08-Eletricidade Básica

08-Eletricidade Básica

quando os números da espessura aumentam.

Nessa tabela está disponível, como referência para os técnicos de aviação, não somente as dimensões do fio, como também a resistência e a área da seção transversal.

O último fator importante que influencia a resistência de um condutor é a temperatura.

Embora algumas substâncias como o carbono apresentem diminuição em resistência, acompanhando elevação de temperatura ambiente, o maior porte dos materiais usados como condutores tem sua resistência aumentada conforme aumenta a temperatura. A resistência de poucas ligas, como constantan e maganin, muda muito pouco com as mudanças de temperatura ambiente.

A quantidade de aumento na resistência de uma amostra de condutor de 1 ohm por grau de elevação de temperatura acima de 0º centígrado, o padrão estabelecido, é chamado de coeficiente térmico de resistência. Este valor modifica-se para cada metal. Por exemplo, para o cobre o valor é aproximadamente 0,00427 ohm.

Deste modo, um fio de cobre possuindo uma resistência de 50 ohm a uma temperatura de

0ºC, terá um aumento em resistência de 50 x

0,00427, ou 0,214 ohm, por cada grau de elevação na temperatura acima de 0ºC.

O coeficiente térmico de resistência precisa ser considerado quando existe apreciável mudança de temperatura de um condutor durante a operação. Existem tabelas listando coeficientes térmicos de resistência para os diferentes materiais.

Figura 8-15 Mil circular.

COMPONENTES E SÍMBOLOS DE

CIRCUITO BÁSICO

Um circuito elétrico consiste de: (1) uma fonte de pressão elétrica ou F.E.M.; (2) resistência na forma de um dispositivo de consumo elétrico; e (3) condutores, normalmente fio de cobre ou alumínio que representam o caminho para o fluxo dos elétrons do lado negativo da fonte de força, através da resistência retornando para o lado positivo.

A figura 8-16 é uma representação ilustrada de um circuito prático.

Figura 8-16 Um circuito prático.

Esse circuito contém uma fonte de

F.E.M. (bateria de acumuladores), um condutor para permitir o fluxo de elétrons do terminal negativo para o positivo da bateria e um dispositivo de dissipação de força (lâmpada) para limitar o fluxo de corrente.

Sem qualquer resistência no circuito, a diferença de potencial entre os dois terminais seria neutralizada muito rapidamente ou o fluxo de elétrons tornar-se-ia tão violento que o condutor ficaria superaquecido e se queimaria.

Ao mesmo tempo em que a lâmpada funciona como resistência de limitação da corrente, ela também cumpre a desejada função de iluminar.

A figura 8-17 é uma representação esquemática da figura 8-16, e apresenta símbolos, substituindo as figuras representativas dos componentes do circuito.

Todos os componentes utilizados em circuitos elétricos são representados em desenhos, plantas elétricas e ilustrações esquemáticas por símbolos.

Os componentes comumente usados nos circuitos básicos, juntamente com seus símbolos esquemáticos, são aqui discutidos para prover o necessário suporte para interpretação dos diagramas de circuito.

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Fonte de força

A fonte de força ou força aplicada, para um circuito pode ser qualquer uma das fontes comuns de f.e.m., como uma fonte mecânica

(gerador), uma fonte química (bateria), uma fonte fotoelétrica (luz) ou uma fonte térmica

(calor). A figura 8-18 ilustra dois símbolos esquemáticos referentes a um gerador.

A maior parte dos componentes elétricos possui apenas um símbolo; entretanto, no caso do gerador e de outros, mais de um símbolo foi criado para representar um mesmo componente elétrico. Esses símbolos são muito parecidos em desenho.

A figura 8-18 ilustra que os dois símbolos para um gerador são tão parecidos que a chance para confusão é mínima.

1. A linha vertical mais curta representa o terminal negativo.

2. A linha vertical mais longa é o terminal positivo.

3. As linhas horizontais representam os condutores conectados aos terminais.

4. Cada célula de uma bateria tem um terminal negativo e um positivo.

Figura 8-19 Símbolos para baterias de uma e de três células.

Pilhas secas, como as usadas em lanternas, são chamadas de pilhas primárias. As baterias de acumuladores maiores, contendo várias células primárias são chamadas de pilhas secundárias. O símbolo esquemático para pilha primária é mostrado na figura 8-20.

Figura 8-17 Componentes de um circuito representados por símbolos.

Uma outra fonte comum para a voltagem aplicada a um circuito é a bateria, uma fonte de força química. A figura 8-19 mostra símbolos para uma bateria de célula única e uma bateria de três células.

Figura 8-20 Símbolo esquemático de uma pilha seca.

A bola central é o terminal positivo e o círculo que a envolve é o terminal negativo.

Figura 8-18 Símbolos para um gerador de corrente contínua.

Referente a símbolos de baterias, usados em diagramas esquemáticos, são verdadeiras as seguintes afirmativas (ver figura 8-19).

Figura 8-21 Diagrama esquemático e símbolos de pilhas conectadas em série.

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Quando há necessidade de mais de 1,5v são conectadas células em série, ou seja, o terminal negativo de cada uma é ligado ao positivo da célula seguinte, conforme mostrado em "A" da figura 8-21. A voltagem fica então igual à soma das voltagens de cada uma das células.

Como a mesma corrente flui através das sucessivas células, a corrente que a bateria pode suprir é igual a capacidade de corrente de uma

única célula. Assim, uma bateria composta por células em série proporciona uma voltagem maior, mas não uma maior capacidade de corrente.

Para obter um maior fluxo de corrente que uma célula é capaz de suprir, as células são ligadas em paralelo. A corrente total disponível

é igual à soma das correntes individuais de cada célula, entretanto, a voltagem é a mesma de uma

única célula.

Para ligar células em paralelo todos os terminais positivos são conectados entre si, e todos os terminais negativos da mesma forma.

Na letra “A”da figura 8-22 é mostrado um diagrama esquemático de células ligadas em paralelo.

E na letra “B” da mesma figura é ilustrado o símbolo usado para representar este grupo de células conectadas em paralelo.

Cada célula precisa ter a mesma voltagem; caso contrário, uma célula com maior voltagem forçará corrente através das células de menor voltagem. mostrada na figura 8-23, dois grupos de células

(série) são conectados em paralelo.

Essa arrumação fornece tanto maior voltagem como maior saída de corrente.

Figura 8-23 Arranjo de pilhas em série e em paralelo.

Condutor

Outra necessidade básica de um circuito

é o condutor, ou fio, interligando os diversos componentes elétricos. É sempre representado em diagramas esquemáticos como uma linha. A figura 8-24 ilustra dois símbolos diferentes usados para indicar fios (condutores) que se cruzam mas não estão conectados.

Embora ambos os símbolos possam ser usados, o símbolo mostrado em "B" da figura 8-

24 é encontrado mais freqüentemente, por ser menos provável de ser interpretado erroneamente.

Figura 8-22 Pilhas conectadas em paralelo.

Um outro modo de combinar células é conectá-las em série-paralelo. Desta maneira,

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Figura 8-24 Cruzamento de fios não conectados.

A figura 8-25 ilustra os dois diferentes símbolos usados para representar fios conectados entre si.

Ambos os símbolos podem ser usados, entretanto é importante que não haja conflito com o símbolo escolhido para representar fios não conectados. Por exemplo, se o símbolo escolhido para fios não conectados for o mostrado em "A" da figura 8-24, o símbolo para fios in-

terligados tem que ser o mostrado em "A" da figura 8-25. mas estes símbolos podem representar todas, exceto as mais complexas.A figura 8-28 ilustra o símbolo para "terra" (massa) ou o ponto de referência comum em um circuito. Este é o ponto de referência do qual a maior parte das voltagens são medidas. Este ponto é normalmente considerado como o de potencial zero.

Figura 8-25 Fios conectados.

Um componente encontrado em todos os circuitos práticos é o fusível. Este é uma segurança ou dispositivo de proteção usado para prevenir danos aos condutores e componentes do circuito, sob fluxo excessivo de corrente. O símbolo esquemático para representar o fusível

é mostrado na figura 8-26.

Figura 8-28 Símbolo do ponto de referência de massa, terra ou comum.

Às vezes, os medidores, para fluxo de corrente ou voltagem são conectados temporariamente a determinados circuitos e, em outros, aparecem como componentes permanentes. Na figura 8-29, os símbolos para amperímetro e voltímetro são utilizados em um circuito simples. É importante que tais componentes sejam conectados de modo correto.

Figura 8-26 Símbolo esquemático de um fusível.

Um outro símbolo encontrado num esquema de circuito básico é o que representa uma chave (interruptor), mostrado na figura 8-27.

Figura 8-27 Símbolos de interruptores abertos e fechados.

O símbolo para chave aberta é mostrado em "A" da figura 8-27, e em "B" simboliza a chave fechada, fazendo parte de um circuito existem inúmeros tipos diferentes de chaves,

Figura 8-29 Símbolos de amperímetro e de voltímetro.

O amperímetro, que mede fluxo de corrente, é sempre ligado em série com a fonte de força e as resistências do circuito. O voltímetro, que mede voltagem através de um componente do circuito, é sempre ligado em paralelo com tal componente, nunca em série.

Resistores

O último dos requisitos básicos de componentes de um circuito completo pode ser agrupado sob o simples título de resistência, que num circuito prático aparece sob a forma de qualquer dispositivo elétrico, como um motor ou uma lâmpada que utilize energia elétrica e tenha alguma função utilitária. Por outro lado, a resistência de um circuito pode surgir na forma de resistores, cuja finalidade seja limitar o fluxo de corrente.

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Existe uma grande variedade de resistores. Alguns têm valor fixo em OHMS e outros são variáveis. São fabricados com fios especiais, grafite (carvão) ou membrana metálica.

Resistores revestidos de fio controlam correntes elevadas, enquanto os resistores de carvão controlam correntes relativamente pequenas. Os resistores revestidos de fio são fabricados com fio de resistência enrolado em base de porcelana, com as extremidades do fio fixas em terminais metálicos, cobrindo a resistência com material protetor que permita dissipação de calor (ver figura 8-30).

Figura 8-30 Resistores fixos revestidos de fio.

Existem resistores revestidos de fio, com tomadas (terminais) fixas, que podem ser escolhidas conforme se queira variar entre os valores disponíveis em ohms na resistência. Também podem ser providos de cursores que podem ser ajustados para modificar o valor em ohms para uma fração da resistência total (ver figura 8-31).

Figura 8-32 Resistores de precisão revestidos de fio.

Resistores de carbono são fabricados de uma haste de grafite comprimido, material aglutinante e com um terminal de fio, chamado "pig-

tail" (rabo de porco) fixo em cada extremidade do resistor (ver figura 8-33).

Resistores variáveis são usados para variar a resistência, enquanto o equipamento está em operação. Resistores variáveis revestidos de fio ou de fio enrolado controlam altas correntes, e os variáveis de carbono controlam pequenas correntes.

Figura 8-31 Resistores revestidos de fio com orelhas fixas e ajustáveis.

Ainda um outro tipo, é o resistor revestido de fio de precisão (figura 8-32) feito de fio de “manganin”; tipo usado quando é exigido valor de resistência extremamente preciso.

Figura 8-33 Resistores de carbono.

Estes resistores variáveis são fabricados com fio de resistência enrolado em porcelana ou baquelite de forma circular. Um braço de contato pode ser ajustado em qualquer posição sobre a resistência circular, por meio de uma haste rotativa, usada para selecionar a ajustagem da resistência (ver figura 8-34).

Resistores variáveis de carvão (ver figura 8-35), usados para controlar pequenas correntes, são fabricados com composto de carbono depositado sobre um disco de fibra.

Um contato sobre um braço móvel varia a resistência conforme o eixo do braço é girado.

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Figura 8-34 Resistor variável de fio enrolado. dos resistores de fio enrolado tem o seu valor de resistência impresso no corpo do resistor. Muitos resistores de carvão também têm, mas são freqüentemente montados, de forma que é muito difícil ou impossível ler o valor expresso.

Figura 8-35 Resistor variável de carbono.

Os dois símbolos empregados em esquema ou diagrama de circuito para representar resistores variáveis são mostrados na figura 8-

36.

Figura 8-36 Símbolos para resistores variáveis.

O símbolo esquemático correspondente a um resistor fixo é mostrado em "A" da figura

8-37. A variação deste símbolo representa o resistor com tomadas, que tem valor fixo, mas é provido de tomadas, através das quais valores selecionados de resistência podem ser obtidos

(ver "B" da figura 8-37).

Figura 8-37 Símbolos para resistores fixos.

Código de cores de resistores

O valor resistivo de qualquer resistor pode ser medido por meio de um ohmímetro, mas isto não é absolutamente imprescindível. A maioria

Figura 8-38 Código de cores resistores.

Ademais, o calor quase sempre desbota o corpo do resistor, tornando as marcações impressas ilegíveis, e muitos resistores de carvão são tão pequenos que não é possível imprimir neles as marcas de cor. Assim, o código de cores é usado para identificar o valor de resistência de resistores de carbono.

Existe apenas um código de cores para resistores de carvão, mas existem dois sistemas ou métodos usados para pintar o código em resistores. Um é o sistema de extremidade para o centro (end-to-center-band) e o outro é de extremidade e ponto (body-end-dot). Ver as figuras 8-39 a 8-46.

Em cada sistema, três cores são usadas para indicar o valor da resistência em ohms, uma quarta cor é, ás vezes, usada para indicar a tolerância do resistor.

Através da leitura das cores na ordem certa, e substituindo-as por algarismos, é possível determinar o valor do resistor.

É muito difícil fabricar um resistor com exato padrão de valor ôhmico. Felizmente a maioria dos circuitos não requer valores extremamente críticos. Para muitas aplicações os valores de resistência em ohms podem variar

20% acima ou abaixo do valor indicado, sem causar problemas aos circuitos.

A porcentagem de variação entre o valor marcado e o valor real de um resistor é conhecida como "tolerância" de um resistor.

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Um resistor codificado para tolerância de 5% não pode ser maior ou menor do que 5% que o valor indicado pelo código de cores.

O código de cores (ver figura 8-38) é constituído de um grupo de cores, números e valores de tolerância. Cada cor é representada por um número e, na maioria dos casos, pelo valor de tolerância.

Quando o código de cores é usado pelo sistema "end-to-center-band", o resistor é normalmente marcado com faixas coloridas a partir de uma das extremidades do seu corpo.

A cor do corpo, ou básica do resistor, nada tem a ver com o código de cores e em hipótese alguma indica valor de resistência. Para prevenir confusões, o corpo jamais terá a mesma cor das faixas, indicando valor de resistência.

Quando é utilizado o sistema "end-to-

center band", o resistor será marcado através de três ou quatro faixas, a primeira faixa de cor

(mais próxima à extremidade do resistor) indicará o primeiro dígito no valor numérico de resistência. Esta faixa jamais será de cor dourada ou prateada.

A segunda faixa de cor (figura 8-39) indicará sempre o segundo dígito do valor ôhmico.

Ela nunca será de cor dourada ou prateada. A terceira faixa de cor indica o número de zeros a serem adicionados ao primeiro e segundo dígitos. Exceto nos seguintes casos:

Figura 8-41 Exemplo de código de cores de resistor.

Figura 8-42 Resistor com 2% de tolerância.

Figura 8-43 Resistor com a terceira faixa preta.

Figura 8-44 Resistor com a terceira faixa dourada.

Figura 8-39 Marcação da ponta para o centro.

Figura 8-45 Resistor com a terceira faixa prateada.

Figura 8-40 Exemplo de código de cores de resistor.

Figura 8-46 Resistor codificado pelo sistema

“Ponto e cor na ponta”.

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1. Se a terceira faixa é dourada, os dois primeiros dígitos têm de ser multiplicados por

10%.

2. Se a terceira faixa é prateada, os dois primeiros dígitos têm de ser multiplicados por

1%.

Se houver uma quarta faixa colorida, ela

é usada como multiplicador para percentual de tolerância, conforme indicado na tabela de código de cores da figura 8-38.

Se houver a quarta faixa, a tolerância fica entendida como sendo de 20%.

A figura 8-39 ilustra as regras para leitura do valor de um resistor marcado pelo sistema

"end-to-center band". Este resistor é marcado com três faixas coloridas, que têm precisam ser lidas no sentido da extremidade para o centro.

Estes são os valores que serão obtidos:

1ª faixa-vermelha

2ª faixa-verde

3ª faixa-amarela

Numérico

2

5

4

1º digito

2º digito

Nº de zeros a adicionar

Não há quarta faixa de cor, logo a tolerância é entendida como sendo de 20%. 20% de

250.000 = 50.000.

Como a tolerância é mais ou menos, resistência máxima = 250.000 + 50.000 = 300.000 ohms; resistência mínima = 250.000 - 50.000 =

200.000 ohms.

A figura 8-40 contém um resistor com outro conjunto de cores, este código de resistor pode ser lido da seguinte forma:

A resistência é de 86.000 + 10% ohms.

A resistência máxima é 94.600 OHMS, e a resistência mínima é 77.400 ohms.

Como um outro exemplo, a resistência ou resistor na figura 8-41 é 960 + 5% ohms. A resistência máxima é 1.008 ohms, e a resistência mínima é 912 ohms.

Às vezes as necessidades do circuito determinam que a tolerância precisa ser menor do que 20%. A figura 8-42 mostra um exemplo de resistor com 2% de tolerância. O valor de resistência dele é 2.500 + 2% ohms.

A resistência máxima é 2.550 ohms, e a resistência mínima é 2.450 ohms.

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A figura 8-43 contém o exemplo de um resistor com a terceira faixa na cor preta.

O valor numérico correspondente à cor preta é "zero", e a terceira faixa indica a quantidade de zeros a adicionar aos primeiros algarismos.

Neste caso, nenhum zero deve ser adicionado. Então, o valor de resistência é 10 + 1% ohms.

A resistência máxima e 10,1 ohms e a resistência mínima e 9,9 ohms.

Existem duas exceções para a regra que estabelece a terceira cor, como indicativa da quantidade de zeros, a agregarem-se aos dois primeiros algarismos.

A primeira destas exceções é ilustrada na figura 8-44.

Quando a terceira faixa é dourada, ela indica que os dois primeiros dígitos têm que ser multiplicados por 10%. O valor deste resistor é:

10 x 0,10 + 2% = 1 + 0,02 ohms

Quando a terceira faixa é prateada, como

é o caso na figura 8-45, os dois primeiros dígitos precisam ser multiplicados por 1%. O valor do resistor é 0,45 + 10% ohms.

Sistema "body-end-dot"

Hoje, este sistema é raramente utilizado.

Em poucos exemplos poderá ser explanado. A localização das cores tem o seguinte significado:

Cor do corpo

... 1º dígito do valor ôhmico

Cor da extremidade

... 2º dígito do valor ôhmico

Cor do ponto

... nº de zeros a adicionar

Se apenas uma extremidade do resistor é colorida, isto indica o segundo dígito do valor do resistor, e a tolerância será de 20% .

Os outros dois valores de tolerância são dourado (5%) e prateado (10%).

A extremidade oposta do resistor será colorida para indicar tolerância diferente de

20%.

A figura 8-46 mostra um resistor codificado pelo sistema "body-end-dot". Os valores são os seguintes:

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