Primeiros Circuitos

Experimento 3.1 - Detonando uma Pilha

Vamos agora, provocar um curto-circuito em uma pilha.

Para este experimento você precisará de algumas coisinhas:

Lista de Material para o Experimento 3.1

- Pilha alcalina 1,5 V

- Clipe para pilha de 1,5V ou um pedaço de fio e de fita adesiva

Cuidado

Não faça essa experiência com baterias de carro, baterias de lítio ou qualquer outra recarregável. Elas possuem uma resistência interna muito baixa, gerando correntes muito altas podendo causar incêndio, explosão e em casos extremos, até morte.

Usaremos uma pilha alcalina comum de 1,5 V e um clipe ou suporte para esta bateria.

Primeiro meça a tensão da pilha antes de fazer a experiência. Para isso coloque seu multímetro na escala de medição de corrente contínua ou CC (ou ainda DC do inglês, direct current). Sempre posicione em uma escala com valor superior ao que pretende medir. Na dúvida comece com o valor mais alto da escala.

Conecte a pilha no clipe e ligue as extremidades uma na outra causando o curto.

Se você não quiser gastar com o clipe da pilha pode simplesmente fazer uma gambiarra com um pedaço de fio e fita adesiva.

Depois de cerca de 2 minutos, o fio e a própria pilha estarão levemente aquecidos e se você fizer uma nova medição da tensão da pilha, o valor deve ter diminuído entre 10% e 20%.

Isso acontece porque a resistência do conjunto é muito pequena e a corrente circula com facilidade. Na nossa analogia do tanque de água do capítulo 2, a mangueira que deixa a água do tanque sair é tão grossa quanto o próprio tanque e a água passa com seu fluxo máximo, esgotando o volume disponível muito rapidamente.

O que aconteceria se eu segurasse a pilha entre meus dedos? Eles esquentariam? Não. Sabe por quê? Nós vimos no capítulo anterior que a resistência do nosso corpo é muito grande, ou seja, o fluxo de corrente seria quase nulo. Na nossa analogia do tanque de água, seria como se a torneira que dá vazão a água do tanque estivesse praticamente fechada.

Fundamento: Corrente Contínua e Corrente Alternada

O fluxo de corrente que nós conseguimos na pilha é chamado de corrente contínua ou CC (ou ainda DC do inglês, direct current). No nosso exemplo do tanque de água do capítulo 2, a água flui constantemente pela torneira. Contudo, nas tomadas da sua casa o fluxo de corrente é alternado, ou CA (AC do inglês, alternating current). Isso significa que o fluxo é alternado do pólo positivo para o negativo e isso ocorre cerca de 60 vezes por segundo. Para o caso deste material utilizaremos a maior parte do tempo a corrente contínua. Afinal, é com ela que a maioria dos componentes eletrônicos trabalha.

Pilha ou Bateria?

Apesar do senso comum ou da confusão popular. Pilha e bateria não são exatamente a mesma coisa.

A pilha ou célula voltaica química é constituída por uma combinação de materiais que convertem energia química em elétrica. Quando várias células são conectadas entre si formam uma bateria de células.

Quando a sua durabilidade as células podem ser diferenciadas entre primárias quando não podem retornar as condições originais, ou seja, uma vez esgotada a reação química que permitiu a corrente, não há como recarregá-la. E as células secundárias são as recarregáveis.

Abaixo você uma tabela com os principais tipos de células:

Fonte: GUSSOW, M. p.117.

Ligação em Série e Paralelo de Pilhas e Baterias

Quando se ligam células voltaicas em série a tensão total é a soma das tensões individuais. A corrente, no entanto, é a mesma em todas as células. Para ligar células em série conecta-se o terminal negativo da célula seguinte.

Quando células são ligadas em paralelo a tensão total permanece a mesma de cada célula individual. No entanto, a corrente é maior. Para se fazer conexão em paralelo liga-se os terminais positivos juntos e os terminais negativos também.

Experimento 3.2

Bom, agora podemos começar vôos mais ousados. Vamos montar nosso primeiro circuito funcional.

Se você está preocupado que as coisas parecem não estar evoluindo. Fique tranquilo. Estes conceitos iniciais são enfadonhos mesmo, mas logo eles começarão a ser muito úteis.

Lista de Material para o Experimento 3.2

-  Bateria 9V e clipe ou suporte para ela

-  Led 3mm de qualquer cor

-  Resistores de 330Ω ou 470 Ω de 1/8W

Muito bem. O circuito que vamos montar é fácil. Vamos acender um led a partir de uma bateria, sendo a tensão desta limitada por um resistor. Aqui está nosso circuito. Antes de montá-lo conheça a protoboard e leia os fundamentos dos resistores e leds.

Protoboard

Está na hora de incrementar só um pouquinho seu laboratório. Que tal adquirir uma protoboard? Ela irá facilitar muito seu trabalho nos futuros projetos. Mas você pode começar pelas mais baratas, mas cuidado! Compre de uma boa marca. Muitos defeitos em projetos podem vir de problemas de contatos em uma protoboard de má qualidade. Aconselho a adquirir uma com cerca de 830 pontos como essa abaixo. Mais tarde, quando estiver fazendo projetos maiores, você pode comprar outras iguais e encaixá-las ao lado desta.

Estes dois circuitos acima são os mesmos. Fazer as conexões entre os terminais dos componentes é função da protoboard.

Você deve cuidar com a configuração da protoboard. A ilustração abaixo mostra como são as conexões entre os pontos ou ilhas da protoboard.

Agora vamos conhecer esses dois novos sujeitos de nosso circuito: o Led e o Resistor.

Led

O led, a “luzinha” que acenderá em nosso circuito, é ,para ser correto, um diodo emissor de luz. Os leds variam de tamanho físico e em nosso caso pode-se utilizar um led 3mm comum de qualquer cor. Com já dissemos ele funcionará com no máximo 3v e uma corrente de 20mA. Em nosso experiência a bateria fornece 9V, precisaremos de algo que limite a corrente que chega ao led. Esse é o trabalho do resistor. Além disso, o led possui polaridade, portanto você deve atentar para a ordem de ligação do seus  terminais na protoboard.

Em resumo o led possui:

- Tamanho físico

- Capacidade de tensão e corrente

- Polaridade

Resistor

A função do componente resistor é oferecer resistência a passagem de corrente elétrica.

Em nosso experimento isso é necessário para não “queimar” o led, pois ele não precisa de tudo o que a bateria tem a oferecer para que se acenda. Portanto, limitamos a corrente fornecida através do resistor. Mas como sabemos qual resistor colocamos? Simples. Lembra da Lei de Ohm? Pois é, ela mesma.

Um led pode queimar com tensões acima de 3V e 20 mA (20 miliamperes, o mesmo que 0,02 A). No nosso caso temos uma bateria de 9V, ou seja, estão sobrando 6V além do necessário. Eis a mágica da lei de Ohm: Precisamos saber que resistor é capaz de fazer a tensão de 9V cair para 3 V, ou seja, o resistor deve ser capaz de uma queda de tensão de 6 V. Vamos a fórmula:

Logo, um resistor de cerca de 300 Ω é capaz de fazer o led acender no limite de sua segurança. O valor comercial mais próximo é o 330 Ω, mas você pode outro como o 470Ω para garantir que o led não trabalhará no limite.

Na hora de ligar o resistor na protoboard você não precisa se preocupar com a polaridade, pois o resistor não possui, ou seja, tanto faz qual terminal você liga no positivo e qual liga no negativo do circuito. No entanto, o resistor possui um elemento de indicação importante: A potência dissipada.

Em resumo o resistor possui basicamente:

- Resistência (medida em Ohms)

- Potência dissipada (medida em watts)

 Agora, atento as polaridades, você pode montar seu circuito.

...e não precisa desmontâ-lo se não quiser, pois vamos utilizá-lo no próximo capítulo para efetuar medições e também faremos algumas alterações nele.

Autor : 

Marcos Pizzolatto

Referências

SCHERZ, Paul & MONK, Simon. Practical Eltronics For Inventors.McGrawHill, EUA, 2013.

GUSSOW, Milton. Eletricidade Básica. Porto Alegre- RS. Bookman, 2009.