segunda-feira, 29 de agosto de 2011

Variável vs Ajustável


Olá a todos que por acaso lêem este blog. Hoje vamos dar uma de dicionário (de novo) para explicar a relação entre dois termos largamente usados: ajustável e variável. Adianto que apesar de similares, eles são essencialmente diferentes um do outro. Então, sem mais delongas, vamos analisar e comparar essas expressões!

Ajustável é um adjetivo aplicado a objetos passíveis de sofrerem um ajuste. Por sua vez, ajuste vem do verbo ajustar, que significa tornar justo, exato. No caso da eletrônica, o termo ajustável se aplica a componentes onde podemos tornar suas propriedades exatas. É o caso de um trimpot, que consiste de um resistor que varia sua resistência a partir de um parafuso em uma de suas extremidades. Dessa forma podemos ajustá-lo para obter uma resistência exata para um projeto, como 348[;\Omega;], por exemplo.



Já o termo variável é outro adjetivo, que é aplicado a objetos passíveis de sofrerem uma variação. Variação vem do verbo variar, e significa submeter a mudanças. No caso da eletrônica, o termo variável se aplica a componentes onde podemos variar o valor de suas propriedades. Esse é o caso do potenciômetro, bastante usado em botões de volume de rádios. Ele também consiste de um resistor onde podemos variar seu valor de resistência.



Porém as definições dadas acima estão bastante ambíguas. Por isso vou dar um exemplo bastante simples e prático para facilitar ao máximo a compreensão desses conceitos.

Supondo que em um determinado projeto precisamos de um resistor de 500[;\Omega;]. Esse valor de resistência não é tipicamente comercial, porém no nosso projeto precisamos desses 500[;\Omega;]. O que podemos fazer é comprar um trimpot. Nele, vamos ajustar o valor de resistência a partir de um parafuso embutido no componente, inserí-lo no circuito e não faremos mais alterações nele. Nos componentes ajustáveis, fazemos alterações ocasionais, não sendo elas frequentes. Essas alterações não frequentes são chamadas ajustes.

Já no caso do potenciômetro (componente variável), podemos usar como exemplo o botão de volume do rádio. Nesse caso, o componente é projetado para sofrer alterações frequentes, de forma repetitiva. Por isso, sua construção mecânica é diferente. Ao invés de um parafuso, que só é possível de ser alterado com uma chave, o potenciômetro permite uma variação de maneira fácil, com a própria mão, devido a um botão rotativo no componente. Pela alteração ser mais frequente, não a chamamos de ajuste. Para esses casos é empregado o termo variação.

E assim descobrimos a diferença sutil entre os termos "ajustável" e "variável". Eu admito que quando aprendi esses termos me confundi bastante, mas hoje eles já estão "no sangue" como diria um professor meu. Enfim, por hoje era isso. Espero que todos que tinham dúvida nesse ponto estejam esclarecidos. Continuem estudando e até a próxima. Abraço!

sábado, 27 de agosto de 2011

A Energia Nuclear


Primeiramente olá a todos. O texto a seguir foi feito por mim para um trabalho escolar. O tema por mim escolhido foi a energia nuclear, que estava em bastante destaque graças aos acidentes nas usinas de Fukushima. Esse texto expressa a minha opinião sobre a questão, e por devaneio resolvi postá-lo aqui. Queria agradecer a minha colega e também amiga, que teve a paciência para revisar este texto e dar algumas de suas valiosas opiniões. Obrigado! ^^

A Energia Nuclear

A questão energética mundial é um tema que está sendo intensamente discutido desde o acidente na usina de Fukushima, no Japão. A energia nuclear se mostrou mais uma vez uma alternativa perigosa, mas que traz algumas soluções em curto prazo.

Essa forma de energia é dita limpa. Isso ocorre graças ao fato dela não emitir gás carbônico, o principal poluente atmosférico. Porém, ela produz resíduos radioativos perigosos. Tais subprodutos devem ser armazenados de forma onerosa por milhares de anos, até não apresentarem mais riscos. Além dos problemas com os restos do processo de fissão nuclear (método usado na geração da energia nessas usinas), ainda há os riscos de acidentes. A história nos mostra que estes remotos acontecimentos, de fato, acontecem, trazendo grandes danos a população e a biosfera nas imediações.

O alto custo de construção da usina, somado aos riscos associados, não valem o benefício. O resultado são usinas que funcionam 60% do tempo, operam em média somente 40 anos e não fornecem energia elétrica a um preço muito competitivo. Sua única vantagem é a ausência da emissão de gás carbônico. Mas será que essa é a solução?

A resposta é não. Devem-se procurar soluções mais eficientes e menos arriscadas. Todos os riscos associados à usina e seus resíduos nos mostram que a energia nuclear não é o futuro. Talvez essa tecnologia ajude a ganhar tempo para pensarmos em outras formas de gerar energia sem poluir a atmosfera. Mas também não podemos expor a população e o meio ambiente a altos riscos desnecessários. Quem sabe a energia nuclear seja a energia do amanhã, mas minhas apostas no futuro residem em duas alternativas: eólica e solar. Esses meios são, de fato, limpos e sem riscos.


Velhas lembranças de Chernobyl...

quinta-feira, 25 de agosto de 2011

Magnetismo e Lei de Ampère


Olá a todos. Hoje vou comentar sobre magnetismo e campo magnético, para podermos estudar os indutores. Essa matéria é bastante interessante e acredito que vai ser legal falar sobre ela. Mas o que é magnetismo? O que é Lei de Ampère? E por que isso nos interessa? Essas perguntas serão discutidas neste post.

O magnetismo é a denominação para alguns fenômenos naturais relacionados a atração ou repulsão de objetos. Eles foram inicialmente observados em objetos chamados imãs, que possuem naturalmente essas propriedades magnéticas. Foi percebido que ao redor desse imã aparecia um campo vetorial, que foi denominado campo magnético. Também foi percebido que esse imã possuía duas regiões opostas, que foram chamadas de pólos. Observou-se que, ao cortar um imã, os dois pedaços resultantes também possuíam dois pólos. E, conforme efetuava-se repetidos cortes, sempre apareciam os mesmos dois pólos nos pedaços resultantes. Esse curioso fenômeno foi denominado "inseparabilidade dos pólos". Por convenção, esses pólos foram chamados de "Norte" e "Sul".


Mas o que dá ao imã essas estranhas propriedades magnéticas? Essa pergunta ficou em aberto por muito tempo, até se descobrir o que criava um campo magnético. Marinheiros já haviam percebido que raios durante tempestades podiam "confundir" as bússolas usadas na navegação. Mais tarde o cientista dinamarquês Hans Christian Ørsted fez um experimento e anunciou que uma corrente elétrica que percorre um fio consegue desviar a agulha de uma bússola, pelo fato de criar um campo magnético ao seu redor. Neste ponto se viu a ligação entre eletricidade e magnetismo, o que permitiu a unificação de dois ramos da física (Eletricidade e Magnetismo) dando origem ao que se conhece por Eletromagnetismo.


Mas com isso ainda não respondemos o que concede ao ímã suas propriedades magnéticas. Bem, percebeu-se que a corrente criava um campo magnético. Mas corrente é o fluxo de cargas elétricas. Assim, percebeu-se que cargas elétricas em movimento criam, além do campo elétrico, um campo magnético. Mas no ímã, onde estão as cargas elétricas em movimento? Bem, os átomos do ímã contêm elétrons, que estão sempre em movimento. Porém no ímã esses elétrons tem uma propriedade interessante: eles possuem todo o mesmo "spin". Spin é popularmente definido como o sentido de rotação do elétron. Apesar de ser incorreta, essa definição servirá para nós. Como todos os elétrons se movem no mesmo "sentido", o campo que cada um cria é somado com o dos outros, resultando em um campo magnético significativo em torno do ímã.

Porém o conhecimento de que uma corrente elétrica criava um campo magnético nos possibilitou a criação de eletroímãs. Geralmente feito com bobinas (que são fios enrolados), eles criam um campo magnético quando uma corrente elétrica os atravessa. Nesses eletroímãs também ocorre a existência de pólos, sendo um o Sul e o outro o Norte. Os eletroímãs e seu domínio possibilitaram a criação de diversos dispositivos eletromecânicos, como os relés, os motores, os geradores de eletricidade, etc.


A tal Lei de Ampère é justamente a lei que relaciona o campo magnético ao redor de um condutor com a corrente elétrica que o atravessa. Evitarei nessa postagem uma abordagem mais matemática, devido a sua maior complexidade. Porém, em posts futuros, é possível uma retomada mais rigorosa a esse tópico.

E com isso eu encerro a postagem dessa semana sobre magnetismo. Eu admito que achei a postagem um tanto superficial, porém o objetivo do post é abrir caminho para estudarmos os indutores. Por isso estou satisfeito com o conteúdo dessa postagem. Futuramente prometo um aprofundamento nesse tópico que é, sem sombra de dúvida, fascinante. Abraço e até a próxima!

domingo, 21 de agosto de 2011

A História dos Eletrônicos

Olá a todos. Hoje postarei um vídeo que conta a história dos produtos eletrônicos e fala sobre o conceito de "projetar para o lixo". Esse vídeo vem do canal do youtube Storyofstuffproject, que você pode acessar pelo link ao lado. Você também pode ver o vídeo com legendas em português (caso seu inglês esteja meio enferrujado) no youtube. É só clicar neste link. O vídeo legendado está no canal ocapitaoplaneta, que você também pode acessar pelo link ao lado.

Mais uma vez uso este blog para trazer o tema "sustentabilidade" e falar sobre o rumo que estamos tomando com nosso planeta. Espero que gostem do vídeo, pois o achei muito instrutivo e bem feito. Aproveitem!!!

video

A título de legalidade, informo que não tenho a intenção de violar os direitos autorais dos criadores do vídeo.

Enfim. Espero que tenham gostado do vídeo, quer tenham assistido aqui ou legendado no youtube. Espero também que esse vídeo nos faça pensar sobre o rumo que nossa indústria eletrônica está tomando. Pois, realmente, estamos projetando para o lixo, e essa atitude está envenenando nossa terra, poluindo nossos rios e matando nosso planeta. Abraço e até a próxima.

sexta-feira, 12 de agosto de 2011

Capacitor: Matemática e Circuito RC Série


Em outro post eu falei de forma mais qualitativa sobre esse componente. Agora, neste post, me proponho a analisar o capacitor com um maior rigor, só obtido através da matemática. Também comentarei sobre o circuito RC série, o comportamento do capacitor em corrente alternada e também a forma como associamos eles.

Quando ligado corretamente em tensão contínua ele se carrega quase instantaneamente. Porém acontece algo interessante quando ele é ligado em série com um resistor. O comportamento do capacitor descarregado é equivalente a um curto-circuito. Portanto, toda a tensão da fonte estará sobre o resistor e a corrente do circuito será a tensão da fonte dividida pela resistência do resistor (cálculo a partir da Lei de Ohm). Porém essa corrente do circuito começa a carregar o capacitor. Com isso a tensão do resistor passa a diminuir e a do capacitor a aumentar. Isso ocorre até que o capacitor esteja completamente carregado. No final desse período (que se chama período transitório) o capacitor está carregado com a mesma tensão da fonte, não há tensão no resistor e nem corrente circulando pelo circuito. Abaixo há alguns gráficos que ilustram esse comportamento.



Mas qual o tempo do período transitório? Isso depende de dois fatores: a resistência e a capacitância do circuito. Se multiplicarmos esses dois parâmetros (resistência x capacitância) obteremos algo conhecido como constante de tempo (cujo símbolo é a letra grega minúscula tau [[;\tau;]]). Quanto maior o resistor, menos corrente inicial passará e por isso o capacitor se carregará mais lentamente. Quanto mais capacitância o capacitor possuir, mais "espaço interno" terá para depositar as cargas, aumentando o tempo de carga. Em cerca de 5[;\tau;]o capacitor estará completamente carregado e o período transitório terá sido finalizado.

Por exemplo, um circuito de 24V possui, em série, um resistor de 3300 [;\Omega;] ligado em série com um capacitor de 2200 [;{\mu}F;], qual o tempo necessário para que o capacitor esteja completamente carregado? Primeiro devemos calcular a constante de tempo, multiplicando os 3300 [;\Omega;] pelos 0,0022 Farads. Isso nos dá uma constante de tempo de 7,26 segundos. Como é necessário 5[;\tau;] para carregar o capacitor, serão necessários algo em torno de 36 segundos para atingir a carga plena do capacitor.

As equações da curva dos gráficos acima são as seguintes:

[;V_r(t)=E.e^{\frac{-t}{\tau}};]

[;V_c(t)=(1-E.e^{\frac{-t}{\tau}});]


[;i(t)=I.e^{\frac{-t}{\tau}};]

Onde:

[;V_r;] é a tensão no resistor, medido em Volts;
[;V_c;] é a tensão no capacitor, medido em Volts;
[;I;] é a corrente inicial, medida em Ampères, que corresponde a: [;I=\frac{E}{R};];
[;R;] é o valor da resistência do resistor associado em série, medido em ohms;
[;E;] é a tensão total da fonte, medido em Volts;
[;e;] é o número de napier, constante adimensional, irracional, igual a aproximadamente 2,72;
[;\tau;] é a constante de tempo, medida em segundos, que corresponde a: [;\tau=C.R;];
[;t;] é o tempo decorrido, medido em segundos.

Outras equações relacionam a corrente e a tensão no capacitor. São elas:

[;v_c=\frac{1}{C}.\int_0^ti.dt+v_{c0};]

De forma equivalente, podemos dizer que:

[;i=C.\frac{dv_c}{dt};]

Vamos fazer a interpretação das equações acima. A primeira fala que a tensão no capacitor é proporcional a integral da corrente. A integral da corrente é a carga. Assim, a tensão do capacitor é proporcional a carga armazenada por ele e inversamente proporcional a sua capacitância.

A segunda equação envolve a derivada da tensão, ou seja, a velocidade com que a tensão varia. Isso significa que quanto mais rápido varia a tensão, mais corrente "atravessa" o capacitor. Isso poderá ser visto como a variação da reatância capacitiva conforme a frequência de variação da tensão.

Vimos que, depois de carregado, o capacitor se comporta como um circuito aberto em tensão contínua. Isso significa que não há corrente no circuito pois sua "resistência" é "infinita". Já se ligarmos o capacitor em tensão alternada, passará uma corrente que depende da frequência do sinal. Essa corrente é limitada pela "resistência" do capacitor, que se chama reatância capacitiva. A expressão que calcula a reatância (representada por [;XC;]) é a seguinte:

[;XC=\frac{1}{2\pi.C.f;]

Onde:

[;XC;] é a reatância capacitiva, medida em ohms;
[;C;] é a capacitância do capacitor
[;f;] é a frequência do sinal de tensão, medido em Hertz.

Vemos que quanto maior a frequência, menor a reatância e, portanto, maior a corrente. Para altas frequências o capacitor se comporta como um curto-circuito. Para baixas frequências ele apresenta alta reatência, se comportando como um circuito aberto para frequências muito baixa ou para corrente contínua (onde a "frequência é nula).

Quanto a associação de capacitores, se procede da seguinte maneira. Se calcularmos a reatância capacitiva de cada capacitor, associaremos essas reatâncias da mesma forma como associamos os resistores. Em série é a soma e em paralelo é o inverso da soma dos inversos. Já se nossa intenção for associar as capacitâncias, procederemos de forma contrária ao capacitor. Quando eles estiverem em paralelo, somaremos as capacitâncias dos dois ou mais. Quando estiverem em série, então faremos o inverso da soma dos inversos. E lembre-se de não confundir a associação das reatâncias capacitivas com a associação das capacitâncias, pois isso geralmente causa confusão no início. Caso você não saiba como se faz a associação dos resistores, de uma olhada no post "Associação de Resistores: Série, Paralela e Mista".

E por hoje é isso. Eu ainda não concluí satisfatoriamente uma explicação de capacitores, então acredito ser necessário mais um post. No próximo post vou me aprofundar ainda mais sobre o comportamento do capacitor em corrente alternada, falarei mais detalhadamente sobre sua associação e demonstrarei um uso dele, que é a filtragem que se faz após a retificação de um sinal alternado. Não sabe o que é isso? Ficou curioso? Então não se esqueça de ler o próximo post na semana que vem. Abraço!

quarta-feira, 10 de agosto de 2011

10K Visualizações

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Bombando o blog. Quem diria que haveria 10 000 visualizações em 6 meses. Não sei quem visualiza mas, enfim, agradeço a todos. Muito obrigado e eu continuarei me esforçando para expandir o conteúdo deste blog.

Há planos muito bons para este blog, então, espero que de tudo certo. E que possamos continuar estudando esse incrível mundo da eletrônica. Abraço e muito obrigado...

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