Eletricidade e eletronica

Eletricidade e Eletrônica

Etapa 1 – Passo 1 – Resumo:

Átomo

Átomo é uma partícula constituída por elétrons (carga negativa), prótons (carga positiva) e nêutrons (sem carga). Um átomo é considerado neutro quando possui a mesma quantidade de elétrons e prótons.

Divisão

Um átomo é dividido em núcleo e elétrons. No núcleo encontram se os prótons e os nêutrons e a sua volta ficam os elétrons distribuídos em orbitas. Cada orbita suporta uma quantidade máxima de elétrons definida pela fórmula: 2n2. Onde n é o número da camada. Na primeira camada há até dois elétrons, na segunda até oito elétrons e assim por diante.

A única exceção a essa regra é o átomo de hidrogênio, que é o mais simples de todos, composto por apenas por um próton e um elétron. Não tendo assim carga neutra.

Campo Elétrico

Uma carga elétrica exerce uma força elétrica sobre outra, determinada pela distância entre as cargas. Essa força é similar à força gravitacional realizada por uma massa sobre outra.

Toda carga gera um campo elétrico no espaço a sua volta. Quando uma carga eletrizada é deslocada para esse campo, fica sujeita a uma força de atração ou repulsão.

Atração e Repulsão

Cargas com sinais iguais se repelem e cargas com sinais opostos se atraem.

A força de atração ou repulsão é determinada pela Lei de Coulomb:

F=k.(|Q1| .|Q2|)/d^2

Onde: F é a força entre as cargas em newtons, k é uma constante que depende do meio onde as cargas se encontram, Q1 e Q2 são os valores das cargas e d é a distância entre as cargas em metros.

Em um átomo há uma repulsão entre os elétrons e atração entre o núcleo e os elétrons. Quanto maior a distância entre um elétron e o núcleo, menor é a força de atração. Quanto menor a força de atração, mais fácil que um elétron seja removido e atraído para outro átomo.

Corrente

Quando um átomo perde elétrons, se torna um íon positivo e os elétrons perdidos de tornam livres. Elétrons livres são capazes de se moverem entre os íons positivos. Enquanto se movimentam, os elétrons livres perdem e ganham energia continuamente de acordo com alguns fatores, como colisões com íons positivos e outros elétrons e as forças de atração e repulsão. A corrente pode ser definida como o fluxo de elétrons que se movimentam por segundo:

I=Q/t

Onde: I é a corrente em Ampère, Q é a carga em Coulomb e t é o tempo em segundos.

Tensão

O fluxo de cargas é ocasionado por uma pressão externa que está ligada à energia potencial, que é energia que um corpo tem em relação a sua posição. A tensão indica a quantidade de energia necessária para a movimentação de uma carga entre dois pontos. Definida pela fórmula:

V=W/Q

Onde: V é a tensão em Volts, W é a energia em Joules e Q é a carga em Coulomb.

Corrente Continua

Corrente continua abrange os sistemas elétricos em que o fluxo das cargas é unidirecional, ou seja, em uma direção sempre. As fontes de corrente continua são divididas em três grupos: baterias, geradores e fontes de alimentação.

Condutores, isolantes e semicondutores

O fluxo de cargas é diferente de acordo com o material utilizado, considerando fatores como: densidade, mobilidade e a estabilidade.

Um material é considerado condutor quando permite que um grande fluxo de carga de elétrons se movimente facilmente sem a necessidade da aplicação de grande tensão. Um exemplo de bom condutor é o cobre.

Isolante é o material no qual os elétrons tem mais dificuldade de se movimentar, precisando de uma grande tensão para que a movimentação ocorra. São exemplos a porcelana e a borracha.

Já os semicondutores são materiais intermediários entre os condutores e os isolantes. Os semicondutores tem grande uso na indústria eletrônica, como silício, germânio e arseneto de gálio.

Etapa 1 – Passo 3 – Questão:

Supor que duas cargas pontuais Q1 = 1,5 uC e Q2 = -3,6 uC, estão localizadas em ambiente de vácuo, respectivamente em (2,4) e (0,2). Responder qual seria a intensidade da força devido a estas duas cargas atuando sobre um elétron localizado em (1,3)? Anotar todos os passos para a solução deste problema.

Q1=1,5µC→Q1=1,5 .10⁻⁶C

Q2=-3,6µC→Q2=-3,6 .10⁻⁶C

Elétron=-1,6 .〖10〗^- ¹⁹C

d=10cm→d=0,1m→d=1 .〖10〗^- ¹ m

k=9 .10⁹

Força de Q1 sobre o elétron:

F=k.(|Q1| .|Q2|)/d^2 →F= 〖9.10〗^9. (|1,5 . 〖10〗^(-6) | .|-1,6 .〖〖10〗^-〗^19 |)/〖(10⁻¹)〗^2

F= (9 . 1,5 .1,6 .〖10〗^- ¹⁶)/〖10⁻〗^2 →F=21,6 .〖10〗^- ¹⁴N

Devido a carga Q1 ser positiva e a carga do elétron ser negativa, Q1 tem uma força de atração de 21,6.10-14 sobre o elétron.

Força de Q2 sobre o elétron:

F=k.(|Q1| .|Q2|)/d^2 →F= 〖9.10〗^9. (|-3,6 . 〖10〗^(-6) | .|-1,6 .〖〖10〗^-〗^19 |)/〖(10⁻¹)〗^2

F= (9 . 3,6 .1,6 .〖10〗^- ¹⁶)/〖10⁻〗^2 →F=51,84 .〖10〗^- ¹⁴N

Devido Q2 e o elétron possuírem cargas negativas, Q2 tem uma força de repulsão de 51,84 . 10-14 sobre o elétron.

Etapa 2 – Passo 1

1. Supor que em um sistema computacional é necessária uma tensão de referência de 7,5V para uma aplicação de interface. Considerando o circuito divisor de tensão a seguir, calcular a relação entre R1 e R2 capaz de gerar a tensão necessária. Anotar os resultados obtidos.

Proporção de V1 sobre V2= V1/V2=7,5V/4,5V≅ 1,66

O valor de R1 deve ser aproximadamente 1,66 vezes maior que o valor de R2 para que se tenha uma tensão de 7,5 Volts.

Exemplo:

V=12V

RT=50Ω

Calculo da corrente:

I=V/RT→I= 12V/50Ω→I=0,24A=240mA

Onde:

I = Corrente

V = Tensão

RT = Resistência total

Calculo da resistência:

VR1=R1 .I→7,5V= R1 .0,24→R1=7,5V/0,24Ω=31,25Ω

VR2=R2 .I→7,5V= R2 .0,24→R1=4,5V/0,24Ω=18,75Ω

RT=R1+R2→RT=31,25+18,75→RT=50Ω

Onde:

VR = Queda de resistência no resistor

R = Resistência

RT = Resistência total

I = Corrente

Divisor de Tensões:

VR1=(E .R1)/RT→VR1=(12V .31,25Ω)/50Ω→VR1=375/50Ω→VR1= 7,5V

Onde:

VR1 = Queda de resistência no resistor 1

E = Tensão

R1 = Resistência no resistor 1

RT = Resistência total

Eletricidade e Eletrônica

Etapa 1 – Passo 1 – Resumo:

Átomo

Átomo é uma partícula constituída por elétrons (carga negativa), prótons (carga positiva) e nêutrons (sem carga). Um átomo é considerado neutro quando possui a mesma quantidade de elétrons e prótons.

Divisão

Um átomo é dividido em núcleo e elétrons. No núcleo encontram se os prótons e os nêutrons e a sua volta ficam os elétrons distribuídos em orbitas. Cada orbita suporta uma quantidade máxima de elétrons definida pela fórmula: 2n2. Onde n é o número da camada. Na primeira camada há até dois elétrons, na segunda até oito elétrons e assim por diante.

A única exceção a essa regra é o átomo de hidrogênio, que é o mais simples de todos, composto por apenas por um próton e um elétron. Não tendo assim carga neutra.

Campo Elétrico

Uma carga elétrica exerce uma força elétrica sobre outra, determinada pela distância entre as cargas. Essa força é similar à força gravitacional realizada por uma massa sobre outra.

Toda carga gera um campo elétrico no espaço a sua volta. Quando uma carga eletrizada é deslocada para esse campo, fica sujeita a uma força de atração ou repulsão.

Atração e Repulsão

Cargas com sinais iguais se repelem e cargas com sinais opostos se atraem.

A força de atração ou repulsão é determinada pela Lei de Coulomb:

F=k.(|Q1| .|Q2|)/d^2

Onde: F é a força entre as cargas em newtons, k é uma constante que depende do meio onde as cargas se encontram, Q1 e Q2 são os valores das cargas e d é a distância entre as cargas em metros.

Em um átomo há uma repulsão entre os elétrons e atração entre o núcleo e os elétrons. Quanto maior a distância entre um elétron e o núcleo, menor é a força de atração. Quanto menor a força de atração, mais fácil que um elétron seja removido e atraído para outro átomo.

Corrente

Quando um átomo perde elétrons, se torna um íon positivo e os elétrons perdidos de tornam livres. Elétrons livres são capazes de se moverem entre os íons positivos. Enquanto se movimentam, os elétrons livres perdem e ganham energia continuamente de acordo com alguns fatores, como colisões com íons positivos e outros elétrons e as forças de atração e repulsão. A corrente pode ser definida como o fluxo de elétrons que se movimentam por segundo:

I=Q/t

Onde: I é a corrente em Ampère, Q é a carga em Coulomb e t é o tempo em segundos.

Tensão

O fluxo de cargas é ocasionado por uma pressão externa que está ligada à energia potencial, que é energia que um corpo tem em relação a sua posição. A tensão indica a quantidade de energia necessária para a movimentação de uma carga entre dois pontos. Definida pela fórmula:

V=W/Q

Onde: V é a tensão em Volts, W é a energia em Joules e Q é a carga em Coulomb.

Corrente Continua

Corrente continua abrange os sistemas elétricos em que o fluxo das cargas é unidirecional, ou seja, em uma direção sempre. As fontes de corrente continua são divididas em três grupos: baterias, geradores e fontes de alimentação.

Condutores, isolantes e semicondutores

O fluxo de cargas é diferente de acordo com o material utilizado, considerando fatores como: densidade, mobilidade e a estabilidade.

Um material é considerado condutor quando permite que um grande fluxo de carga de elétrons se movimente facilmente sem a necessidade da aplicação de grande tensão. Um exemplo de bom condutor é o cobre.

Isolante é o material no qual os elétrons tem mais dificuldade de se movimentar, precisando de uma grande tensão para que a movimentação ocorra. São exemplos a porcelana e a borracha.

Já os semicondutores são materiais intermediários entre os condutores e os isolantes. Os semicondutores tem grande uso na indústria eletrônica, como silício, germânio e arseneto de gálio.

Etapa 1 – Passo 3 – Questão:

Supor que duas cargas pontuais Q1 = 1,5 uC e Q2 = -3,6 uC, estão localizadas em ambiente de vácuo, respectivamente em (2,4) e (0,2). Responder qual seria a intensidade da força devido a estas duas cargas atuando sobre um elétron localizado em (1,3)? Anotar todos os passos para a solução deste problema.

Q1=1,5µC→Q1=1,5 .10⁻⁶C

Q2=-3,6µC→Q2=-3,6 .10⁻⁶C

Elétron=-1,6 .〖10〗^- ¹⁹C

d=10cm→d=0,1m→d=1 .〖10〗^- ¹ m

k=9 .10⁹

Força de Q1 sobre o elétron:

F=k.(|Q1| .|Q2|)/d^2 →F= 〖9.10〗^9. (|1,5 . 〖10〗^(-6) | .|-1,6 .〖〖10〗^-〗^19 |)/〖(10⁻¹)〗^2

F= (9 . 1,5 .1,6 .〖10〗^- ¹⁶)/〖10⁻〗^2 →F=21,6 .〖10〗^- ¹⁴N

Devido a carga Q1 ser positiva e a carga do elétron ser negativa, Q1 tem uma força de atração de 21,6.10-14 sobre o elétron.

Força de Q2 sobre o elétron:

F=k.(|Q1| .|Q2|)/d^2 →F= 〖9.10〗^9. (|-3,6 . 〖10〗^(-6) | .|-1,6 .〖〖10〗^-〗^19 |)/〖(10⁻¹)〗^2

F= (9 . 3,6 .1,6 .〖10〗^- ¹⁶)/〖10⁻〗^2 →F=51,84 .〖10〗^- ¹⁴N

Devido Q2 e o elétron possuírem cargas negativas, Q2 tem uma força de repulsão de 51,84 . 10-14 sobre o elétron.

Etapa 2 – Passo 1

1. Supor que em um sistema computacional é necessária uma tensão de referência de 7,5V para uma aplicação de interface. Considerando o circuito divisor de tensão a seguir, calcular a relação entre R1 e R2 capaz de gerar a tensão necessária. Anotar os resultados obtidos.

Proporção de V1 sobre V2= V1/V2=7,5V/4,5V≅ 1,66

O valor de R1 deve ser aproximadamente 1,66 vezes maior que o valor de R2 para que se tenha uma tensão de 7,5 Volts.

Exemplo:

V=12V

RT=50Ω

Calculo da corrente:

I=V/RT→I= 12V/50Ω→I=0,24A=240mA

Onde:

I = Corrente

V = Tensão

RT = Resistência total

Calculo da resistência:

VR1=R1 .I→7,5V= R1 .0,24→R1=7,5V/0,24Ω=31,25Ω

VR2=R2 .I→7,5V= R2 .0,24→R1=4,5V/0,24Ω=18,75Ω

RT=R1+R2→RT=31,25+18,75→RT=50Ω

Onde:

VR = Queda de resistência no resistor

R = Resistência

RT = Resistência total

I = Corrente

Divisor de Tensões:

VR1=(E .R1)/RT→VR1=(12V .31,25Ω)/50Ω→VR1=375/50Ω→VR1= 7,5V

Onde:

VR1 = Queda de resistência no resistor 1

E = Tensão

R1 = Resistência no resistor 1

RT = Resistência total

Eletricidade e Eletrônica

Etapa 1 – Passo 1 – Resumo:

Átomo

Átomo é uma partícula constituída por elétrons (carga negativa), prótons (carga positiva) e nêutrons (sem carga). Um átomo é considerado neutro quando possui a mesma quantidade de elétrons e prótons.

Divisão

Um átomo é dividido em núcleo e elétrons. No núcleo encontram se os prótons e os nêutrons e a sua volta ficam os elétrons distribuídos em orbitas. Cada orbita suporta uma quantidade máxima de elétrons definida pela fórmula: 2n2. Onde n é o número da camada. Na primeira camada há até dois elétrons, na segunda até oito elétrons e assim por diante.

A única exceção a essa regra é o átomo de hidrogênio, que é o mais simples de todos, composto por apenas por um próton e um elétron. Não tendo assim carga neutra.

Campo Elétrico

Uma carga elétrica exerce uma força elétrica sobre outra, determinada pela distância entre as cargas. Essa força é similar à força gravitacional realizada por uma massa sobre outra.

Toda carga gera um campo elétrico no espaço a sua volta. Quando uma carga eletrizada é deslocada para esse campo, fica sujeita a uma força de atração ou repulsão.

Atração e Repulsão

Cargas com sinais iguais se repelem e cargas com sinais opostos se atraem.

A força de atração ou repulsão é determinada pela Lei de Coulomb:

F=k.(|Q1| .|Q2|)/d^2

Onde: F é a força entre as cargas em newtons, k é uma constante que depende do meio onde as cargas se encontram, Q1 e Q2 são os valores das cargas e d é a distância entre as cargas em metros.

Em um átomo há uma repulsão entre os elétrons e atração entre o núcleo e os elétrons. Quanto maior a distância entre um elétron e o núcleo, menor é a força de atração. Quanto menor a força de atração, mais fácil que um elétron seja removido e atraído para outro átomo.

Corrente

Quando um átomo perde elétrons, se torna um íon positivo e os elétrons perdidos de tornam livres. Elétrons livres são capazes de se moverem entre os íons positivos. Enquanto se movimentam, os elétrons livres perdem e ganham energia continuamente de acordo com alguns fatores, como colisões com íons positivos e outros elétrons e as forças de atração e repulsão. A corrente pode ser definida como o fluxo de elétrons que se movimentam por segundo:

I=Q/t

Onde: I é a corrente em Ampère, Q é a carga em Coulomb e t é o tempo em segundos.

Tensão

O fluxo de cargas é ocasionado por uma pressão externa que está ligada à energia potencial, que é energia que um corpo tem em relação a sua posição. A tensão indica a quantidade de energia necessária para a movimentação de uma carga entre dois pontos. Definida pela fórmula:

V=W/Q

Onde: V é a tensão em Volts, W é a energia em Joules e Q é a carga em Coulomb.

Corrente Continua

Corrente continua abrange os sistemas elétricos em que o fluxo das cargas é unidirecional, ou seja, em uma direção sempre. As fontes de corrente continua são divididas em três grupos: baterias, geradores e fontes de alimentação.

Condutores, isolantes e semicondutores

O fluxo de cargas é diferente de acordo com o material utilizado, considerando fatores como: densidade, mobilidade e a estabilidade.

Um material é considerado condutor quando permite que um grande fluxo de carga de elétrons se movimente facilmente sem a necessidade da aplicação de grande tensão. Um exemplo de bom condutor é o cobre.

Isolante é o material no qual os elétrons tem mais dificuldade de se movimentar, precisando de uma grande tensão para que a movimentação ocorra. São exemplos a porcelana e a borracha.

Já os semicondutores são materiais intermediários entre os condutores e os isolantes. Os semicondutores tem grande uso na indústria eletrônica, como silício, germânio e arseneto de gálio.

Etapa 1 – Passo 3 – Questão:

Supor que duas cargas pontuais Q1 = 1,5 uC e Q2 = -3,6 uC, estão localizadas em ambiente de vácuo, respectivamente em (2,4) e (0,2). Responder qual seria a intensidade da força devido a estas duas cargas atuando sobre um elétron localizado em (1,3)? Anotar todos os passos para a solução deste problema.

Q1=1,5µC→Q1=1,5 .10⁻⁶C

Q2=-3,6µC→Q2=-3,6 .10⁻⁶C

Elétron=-1,6 .〖10〗^- ¹⁹C

d=10cm→d=0,1m→d=1 .〖10〗^- ¹ m

k=9 .10⁹

Força de Q1 sobre o elétron:

F=k.(|Q1| .|Q2|)/d^2 →F= 〖9.10〗^9. (|1,5 . 〖10〗^(-6) | .|-1,6 .〖〖10〗^-〗^19 |)/〖(10⁻¹)〗^2

F= (9 . 1,5 .1,6 .〖10〗^- ¹⁶)/〖10⁻〗^2 →F=21,6 .〖10〗^- ¹⁴N

Devido a carga Q1 ser positiva e a carga do elétron ser negativa, Q1 tem uma força de atração de 21,6.10-14 sobre o elétron.

Força de Q2 sobre o elétron:

F=k.(|Q1| .|Q2|)/d^2 →F= 〖9.10〗^9. (|-3,6 . 〖10〗^(-6) | .|-1,6 .〖〖10〗^-〗^19 |)/〖(10⁻¹)〗^2

F= (9 . 3,6 .1,6 .〖10〗^- ¹⁶)/〖10⁻〗^2 →F=51,84 .〖10〗^- ¹⁴N

Devido Q2 e o elétron possuírem cargas negativas, Q2 tem uma força de repulsão de 51,84 . 10-14 sobre o elétron.

Etapa 2 – Passo 1

1. Supor que em um sistema computacional é necessária uma tensão de referência de 7,5V para uma aplicação de interface. Considerando o circuito divisor de tensão a seguir, calcular a relação entre R1 e R2 capaz de gerar a tensão necessária. Anotar os resultados obtidos.

Proporção de V1 sobre V2= V1/V2=7,5V/4,5V≅ 1,66

O valor de R1 deve ser aproximadamente 1,66 vezes maior que o valor de R2 para que se tenha uma tensão de 7,5 Volts.

Exemplo:

V=12V

RT=50Ω

Calculo da corrente:

I=V/RT→I= 12V/50Ω→I=0,24A=240mA

Onde:

I = Corrente

V = Tensão

RT = Resistência total

Calculo da resistência:

VR1=R1 .I→7,5V= R1 .0,24→R1=7,5V/0,24Ω=31,25Ω

VR2=R2 .I→7,5V= R2 .0,24→R1=4,5V/0,24Ω=18,75Ω

RT=R1+R2→RT=31,25+18,75→RT=50Ω

Onde:

VR = Queda de resistência no resistor

R = Resistência

RT = Resistência total

I = Corrente

Divisor de Tensões:

VR1=(E .R1)/RT→VR1=(12V .31,25Ω)/50Ω→VR1=375/50Ω→VR1= 7,5V

Onde:

VR1 = Queda de resistência no resistor 1

E = Tensão

R1 = Resistência no resistor 1

RT = Resistência total