Estudando eletrônica básica voltada a amplificadores

[Pedro Augusto]

O neófito chega no Handemades sem nunca ter estudado eletrônica (soldar fio e trocar uma lâmpada em casa não é saber eletrônica), mas quer montar um amplificador, e agora? Agora é hora de estudar eletrônica básica, depois pensa em montar um amplificador.

Calma, a eletrônica básica não é tão difícil, mas é como aprender uma língua nova, precisa de alguma prática, ver e rever os conceitos, depois praticar mais um pouco, só assim vai aprender e apreender as informações.

O neófito então pensa que não precisa, pois basta pegar um esquema e a relação de componentes, seguir um layout e soldar tudo no lugar (admita, neófito, você pensou nisso). Bem, isso dificilmente vai dar certo, a chance é mínima, é o que se percebe lendo vários tópicos de um fórum com esse. Podem aparecer os mais diversos problemas e o neófito não vai saber o que fazer, além do risco de levar choque, que existe mesmo com o amplificador desligado da tomada (veremos depois como isso pode acontecer).

Mas vamos pensar que o neófito seguiu o esquema completo e deu tudo certo. Deu mesmo? Ligar e sair som não é garantia que deu certo, sobretudo que pode haver o risco de dar algum problema mais sério durante o uso do equipamento (eu já disse que há risco de levar choque?). Além disso, pergunto: o certo não seria saber como cada parte do amplificador funciona? Para esse neófito que aqui vos escreve, sim. E como faz para saber como cada parte funciona? Começando do começo, estudando eletrônica básica!

Pretendo fazer um estudo compartilhado aqui, repassando as informações que acredito serem importantes para entender a eletrônica desde o início (se os mais experientes entenderem que o caminho deve ser outro, por favor, avisem). Depois, após entender o básico, começarei a estudar como os componentes utilizados na maioria dos projetos de amplificador funcionam – resistores, capacitores, válvulas etc. Mas, antes, para entender qualquer coisa nessa área, é necessário entender como funciona a energia elétrica que chega até nossas casas e nos permite ligar os amplificadores.

O que é energia elétrica?

Essa é uma pergunta básica e muitos tiveram a oportunidade de aprender o que é durante o ensino médio. Mas, se você não teve essa aula, ou não aprendeu, ou aprendeu, mas não lembra, vamos (re)aprender juntos.

Tentarei simplificar ao máximo as informações, mas sem pular o essencial.

Para saber o que é energia elétrica tem que saber o que é um elétron. O elétron é uma das partes do átomo, que é composto por prótons, nêutrons e elétrons.
Os prótons e nêutrons formam o núcleo do átomo, enquanto os elétrons movem-se na órbita do átomo. É importante saber que os elétrons têm carga elétrica negativa e que são as únicas partículas do átomo que, sob determinadas condições, podem ser transferidas para outros átomos.

De forma bem básica, vamos dizer aqui que energia elétrica é a capacidade de transferência de elétrons entre átomos. Mas como ocorre essa transferência?
Vamos voltar ao átomo.

Vimos que o átomo é composto por prótons, nêutrons e elétrons, e que o os elétrons têm carga elétrica negativa. Acrescente a informação que os prótons têm carga positiva e que os nêutrons não têm carga elétrica.
Já ouviu falar que os opostos se atraem? É isso mesmo que acontece, as cargas elétricas negativas são atraídas por cargas elétricas positivas e vice-versa. Já as cargas iguais (positiva com positiva ou negativa com negativa) se repelem/afastam.

Assim, uma vez que o núcleo do átomo é formado por prótons e nêutrons, o núcleo do átomo tem carga positiva, já que, como visto, os prótons têm carga elétrica positiva e os nêutrons não têm carga – é uma questão matemática: pense que o próton tem uma carga positiva de +1 e o nêutron não tem carga, ou seja, 0 (zero), assim, o resultado da soma de um próton com um nêutron é igual a +1.
Bem, se o núcleo atômico tem carga positiva, se o elétron tem carga negativa, e se as cargas elétricas opostas se atraem, deduzimos que o elétron e o núcleo se atraem.

Por regra, o átomo tem uma quantidade de elétrons igual à quantidade de prótons (na verdade a quantidade não é a mesma, mas a carga de elétrons é igual à carga de prótons – coloco dessa forma para ficar mais fácil de entender). Esses elétrons que ficam se movendo na órbita do núcleo atômico podem ser transferidos para outros átomos, e isso ocorre quando a carga elétrica de um átomo (quantidade de prótons menos a quantidade de elétrons) é diferente da carga elétrica de outro átomo que esteja próximo.

Como assim? Tenha calma, respire e releia a primeira afirmação do parágrafo anterior: “por regra, o átomo tem uma quantidade de elétrons igual à quantidade de prótons”. Ou seja, o átomo, por regra, tem carga elétrica neutra. Mas quando a quantidade de elétrons é diferente da quantidade de prótons, o que ocorre? Ocorre que o átomo vai tentar voltar à sua regra, ou seja, ter a mesma quantidade de elétrons que a quantidade de prótons de seu núcleo, ficando com carga elétrica neutra.
Não perca de vista que os prótons têm carga positiva e os elétrons têm carga negativa, assim, a carga elétrica do átomo é medida pela quantidade de prótons menos a quantidade de elétrons. Isso dito, vamos imaginar que isolamos dois átomos próximos para entender quais as possíveis interações entre eles.

a) Átomo A com carga elétrica positiva igual a +4 (10 prótons menos 6 elétrons) e átomo B com carga negativa igual a -4 (10 prótons menos 14 elétrons).

Inicialmente vamos aplicar a “regra” do átomo, que é ficar com a quantidade de elétrons igual à quantidade de prótons: “A” precisa receber 4 elétrons para igualar a quantidade de prótons de seu núcleo e “B” precisa se desfazer de 4 elétrons para igualar a quantidade de seus prótons.

Vamos aplicar agora a regra de que cargas elétricas opostas se atraem: “A”, que está com uma carga positiva, vai atrair os elétrons de “B”, que está com uma carga negativa. Assim, os 4 elétrons que “B” tinha a mais vão ser atraídos para “A”, ficando ambos átomos com a quantidade de elétrons igual à quantidade de prótons de seus núcleos, os átomos voltam a ter carga elétrica neutra.

Fácil até aqui, né?
Então vamos evoluir mais um pouco vendo uma segunda situação.

b) Átomo A com carga positiva igual a +4 (10 prótons menos 6 elétrons) e átomo B como carga negativa igual a -2 (10 prótons menos 12 elétrons).
Perceba que agora a quantidade de elétrons disponíveis para os dois átomos não é suficiente para igualar com a quantidade de prótons, ou seja, não tem como deixar os dois átomos com carga elétrica neutra.
Vamos mais uma vez aplicar a regra do átomo, que é ficar com a quantidade de elétrons igual à quantidade de prótons: “A” precisa receber 4 elétrons e “B” precisa se desfazer de 2 elétrons.

Aplicando a segunda regra, em que cargas elétricas opostas se atraem, “A” vai atrair os elétrons de “B”.

Aplicando a matemática: se a quantidade de elétrons é igual 18, e se temos 2 átomos para dividir essa quantidade, cada átomo vai ficar com 9 elétrons. Os átomos ficarão com carga positiva, pois cada um terá um próton a mais que a quantidade de elétrons em sua órbita.
Mas aí você pode pensar: quando o átomo “B” se desfaz de 2 elétrons ele fica neutro, pois a quantidade de elétrons é igual à quantidade de prótons, e esses 2 elétrons vão para “A”, que vai continuar com carga positiva (= +2). Um é neutro (= 0) e o outro é positivo, mas não têm cargas opostas, certo? Sim, mas, não.

Lembra que os átomos ficam querendo igualar a carga elétrica positiva dos prótons com a carga elétrica negativa dos elétrons? Então, eles “fazem força” para isso acontecer. Como calculamos essa força? Pelo valor da carga elétrica dos elétrons a mais ou a menos que os átomos têm (na verdade, essa força é medida também em relação à distância entre os átomos, e aí chegaríamos na Lei de Coulomb, mas deixaria o texto complicado).

Então, voltando ao exemplo anterior, onde “A” ficou com carga positiva (= +2) e o átomo “B” ficou com carga neutra (= 0). “A” vai ter força igual a +2 e “B” vai ter força igual a 0. Pode parecer estranho que “B” esteja fazendo força, já que o valor dessa força é igual a zero, mas veja que ele está fazendo força para continuar com carga elétrica neutra (= 0). Quando “A” tentar puxar os dois elétrons de “B” para ficar com carga elétrica neutra, “B” vai ficar segurando os próprios elétrons para se manter com a carga neutra. Nesse “estica e puxa”, “A” vai conseguir puxar um elétron de “B”, pois “A” ainda tem mais força que “B”, mas, quando esse elétron entrar na órbita de “A”, os dois átomos ficarão com cargas elétricas iguais (mesma “força”), e aí vão se repelir!

Entendendo essa relação de forças fica fácil entender que, mesmo que dois átomos tenham carga elétrica negativa, ou que os dois tenham carga elétrica positiva, ainda que haja repulsão/afastamento entre eles, haverá transferência de carga elétrica negativa (elétrons) daquele que estiver mais carregado negativamente para o que tiver menos carregado negativamente (“quem tem mais elétrons transfere pra quem tem menos elétrons”).

Veja essa imagem abaixo (retirada da página 11 do livro Curso de Eletrônica Básica, Vol. 1, do mestre Newton C. Braga):



Veja que, conforme a figura 2 acima, essa transferência de elétrons entre átomos é chamada de corrente elétrica. Os livros de eletrônica costumam discorrer sobre os geradores de energia elétrica. Vamos pular essa parte. Por enquanto basta saber que a energia chega até nossas casas chega por esse processo de transferência de elétrons, pela corrente elétrica.

Newton ensina: “sabemos que cargas elétricas de mesma polaridade, ou sinal, se repelem, enquanto que cargas de sinais diferentes se atraem. Assim, um fluxo de elétrons, ou seja, uma corrente poderá ser estabelecida se tivermos pontos com polaridades opostas, como mostra a figura 17. Nela temos uma ilustração em que se mostra que as cargas que saem de um corpo negativo vão até um corpo carregado positivamente através de um condutor, onde temos o cancelamento ou neutralização dessas cargas”.

 

Newton continua: “é importante medirmos a quantidade de cargas que passa num fio, ou seja, a intensidade da corrente elétrica. A unidade usada é chamada Ampère, que é abreviada por A. Por outro lado, a força ou pressão que aparece entre as cargas, devido à sua concentração nos corpos, é medida em Volts (abreviado por V) e recebe o nome de ‘tensão elétrica’”.

Respira...

Vamos entender primeiro a voltagem.

Todo corpo é formado por átomos. Se aproximarmos dois corpos com cargas elétricas distintas haverá uma corrente elétrica entre eles, ou seja, uma transferência de elétrons – isso, claro, se estiverem a uma distância suficiente para isso.

Obs: nem todos os corpos são capazes de transferir cargas elétricas, mas vamos pular essa parte agora.

Quanto maior for a diferença de cargas elétricas entre os corpos, maior será a tensão. Essa tensão, que tem por unidade de medida o Volt e que a chamamos de voltagem, ocorre pela diferença de potencial entre os corpos – ddp. Em alguns lugares do Brasil a tensão média que chega pela rede elétrica é de 127V (foi-se o tempo dos 110V), em outros lugares, 220V. Ou seja, a companhia elétrica que abastece a localidade faz chegar na tomada de casa um diferencial de potencial elétrico entre o fio da fase e o fio com carga neutra.

Mas ter uma tensão maior ou menor não significa necessariamente que a quantidade de elétrons transferidos entre os corpos é maior ou menor. Quando falamos da quantidade de elétrons transferidos, falamos da quantidade de corrente elétrica que passa entre dois corpos, e, quanto maior essa quantidade, maior a intensidade. A unidade de medida da corrente elétrica é medida em amperes.

Essa diferença é muito importante de ser bem entendida. Uma coisa é a diferença de potencial (a tensão elétrica, medida em volts) e outra é a quantidade de carga elétrica que é transferida entre dois corpos (a corrente elétrica, medida em amperes).

Podemos entender melhor essa diferença com um exemplo. Pense que a água é formada por elétrons. Você abre a torneira do quintal de casa para aguar o gramado. Vai sair da mangueira uma quantidade de água. Se a água é formada por elétrons, a mangueira é uma corrente que leva a água (elétrons) que sai da torneira até seu gramado. Então há uma transferência de elétrons entre dois corpos (torneira -> gramado). Às vezes, porém, mesmo que esteja saindo uma grande quantidade de água (quanto mais grosso o diâmetro da mangueira, maior é a quantidade de água que sai), a água não sai com pressão suficiente para alcançar os pontos mais distantes. O que você faz? Coloca o dedão na frente da saída da mangueira, aumentando a pressão de saída da água. Veja que, ao colocar o dedão, você vai diminuir a quantidade de água que sai da mangueira, porém essa água vai chegar em locais mais distantes, já que terá pressão suficiente para isso. Essa pressão da água, sendo a água formada por elétrons, nós chamamos de tensão elétrica.

O exemplo foi só para entender a diferença entre intensidade da corrente elétrica (quantidade de elétrons transferidos entre dois corpos) e tensão elétrica (diferencial de potencial elétrico de dois corpos). Se estiver precisando aumentar a tensão elétrica, por favor, não coloque o dedão no fio...

Como funciona um circuito elétrico?

Chegamos ao amplificador! O amplificador, ou qualquer outro aparelho elétrico, tem um circuito por onde passa a energia elétrica. Para a energia circular pelo circuito deve haver tensão elétrica (diferença de potencial entre dois corpos) e corrente elétrica (transferência de elétrons entre os dois corpos).

Quando ligamos um aparelho na tomada, estamos fornecendo para ele essa diferença de potencial elétrica que permite haver a transferência de elétrons. Os plugues dos aparelhos eletrônicos têm 3 pinos (o fase, o neutro e o terra).

Na tomada ligada à rede elétrica não temos positivo ou negativo (isso se aplica a circuitos de corrente contínua). Em circuitos de corrente alternada podemos ter tomadas com uma Fase (o que é energizado e cuja tensão varia do positivo para o negativo e vice e versa), um Neutro (que é o retorno) e um Terra. Em alguns lugares podemos ter tomadas com duas Fases (duas energizadas e com defasamento, aqui em casa para obter 230 V, a tomada tem duas fases de 115 V, em outros circuitos trifásicos, duas fases de 127 V dão 220 V) e o Terra.

Vimos que a companhia elétrica faz chegar na tomada de casa um diferencial de potencial elétrico entre o fio da fase e o neutro. Convencionou-se chamar de fio positivo o carregado de elétrons (o correto é Fase, como explicado pelo xformer), e o outro é o neutro. O terra nós deixaremos para falar depois.

Para ligar uma lâmpada é necessário fornecer energia elétrica. Pode ser pela rede elétrica ou por uma pilha ou baterias. Para melhor compreensão, vamos imaginar uma lâmpada sendo ligada a uma pilha.

As pilhas têm dois polos, um positivo e um negativo. Para que acenda a lâmpada é necessário que ela esteja conectada aos dois polos da pilha, fechando o circuito. Isso ocorre porque há uma diferença de potencial entre os dois pontos (polo positivo e polo negativo), permitindo que os elétrons circulem de um para o outro, permitindo haver corrente elétrica.



A principal diferença entre o fornecimento de energia por pilhas e o fornecimento por meio da rede elétrica é o tipo de corrente. As pilhas fornecem corrente contínua, a rede elétrica fornece corrente alternada. Não vamos ver aqui como a energia é produzida e nem o motivo de vir contínua ou alternada. O que nos importa é entender a diferença entre elas.

Na corrente alternada a tensão varia entre positiva e negativa no passar do tempo. Veja a figura abaixo.



Mas, espera aí, eu estava falando em corrente, que é a transferência de elétrons entre dois pontos, e agora a figura está mostrando a tensão. Como assim?

É simples. A tensão vai ser constante ou variável. Se a tensão for constante, ou seja, a diferença de potencial entre os dois pontos for constante, a corrente também será constante, a quantidade de elétrons passando de um ponto para o outro será constante, daí chamamos de corrente contínua. Por outro lado, se houver variação da tensão entre os dois pontos, a corrente também irá variar, e os elétrons ficarão indo e voltando entre os dois pontos.  Daí temos a corrente alternada.

Eu lembro que fiquei com muita dúvida em como a corrente alternada poderia funcionar, já que “a energia fica indo e voltando”. Mas, simplificando a explicação, quem fornece a energia para um equipamento é a passagem de elétrons, não importa se os elétrons estão indo ou voltando.

Acho que com essa breve explicação chegamos ao fim dessa primeira parte. Nas próximas vamos ver como os componentes de um circuito elétrico se comportam ao receber a energia.

[Matec]

Esse tópico vai ficar grande!
 

[bossman]

Esse tópico vai ficar grande!
 

Já está !  (nada contra isso, que fique claro !)


Pedro, você é professor ?

[Pedro Augusto]

Esse tópico vai ficar grande!
 

Grande vai ser a alegria de aprender como projetar um amplificador valvulado!

Esse tópico vai ficar grande!
 

Já está !  (nada contra isso, que fique claro !)


Pedro, você é professor ?

Sim, mas de uma área totalmente diferente... Sou professor de Direito Civil e Ciência Política. 

Peço aos mestres do fórum que revisem o texto, se possível. Não estou em minha área, sou ainda um aprendiz, mas com muita vontade de aprender. 

[xformer]

Quando ligamos um aparelho na tomada, estamos fornecendo para ele essa diferença de potencial elétrica que permite haver a transferência de elétrons. Os plugues dos aparelhos eletrônicos têm 3 pinos (o positivo, o negativo e o terra).

Na tomada ligada à rede elétrica não temos positivo ou negativo (isso se aplica a circuitos de corrente contínua). Em circuitos de corrente alternada podemos ter tomadas com uma Fase (o que é energizado e cuja tensão varia do positivo para o negativo e vice e versa), um Neutro (que é o retorno) e um Terra. Em alguns lugares podemos ter tomadas com duas Fases (duas energizadas e com defasamento, aqui em casa para obter 230 V, a tomada tem duas fases de 115 V, em outros circuitos trifásicos, duas fases de 127 V dão 220 V) e o Terra.

Faz tempo que eu comprei os dois volumes desse citado curso de Eletrônica do Newton C. Braga:



Já nem lembrava mais   

[Pedro Augusto]

Na tomada ligada à rede elétrica não temos positivo ou negativo (isso se aplica a circuitos de corrente contínua). Em circuitos de corrente alternada podemos ter tomadas com uma Fase (o que é energizado e cuja tensão varia do positivo para o negativo e vice e versa), um Neutro (que é o retorno) e um Terra. Em alguns lugares podemos ter tomadas com duas Fases (duas energizadas e com defasamento, aqui em casa para obter 230 V, a tomada tem duas fases de 115 V, em outros circuitos trifásicos, duas fases de 127 V dão 220 V) e o Terra.

Obrigado pela correção! Já corrigi no texto e inclui sua explicação.

[xformer]

Vimos que a companhia elétrica faz chegar na tomada de casa um diferencial de potencial elétrico onde um fio está carregado de elétrons e o outro tem carga neutra, havendo diferença de potencial entre os dois corpos/fios. Convencionou-se chamar de fio positivo o carregado de elétrons, e o outro é o neutro. O terra nós deixaremos para falar depois.

É que essa parte ficou incoerente. O texto ensina que os elétrons tem carga negativa e chamar de "positivo" o fio carregado de elétrons não faz sentido.
Na verdade, o fio Fase não está carregado de elétrons, ele apenas possui a diferença de potencial em relação ao outro fio Neutro, e essa diferença de potencial (tensão elétrica) pode ser negativa ou positiva, mudando 60 vezes por segundo.  Quando o circuito é fechado e a corrente elétrica (os elétrons) podem fluir, eles ficam mudando de sentido nas mesmas 60 vezes por segundo. Então não dá pra dizer que um fio é positivo ou negativo, já que muda a todo momento.
Já num circuito de corrente contínua, os elétrons sempre fluem no mesmo sentido, indo do pólo negativo para o pólo positivo. O sentido dos elétrons é o sentido real da corrente elétrica, mas convencionou-se que a corrente elétrica flui do positivo para o negativo (cargas positivas se movendo). Isso foi um erro histórico cometido por Benjamin Franklin (o inventor do para-raios) que desconhecia os elétrons e sua carga negativa. Mas foi o que pegou.  Isso dificulta quando vamos estudar o funcionamento das válvulas, porque aí temos de pensar na corrente real, o fluxo de elétrons, saindo do catodo e migrando para o anodo, mas fazemos todos projetos pensando em corrente convencional, onde a corrente flui da placa (anodo) para o catodo). 

[Pedro Augusto]

Vimos que a companhia elétrica faz chegar na tomada de casa um diferencial de potencial elétrico onde um fio está carregado de elétrons e o outro tem carga neutra, havendo diferença de potencial entre os dois corpos/fios. Convencionou-se chamar de fio positivo o carregado de elétrons, e o outro é o neutro. O terra nós deixaremos para falar depois.

É que essa parte ficou incoerente. O texto ensina que os elétrons tem carga negativa e chamar de "positivo" o fio carregado de elétrons não faz sentido.
Na verdade, o fio Fase não está carregado de elétrons, ele apenas possui a diferença de potencial em relação ao outro fio Neutro, e essa diferença de potencial (tensão elétrica) pode ser negativa ou positiva, mudando 60 vezes por segundo.  Quando o circuito é fechado e a corrente elétrica (os elétrons) podem fluir, eles ficam mudando de sentido nas mesmas 60 vezes por segundo. Então não dá pra dizer que um fio é positivo ou negativo, já que muda a todo momento.
Já num circuito de corrente contínua, os elétrons sempre fluem no mesmo sentido, indo do pólo negativo para o pólo positivo. O sentido dos elétrons é o sentido real da corrente elétrica, mas convencionou-se que a corrente elétrica flui do positivo para o negativo (cargas positivas se movendo). Isso foi um erro histórico cometido por Benjamin Franklin (o inventor do para-raios) que desconhecia os elétrons e sua carga negativa. Mas foi o que pegou.  Isso dificulta quando vamos estudar o funcionamento das válvulas, porque aí temos de pensar na corrente real, o fluxo de elétrons, saindo do catodo e migrando para o anodo, mas fazemos todos projetos pensando em corrente convencional, onde a corrente flui da placa (anodo) para o catodo).  

Correção feita!


Resistores



Se você pagou a conta de energia elétrica, ou se uma árvore não derrubou um poste, você deve ter disponível nas tomadas de casa a energia elétrica. A energia chega até sua residência por meio de cabos, por fios que conduzem a energia elétrica.

Para ligar o seu amplificador é preciso que ele esteja com o cabo de força conectado à tomada de energia, pois é por ele que a energia será conduzida até o circuito que lhe possibilitará amplificar suas notas desafinadas o que você tocar. O cabo/fio é composto por um material que é um ótimo condutor de energia elétrica, o cobre. Nem todos os materiais são bons condutores, e há aqueles que não conduzem, chamados de isolantes (lembra da fita isolante, né?).

Qualquer material, por melhor condutor que seja, apresenta algum grau de dificuldade para a passagem da eletricidade. Essa dificuldade é chamada de resistência. Mais uma vez apoiado em Newton Braga, temos que o valor de resistência que a corrente elétrica vai sofrer ao passar por determinado material “depende de diversos fatores como, as dimensões do objeto através do qual ela passa, por exemplo, a espessura e comprimento de um fio, e se o material de que ele é feito é ou não um bom condutor de eletricidade. A qualidade do material que nos diz se ele é ou não um bom condutor é associada a uma grandeza denominada “resistividade”. Cada material possui, portanto, uma resistividade que é a “quantidade” de resistência que ele pode oferecer à corrente quando o usamos. Veja, entretanto, a facilidade que a corrente tem para passar pelos materiais não depende apenas de sua natureza, mas também de seu formato. Assim, um fio mais grosso deixa passar com mais facilidade a corrente do que um mais fino. [...] A resistência é o grau de dificuldade que o corpo, dependendo agora do material e da forma, apresenta à passagem de uma corrente”.

Assim, “nos circuitos elétricos e eletrônicos podemos ter a necessidade de inserir propositalmente uma resistência num ponto, dificultando a passagem da corrente, quer seja para limitar sua intensidade, quer seja para obter algum outro tipo de efeito. A redução proposital de correntes, e mesmo de tensões num circuito usando componentes que ofereçam uma resistência, é algo muito comum nos circuitos eletrônicos de todos os tipos” (SIC).

Aconselho demais a leitura dos livros do Newton, o autor é muito didático. Pode conseguir alguns em formato eletrônico por menos de R$ 25,00 (valor visto na data de hoje), um investimento muito baixo para um retorno muito alto (se tiver interesse, clique na mensagem para ser direcionado a um site que o vende). Comprando ou não, aconselho também visitar o site do Instituto Newton C. Braga, tem muito material grátis disponível.
Obs: não estou ganhando qualquer coisa com a indicação do livro, mas faço em retribuição pelas informações que estou adquirindo e repassando em parte aqui.

Desculpem-me pela resistência colocada no texto, tirando a fluidez da informação que estava passando sobre resistência. Mas, como dito por Newton, às vezes há a necessidade de se colocar propositalmente alguma resistência para se obter algum efeito.


Veja que na última passagem do parágrafo em que citei o Newton é dito que é colocar algum componente que ofereça uma resistência pode servir para reduzir a corrente (transferência de elétrons) ou tensão (diferença de potencial). Já foi dito que qualquer material oferece uma resistência, até mesmo os utilizados em fios condutores, porém, o componente apropriado para oferecer a resistência à corrente elétrica, de forma controlada, é o resistor.

A figura abaixo mostra como um resistor é representado nos esquemas elétricos:


Para saber qual resistor será necessário colocar no circuito é preciso saber as três principais características do componente: resistência, tolerância e dissipação.

a) O valor da resistência que o resistor oferece à corrente elétrica no circuito é dado em ohms, sendo simbolizado pela última letra do alfabeto grego, ômega (Ω). Assim, se por um fio está passando uma corrente elétrica e eu quero reduzir essa corrente para um valor determinado, escolherei o resistor que tenha o valor correto de resistência para isso. Vamos ver logo menos como calcular esse valor.

b) A tolerância é o valor que o resistor pode ter acima ou abaixo do seu valor de resistência declarado. Oi? Calma. Vamos pensar em um resistor com valor declarado de 100 ohms. O valor de sua tolerância é dado em uma porcentagem do seu valor declarado. Se o resistor tiver um valor de tolerância igual a 10%, por exemplo, significa dizer que esse componente pode ter por valor real de resistência entre 90 e 110 ohms. Claro, esse é um valor muito alto de tolerância, às vezes um componente do circuito não suporta receber uma corrente elétrica muito diferente da que se espera que saia após o resistor, sendo necessário colocar um resistor com menor tolerância.

c) A dissipação é o valor do calor que é produzido no resistor, é o valor máximo suportado de potência dissipada. Deixe-me ver como explico isso de um jeito melhor... Lembra de Lavoisier? Não?! Ok... Mas lembra de ter ouvido algo como “na natureza nada se cria, nada se perde, tudo se transforma", certo? A corrente elétrica quando passa pelo resistor é reduzida, pois parte de sua energia é transformada em calor. Ou seja, uma parte da corrente elétrica consegue passar pelo resistor, mas o que não passar tem que ir para algum lugar, então o resistor a transforma em calor e libera no ar. Assim, o valor da dissipação do resistor é a máxima capacidade que ele tem de transformar essa corrente elétrica em calor. Ficou mais fácil? Então espere até a gente começar a ver a Lei de Joule... É brincadeira, vai continuar fácil. juro que vai...

Retirei de um ótimo site a informação abaixo:

“A unidade de medida para resistência elétrica é o Ohm, que corresponde à razão entre a tensão (medida em Volt - V) e a corrente elétrica (medida em Ampere - A) [...] Resistores são medidos em Ohms, porém como eles são calculados para obter esse valor de resistência? Como mencionado anteriormente, a resistência "R" é equivalente à razão entre a tensão ("V" ou "U") e a corrente ("A"). Portanto, a tensão elétrica (medida em Volts - V) é igual ao produto da resistência elétrica (medida em Ohms - Ώ) em função da corrente elétrica "I" (medida em Ampere - A)”.

O amigo aí também tem dificuldade com matemática? Eu fugi de exatas por isso. O problema nem é o cálculo em si, pois temos calculadora disponível em qualquer lugar que andamos (esqueceu que tem o app no telefone celular?).

Vamos ver o que danado é essa razão do produto em função da tensão do valor da resistência!.. me perdi...
Se eu entendi bem, o rapaz aí do site está dizendo que a unidade de medida da tensão que está passando entre dois pontos é Volt (V), que a unidade de medida da corrente elétrica é Ampere (I), e que a unidade de medida da resistência é o Ohm (Ώ). Se a gente quiser calcular o valor da resistência (vamos usar R no lugar de Ώ) vai ter que dividir o valor da tensão (em Volt) pelo valor da corrente (A) – é a Lei de Ohm.

R = V/I

Calma, ainda não estamos calculando o valor do resistor, mas o valor da resistência do circuito. Sim, o circuito apresenta uma resistência. Se não tiver uma resistência vai haver um curto-circuito (aquilo que ocorre quando os dois fios da tomada – fase e neutro – se tocam desencapados). E, se não houver resistência, não será possível transformar a energia em trabalho, ou seja, fazer qualquer coisa elétrica funcionar.

Para saber qual a resistência do circuito, portanto, precisamos saber qual é o valor da tensão e qual é o valor da corrente elétrica que passa por ele. Então vamos imaginar uma lâmpada elétrica conectada por dois fios (fase e neutro), fechando o circuito. Então a corrente vai circular entre o fase e o neutro passando pela lâmpada, que irá transformar em luz (e calor) uma parte da energia que passa por ela (Lavoisier de novo). Para conseguir fazer essa transformação da energia em luz, a lâmpada precisou retirar parte dessa energia, que foi possível ao fazer resistência à corrente (se não houvesse resistência a energia passaria direto e, portanto, não teria como ser transformada em luz).

Para calcular qual é a resistência oferecida pela lâmpada é preciso saber qual é o valor da tensão e qual o valor da corrente.
Vamos supor que a tensão que chega em sua residência tem valor de 220V, e que a corrente que você mediu entre os dois fios conectados à lâmpada tem valor igual a 5A (isso, você tem que calcular a corrente que passa pela lâmpada, não é para medir diretamente na tomada). Assim, qual é a resistência da do circuito com a lâmpada?

Calculando:
R= V/I
R= 220/5
R= 44 Ohms.

É só isso? É! Mas, e se eu alterar o valor da tensão, o que acontece? Simples, é só recalcular. Vamos adicionar tensão nesse circuito. Vamos dobrar a tensão, ou seja, o valor dela será igual a 440V. Vamos supor que a mesma lâmpada do circuito suporte essa tensão, que nós já sabemos qual é o valor da resistência do circuito com a lâmpada, 44 Ohms. Assim, precisamos saber qual é o valor da corrente.

Calculando:
R=V/I
44 = 440/I
44xI = 440
I = 440/44
I = 10

Percebeu que, ao dobrar a tensão, dobrou a corrente? É isso que ocorre quando há uma resistência com valor fixo.

Nem sempre um material tem um valor de resistência fixo, podendo alterar em relação ao calor transformado. Os resistores (agora estou falando no componente resistor, o próprio/adequado para essa função, não estou falando do valor de resistência de um componente qualquer), são feitos de material que suportam (até certo ponto) manter o valor de sua resistência. As lâmpadas incandescentes (não sei se coloco uma foto aqui, pois tem gente mais nova que nunca viu uma funcionando...) não têm valor fixo de resistência, utilizei de exemplo por caráter meramente didático.

Vamos voltar aos cálculos, então. Quando eu dobrei o valor da tensão no circuito, dobrou também o valor da corrente.

Vamos analisar uma outra situação, mas usando o mesmo exemplo do circuito com a mesma lâmpada. Supondo que a tensão é fixa em 220V e a corrente que passa pelo circuito tem valor de 10A. Qual é o valor da resistência do circuito?

Calculando:
R = V/I
R = 220/10
R = 22 Ohms

Mas e se essa lâmpada não suporta uma corrente tão alta, o que fazemos? Colocamos um resistor no circuito para reduzir o valor dessa corrente que passa pela lâmpada. Digamos que a lâmpada suporte, no máximo, uma corrente de 1A, qual será o valor do resistor colocado no circuito?

Temos que calcular primeiro qual o valor da resistência do circuito que queremos ligar a lâmpada.
Como calcular o valor da resistência?
Usando a fórmula R = V/I
Assim, R = 220/10 = 22

Calculado o valor da resistência do circuito, que vamos chamar de R1, precisamos calcular o valor (da resistência) do resistor que será ligado em série com a lâmpada. Chamaremos esse resistor de R2.
Quando ligamos dois resistores em série somamos os valores de suas respectivas resistências. Assim, R = R1 + R2

Até agora temos os seguintes valores:
R1 = 22
V = 220
I = 1 (que é o valor da corrente após ligar em série o resistor R2)

Então vamos calcular o valor desse R2:
R = V/I
22 + R2 = 220/1
R2 = 220 - 22
R2 = 198

Ou seja, colocamos um resistor antes da lâmpada (no fio da fase, se a corrente for alternada – ou no fio positivo, se for corrente contínua) que deixa passar por ele apenas 1A, mantendo a tensão, possibilitando a lâmpada funcionar sem problemas.

Foi falado acima que o resistor, para diminuir a corrente que passa por ele, transforma parte dessa corrente em calor. Esse calor gerado é a potência dissipada, que tem por unidade de medida o Watt (W).

Isso dito, vamos à Lei de Joule.

A quantidade de calor gerado pelo resistor – a potência dissipada – é calculada pela Lei de Joule, a qual diz que a potência dissipada (P, medida em W) é proporcional ao produto da corrente (I) pela tensão (V) no resistor. É, eu não entendo ainda essa linguagem matemática... Simplificando para a ameba que está escrevendo poder entender:

P = V x I

Para não ficar dúvida:
P é a potência em watts (W)
V é a tensão em volts (V)
I é a corrente em ampères (A)

Veja que a fórmula tem duas grandezas utilizadas também na Lei de Ohm, V e I. Já esqueceu qual é a fórmula da Lei de Ohm? Eu também. Subindo o texto achamos a fórmula R = V/I. Se a gente souber desenvolver essas duas fórmulas vai conseguir chegar a outras duas fórmulas:

P = R x I²
P = V²/R

Certo, mas o que a gente faz com tanta fórmula? Ah, calculamos o valor da potência dissipada pelo resistor. Então é o seguinte, vamos voltar ao último cálculo feito, o da lâmpada que precisa de uma tensão de 220V e uma corrente de 1A, onde utilizamos um resistor de 220 Ohms. Qual foi a potência dissipada pelo resistor que baixou essa corrente de 10A para 1A?

Continua...

[Matec]

O problema de textos enormes, é que escrevendo muito, acabam sobrando erros ou incoerências. Explique melhor esse último paragrafo aqui:

Certo, mas o que a gente faz com tanta fórmula? Ah, calculamos o valor da potência dissipada pelo resistor. Então é o seguinte, vamos voltar ao último cálculo feito, o da lâmpada que precisa de uma tensão de 220V e uma corrente de 1A, onde utilizamos um resistor de 220 Ohms. Qual foi a potência dissipada pelo resistor que baixou essa corrente de 10A para 1ª?

Calculando:
P = V²/R
P = 220 x 220/220
P = 220 W

[Pedro Augusto]

O problema de textos enormes, é que escrevendo muito, acabam sobrando erros ou incoerências. Explique melhor esse último paragrafo aqui:

Certo, mas o que a gente faz com tanta fórmula? Ah, calculamos o valor da potência dissipada pelo resistor. Então é o seguinte, vamos voltar ao último cálculo feito, o da lâmpada que precisa de uma tensão de 220V e uma corrente de 1A, onde utilizamos um resistor de 220 Ohms. Qual foi a potência dissipada pelo resistor que baixou essa corrente de 10A para 1ª?

Calculando:
P = V²/R
P = 220 x 220/220
P = 220 W

Eita, essa vou colocar a culpa na minha companheira que estava reclamando para eu largar o computador e ir jantar. 
Vou retirar o último parágrafo agora e depois faço do jeito certo.

Valeu, Márcio!

[Matec]

Eita, essa vou colocar a culpa na minha companheira que estava reclamando para eu largar o computador e ir jantar.  Cheesy
Vou retirar o último parágrafo agora e depois faço do jeito certo.

Valeu, Márcio!

Que culpa que nada!
A gente está aqui para se divertir um pouco, e aprender um pouco. O parágrafo estava um pouco confuso, mas o principal é o raciocínio que estava errado.

Se você tinha um circuito que consumia 10A em 220V, então esse resistor R1 teria 22R. O que você já tinha provado.

Aí você colocou um resistor em série, para baixar a corrente pra 1A . Fica sendo R2.

Então R = V/I => (R1+R2)= 220/1 => (22+R2)= 220, logo, R2=220-22 =198R, e por conseguinte: P2= I²*R2 => P2= 1²*198, logo, P2= 198W .

É isso!

 

[Pedro Augusto]

Continuando a partir da última pergunta: Qual foi a potência dissipada pelo resistor que baixou essa corrente de 10A para 1A?

Vamos por partes, devagar, senão eu me perco.

Eu havia dito para pensarmos em um circuito com tensão de 220V e corrente de 10A, onde quis ligar uma lâmpada que não suportava uma corrente maior que 1A.
O que foi preciso para ligar a lâmpada?
Colocar um resistor antes da lâmpada. Então colocamos o R2 de 198 Ohms.

Esse R2 foi o responsável por baixar a corrente, que era de 10A, para 1A.
Para ele conseguir baixar essa corrente foi necessário transformar parte dela em calor, ou seja, por sua potência de dissipação.
A potência de dissipação é calculada pela fórmula P = R x I²
Queremos saber a potência dissipada em R2, assim, P2 = R2 x I²
P2 = 198 x 1²
P2 = 198W
Assim fica respondido qual a potência dissipada pelo resistor que baixou a corrente de 10A para 1A.

E P1, qual o valor? Ou seja, qual a potência dissipada pelo circuito (antes de colocar o R2)?

P1 = R1 x I²
Lembre-se que a corrente antes de colocar R2 era igual a 10A.
P1 = 22 x 10²
P1 = 22 x 100
P1 = 2.200W

Mas, e a fórmula P = V x I?
Vamos usar agora.
P1 = 220 x 10
P1 = 2.200W

E a fórmula P = V²/R?
P1 = 220 x 220/22
P1 = 2.200W

Agora pergunto: porque só consigo calcular o valor de P2 pela fórmula P2 = R2 x I²?

Continua...

[Matec]

Hummmm!

Agora pergunto: porque só consigo calcular o valor de P2 pela fórmula P2 = R2 x I²?

Porque... Você não calculou a tensão sobre R2??   

 

[Pedro Augusto]

Hummmm!

Agora pergunto: porque só consigo calcular o valor de P2 pela fórmula P2 = R2 x I²?

Porque... Você não calculou a tensão sobre R2??   

 

Exatamente! (como se eu tivesse pensado nisso antes  )


Segue o diálogo que Mestre Márcio Matec deve ter imaginado quando viu essa pergunta:

-Ameba?
-Oi?
-Presta atenção! Você tinha uma tensão de 220V e uma corrente de 10A no circuito, daí usou um resistor de 198 Ohms para baixar a corrente, ficando com 1 Ohm, lembra?
-Lembro.
-E o que você acha que o resistor fez para baixar essa corrente?
-Transformou parte dela em calor?!
-Sim, mas, quando baixa a corrente, o que acontece com a tensão?
-... (cabeça fedendo fervendo pra encontrar a resposta)
-Ameba, lá em cima, em um exemplo anterior, você calculou que a corrente dobrava quando dobrava a tensão, não foi?

Spoiler (clique para mostrar ou esconder)

Para calcular qual é a resistência oferecida pela lâmpada é preciso saber qual é o valor da tensão e qual o valor da corrente.
Vamos supor que a tensão que chega em sua residência tem valor de 220V, e que a corrente que você mediu entre os dois fios conectados à lâmpada tem valor igual a 5A (isso, você tem que calcular a corrente que passa pela lâmpada, não é para medir diretamente na tomada). Assim, qual é a resistência da do circuito com a lâmpada?

Calculando:
R= V/I
R= 220/5
R= 44 Ohms.

É só isso? É! Mas, e se eu alterar o valor da tensão, o que acontece? Simples, é só recalcular. Vamos adicionar tensão nesse circuito. Vamos dobrar a tensão, ou seja, o valor dela será igual a 440V. Vamos supor que a mesma lâmpada do circuito suporte essa tensão, que nós já sabemos qual é o valor da resistência do circuito com a lâmpada, 44 Ohms. Assim, precisamos saber qual é o valor da corrente.

Calculando:
R=V/I
44 = 440/I
44xI = 440
I = 440/44
I = 10

Percebeu que, ao dobrar a tensão, dobrou a corrente? É isso que ocorre quando há uma resistência com valor fixo.

-Foi...
-Então, tendo um valor fixo de resistência, quando você altera o valor tensão, altera o valor da corrente, e vice-versa.
-... (começa a sair fumaça)
-Ameba, qual o valor da resistência que você usou para baixar a corrente de 10A para 1A?
-198R.
-Calcule agora a tensão usando a fórmula da Lei de Ohm...
-R = V/I... 198 = V/1... V = 198V.
-Parabéns, Ameba! Agora pode pegar essa tensão e usar as outras fórmulas que você queria para P2.

Calculando:
P = V x I
P2 = 198 x 1
P2 = 198W

P = V²/R
P2 = (198 x 198)/198
P2 = 198W

 

[Matec]

 

Perfeito!

Mas não costumo dar apelidos aos que se esforçam pra aprender. Senão, eu mesmo teria que ter meu próprio apelido....