um ncleo de material ferromagntico aumenta a indutncia concentrando as linhas de fora de campo magntico que fluem pelo interior das

15espiras. Indutores podem ser construdos em circuitos integrados utilizando o mesmo processo que usado em chips de computador. Nesses casos, normalmente o alumnio utilizado como material condutor. Porm, raro a construo de indutores em CI's; eles so volumosos em uma pequena escala, e praticamente restritos, sendo muito mais comum o uso de um circuito chamado "gyrator", que utiliza um capacitor comportando-se como se fosse um indutor. Pequenos indutores usados para frequncias muito altas so algumas vezes feitos com um fio passando atravs de um cilindro de ferrite. Indutncia Indutncia a grandeza fsica associada aos indutores, simbolizada pela letra L, medida em Henry (H), e representada graficamente por um fio helicoidal. Em outras palavras um parmetro dos circuitos lineares que relaciona a tenso induzida por um campo magntico varivel corrente responsvel pelo campo. A tenso entre os terminais de um indutor proporcional taxa de variao da corrente que o atravessa. Matematicamente temos:

Onde u(t) a tenso instantnea, sua unidade de medida o volt (V), L a indutncia, sua unidade de medida o Henry (H), i(t) a corrente instantnea, sua unidade de medida o ampere (A) e t o tempo (s). Energia A energia (medida em joules, no SI) armazenada num indutor igual quantidade de trabalho necessria para estabelecer o fluxo de corrente atravs do indutor e, consequentemente, o campo magntico. dada por:

onde I a corrente que circula pelo indutor. Em circuitos eltricos Um indutor resiste somente a mudanas de corrente. Um indutor ideal no oferece resistncia para corrente contnua, exceto quando a corrente ligada e desligada, caso em que faz a mudana de modo mais gradual. Porm, a maioria dos indutores do mundo real construda a partir de materiais com resistncia eltrica finita, que se ope at mesmo corrente direta. Materiais supercondutores no oferecem resistncia a passagem de correntes eltricas contnuas, e suas aplicaes implicam propriedades distintas para os indutores feitos deste tipo de material. No geral, a relao entre a variao da tenso de acordo com o tempo u(t) atravs de um indutor com indutncia L e a variao da corrente de acordo com o tempo i(t) que passa por ele descrita pela equao diferencial:

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Quando uma corrente alternada (CA) senoidal flui por um indutor, uma tenso alternada senoidal (ou fora eletromotriz, Fem) induzida. A amplitude da Fem est relacionada com a amplitude da corrente e com a frequncia da senide pela seguinte equao: onde a frequncia angular da senide definida em termos da frequncia f por: A reatncia indutiva definida por: onde XL a reatncia indutiva medida em Ohms (medida de resistncia), a frequncia angular, f a frequncia em hertz, e L a indutncia. A reatncia indutiva o componente positivo imaginrio da impedncia. A impedncia complexa de um indutor dada por: onde j a unidade imaginria. Redes de indutores Cada indutor de uma configurao em paralelo possui a mesma diferena de potencial (tenso) que os demais. Para encontrar a indutncia equivalente total (Leq):

A corrente atravs de indutores em srie permanece a mesma, mas a tenso de cada indutor pode ser diferente. A soma das diferenas de potencial igual tenso total. Para encontrar a indutncia total:

17Fator Q O fator Q de um indutor pode ser encontrado atravs desta frmula, onde R a resistncia eltrica interna:

Circuitos resistivos Muitas vezes no temos a mo o resistor como o valor que desejamos, outras vezes este valor no um valor comercial, ento temos a alternativa de fazermos associaes. Neste post irei abordar como fazer as associaes srie, parelelo e misto, e como calcular os valores obtidos. Na configurao da figura abaixo temos os resistores associados em srie.

Neste tipo de associao o valor resultante da resistncia total da associao a simples soma dos dois valores ficando a frmula. REq=R1+R2 Sendo REq o resultante, ou seja Resistncia Equivalente, para mais resistores, basta somar os demais. O prximo tipo de associao possvel a paralela, conforme a figura.

Neste caso a frmula fica:

181/REq=1/R1+1/R2 Neste caso caso haja mais resistores basta seguir o modelo da formula e somar + 1/Rn. Tambm possvel termos a associao de associaes de resistores, chamada de circuito misto. A figura abaixo um exemplo deste tipo de circuito, porm diversas outras formas podem ser feitas de associao.

Circuito capacitivo Quando voc tem uma configurao de carga definido, cargas liberao de cordas usadas em modelos fsicos apresenta um movimento de cargas envolvendo o efeito desses tipos de cargas (positivo ou negativo) ou para longe uns aos outros. H um dispositivo eltrico que baseado na distribuio de encargos, uma placa positivo e um negativo em outra placa, isso chamado de um condensador. A figura a seguir mostra a distribuio de carga eltrica positiva de uma placa com um spray de vermelho, enquanto a distribuio de carga negativa com um spray de escuro. As linhas de campo eltrico perpendicular a deixar placa carregada positivamente para a placa carregada negativamente, o campo representado por um conjunto de linhas na seta verde.

19O capacitor armazena a energia pela distribuio de carga e muito til para sistemas eltricos e eletrnicos. O capacitor capaz de dar energia a um sistema para atenuar a reduo no prprio sistema, ou sistema de armazenamento de energia que conectada a eliminar esse aumento de energia est sujeita a esse sistema. Nesta propriedade que tem o capacitor de armazenamento de energia chamado de capacitncia. capacitncia depende dos fatores geomtricos do capacitor e do material est presente separando as duas placas. A capacitncia (C) de um capacitor de placas paralelas de rea igual separado por uma distncia d :o o o

C diretamente proporcional rea de um prato. C inversamente proporcional separao entre as placas. C depende diretamente proporcional constante dieltrica do material que

separa as placas. Portanto, C = k ou A / d . Exerccios: Determine a capacitncia de um capacitor de placas paralelas cujas placas tm uma rea de 0,01 m 2 e so espaadas 0,001 m. A separao de material de poliestireno de constante dieltrica de 2,6. Soluo: C = 2,6 x 8,85 x 10 -12 x 0,01 / 0001 C = 2,3 x 10 -10 F Resposta: A capacitncia do capacitor de 2,3 x 10-10 F. Determinar a rea deve ter um capacitor 3 mF cujos pratos so separados 0,01 milmetros, se o dieltrico o ar. Soluo: d = 0,01 mm = 1 10 -5 m C = 3 mf = 3 10 -3 F C = k ou A / d, lottanto: A = C * d / k ou A = 3 x 10 - 3 x 1 x 10 -5 / (8,85 x 10 -12 ) A = 3389,8 m 2

20Responder para: A rea deve ter o capacitor ter uma capacidade de 3 mF 3.389,8 m2. Capacitncia Como mencionado quando voc tem uma carga positiva e distrubicin uma negativa localizados em diversos pontos devido a sua configurao tem uma energia devido ao campo eltrico produzido por mims para afetar diferentes regies. Mas tambm ser dada com apenas uma carga gerado espao um distrbio eletromagntica, regies diferentes tm uma capacidade associada. A equao que relaciona a carga com a diferena de potencial entre os pontos ou linhas de pontos, : q = CV onde C a constante de proporcionalidade entre a carga e gera distrbio diferena de potencial entre pontos no estudo. Esta constante a capacidade depende da geometria da regio em estudo e das pessoas envolvidas nessas regies. Para ilustrar o uso desta equao para analisar os seguintes exerccios. Exerccios: Determine a capacitncia de uma rea que afetada por uma carga pontual, localizado no centro, a rea delimitada por raios a e b, tais que a