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(A) vermelho, vermelho, preto ----- ouro (B) amarelo, violeta, amarelo ----- prata
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Ainda sobre o código de cores
O código de cores como explicado acima permite interpretar valores acima de 100 ohms. Com devido cuidado, ele pode se estendido para valores menores.
Como serão as cores para um resistor de valor nominal 12 ohms?
Será: marrom, vermelho e preto.
A cor preta ( 0 ) para a faixa do multiplicador indica que nenhum zero (0 zeros) deve ser acrescentado aos dois dígitos já obtidos.
Qual será o código de cores para 47 ohms?
A resposta é: amarelo, violeta e preto.
Usando esse método, para indicar valores entre 10 ohms e 100 ohms, significa que todos os valores de resistor requerem o mesmo número de faixas.
Para resistores com valores ôhmicos nominais entre 1 ohm e 10 ohms, a cor do multiplicador é mudada para OURO. Por exemplo, as cores marrom, preto e ouro indicam um resistor de resistência 1 ohm (valor nominal).
Outro exemplo, as cores vermelho, vermelho e ouro indicam uma resistência de 2,2 ohms.
Resistores de filme de metal, fabricados com 1% ou 2% de tolerância, usam freqüentemente um código com, 4 faixas coloridas para os dígitos e 1 faixa para a tolerância, num total de 5 faixas.
Assim, um resistor de 1k ΩΩΩΩ , 1% terá as seguintes faixas:
marrom, preto, preto, marrom marrom 1 0 0 1zero 1%
Já, um resistor de 56k ΩΩΩΩ , 2% terá as seguintes faixas:
verde, azul, preto, vermelho vermelho 5 6 0 2zeros 2%
É provável que você utilize resistores de valores pequenos assim como resistores de filme de metal em algumas ocasiões, por isso é útil saber esses detalhes. A maioria dos circuitos eletrônicos, porém, será montada com resistores de carvão (filme de carbono) e, portanto, o mais usado será o código de três cores + tolerância. Esse você tem que dominar, com certeza!
Entendeu mesmo ...
- Dê os valores ôhmicos nominais dos resistores que apresentam as seguintes faixas de cores:
(A) laranja, laranja, preto (B) cinza, vermelho, ouro (C) laranja, laranja, preto, vermelho
- Como fica o código de cores para um resistor de 10 kW nominais,
(A) usando o três sistema de cores? (B) usando o sistema de quatro cores?
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Padrões E12 e E
Se você já tem alguma experiência na montagem de circuitos, terá notado que os resistores têm comumente valores como 2,2 (Ω , kΩ ou MΩ), 3,3 (Ω , kΩ ou MΩ) ou 4,7 (Ω , kΩ ou MΩ) e não encontra no mercado valores igualmente espaçados tais como 2, 3, 4, 5 etc.
Os fabricantes não produzem resistores com esses valores ôhmicos nominais. Por que será?
A resposta, pelo menos em parte tem algo a ver com a precisão expressas pelas porcentagens. Na tabela abaixo indicamos os valores encontrados nos denominados padrões E12 e E24 , um para aqueles com tolerância de 10% e outro para a tolerância de 5%:
Que valor do padrão E12 está mais próximo a 5 030Ω?
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Limitador de corrente
Agora você já está pronto para calcular o valor ôhmico do resistor que deve ser conectado em série com um LED. É um resistor limitador de corrente. Observe a ilustração:
Um LED típico requer uma corrente de intensidade de 10 mA e proporciona uma "queda de tensão" de 2V enquanto está aceso.
Nossa fonte de tensão fornece 9V.
Qual deve ser a tensão entre os terminais de R1?
A resposta é 9V – 2V = 7V. Lembre-se que a soma das tensões sobre componentes em série deve ser igual à tensão da fonte de alimentação. Agora, com relação a R1, temos duas informações: a intensidade de corrente que passa por ele ( 10mA ) e a tensão que ele suporta ( 7V ). Para calcular sua resistência usamos a fórmula:
R1 = U ÷÷÷÷ I
Substituindo-se U e I por seus valores temos:
R1 = 7V ÷÷÷÷ 0,01A = 700 ΩΩΩΩ
Cuidado com as unidades!
A fórmula deve ser aplicada com as grandezas resistência, tensão e intensidade de corrente elétrica medidas nas unidades fundamentais que são, respectivamente, ohm ( ΩΩΩΩ ), volt (V) e ampère (A). No caso, os 10 mA devem ser convertidos para 0,01A, antes de se fazer a substituição.
O valor obtido, mediante cálculo, para R1 foi de 700 ΩΩΩΩ. Qual o valor mais próximo que deve ser selecionado entre os indicados nos padrões E12 e E24?
Resistores de 680 ΩΩΩΩ , 750 ΩΩΩΩ e 820 ΩΩΩΩ são os mais prováveis. 680 ΩΩΩΩ é a escolha óbvia. Isso acarretará uma corrente ligeiramente maior que os 10 mA através do LED (e do próprio resistor R1!) mas, a maioria dos LEDs não serão danificados pois podem suportar até cerca de 20 mA.
Que cores terão as faixas desse resistor de 680 ΩΩΩΩ?
Entendeu mesmo ...
- No circuito por acender um LED, a fonte de alimentação fornece 6 V. Qual deve ser o valor de R1? Se a fonte for substituída por outra de 9V, qual o novo valor de R1?
Resolução:
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Resistores em Série e em Paralelo
Em um circuito série constatam-se as seguintes propriedades:
a) todos os componentes são percorridos por corrente de mesma intensidade ;
b) a soma das tensões sobre todos os componentes deve ser igual à tensão total aplicada;
c) a resistência total da associação é igual à soma das resistências dos componentes individuais.
a) ambos os resistores R1 e R2 funcionam sob a mesma tensão (6V). Cada um deles está ligado diretamente na fonte de alimentação;
b) a corrente total (12 mA, veja cálculo abaixo) divide-se em duas parcelas iguais (6mA) porque os resistores têm resistências iguais;
c) a resistência total é dado pelo produto dividido pela soma das resistências:
R1 x R Rtotal = €€€€€€€€€€€€€€€€€€€€ R1 + R
Observe que circuitos em paralelos provêm caminhos alternativos para a circulação da corrente elétrica, sempre passando a maior intensidade pelo caminho que oferece a menor resistência. Se as resistências do paralelo tiverem o mesmo valor a corrente total divide-se em partes iguais.
Vejamos os cálculos do circuito acima:
- Cálculo da resistência total:
R1 x R2 1000 ΩΩΩΩ x 1000 ΩΩΩΩ Rtotal = € = € = € = € = = 500 ΩΩΩΩ €€€€ R1 + R2 1000 ΩΩΩΩ + 1000 ΩΩΩΩ
- Cálculo da corrente total:
Utotal 6 V Itotal = € = € = € = € = = 0,012 A = 12 mA Rtotal 500 ΩΩΩΩ
- Cálculo da corrente no resistor R1:
Utotal 6 V I 1 = € = € = € = € = = 0,006 A = 6 mA R 1 1000 ΩΩΩΩ
Para R2 teremos resultado idêntico.
NOTA
Uma fórmula alternativa para o cálculo da resistência total para dois resistores é: 1/Rtotal = 1/R 1 + 1/R 2. Apesar de aritmeticamente ser mais trabalhosa para
cálculos mentais, ela é mais geral, pois pode ser estendida a mais de dois resistores. Para o cálculo da resistência total de 4 resistores (iguais ou não) em paralelo teremos:
1/Rtotal = 1/R 1 + 1/R 2 + 1/R 3 + 1/R 4
Vejamos agora um circuito mais complexo, contendo partes em série e parte em paralelo:
a) Cálculo da resistência total:
- Comecemos pelos resistores em paralelo. Como vimos no exemplo anterior, a resistência total de dois resistores iguais em paralelo vale metade da de um
deles. Como cada um tem resistência de 1kΩΩΩΩ , a associação terá resistência de 500 ΩΩΩΩ.
- Esses 500ΩΩΩΩ estarão em série com os 1000ΩΩΩΩ da resistência R1 logo, a resistência total será 1000ΩΩΩΩ + 500ΩΩΩΩ = 1500 ΩΩΩΩ.
b) Cálculo da corrente total:
Itotal = Ucomum / Rtotal = 6V / 1500 ΩΩΩΩ = 0,004A = 4mA
Essa corrente é a que passa pelo interior da bateria, passa através de R1 e subdivide-se em duas parcelas iguais (porque os resistores do paralelo são iguais) que passam por R2 e R3.
c) Tensão sobre R1:
U 1 = R 1 .I = 1000 ΩΩΩΩ x 0,004 A = 4 V
Isso torna-se óbvio se examinarmos o que acontece no filamento da lâmpada da lanterna. Seu filamento comporta-se como um resistor de resistência elevada (em confronto com as demais partes condutoras do circuito). Nele a energia elétrica proveniente das pilhas, via corrente elétrica, é convertida em energia térmica. Essa quantidade aquece o filamento até que ele adquira a cor branca e passa a ser transferida para o ambiente sob a forma de calor e luz. A lâmpada é um transdutor de saída, convertendo energia elétrica em energia térmica e posteriormente em calor (parcela inútil e indesejável) e luz (parcela útil).
Embora não tão evidente como na lâmpada e em alguns resistores de fonte de alimentação, esse aquecimento devido à passagem de corrente elétrica ocorre com todos os componentes eletrônicos, sem exceção. A maior ou menor quantidade de energia elétrica convertida em térmica num componente depende apenas de dois fatores: a resistência ôhmica do componente e a intensidade de corrente elétrica que o atravessa. Esses dois fatores são fundamentais para se conhecer a rapidez com que a energia elétrica converte-se em térmica.
A rapidez de conversão de energia , em qualquer campo ligado à Ciência, é conhecida pela denominação de potência.
A potência de um dispositivo qualquer nos informa "quanto de energia" foi convertida de uma modalidade para outra, a cada "unidade de tempo" de funcionamento.
Energia convertida Potência = Tempo para a conversão
As unidades oficiais para as grandezas da expressão acima são: Potência em watt ( W ), Energia em joule ( J ) e Tempo em segundo ( s ).
Em particular, na Eletrônica, a potência elétrica nos informa quanto de energia elétrica, a cada segundo, foi convertida em outra modalidade de energia. Em termos de grandezas elétricas a expressão da potência pode ser posta sob a forma:
Potência elétrica = tensão x intensidade de corrente
Ou
P = U. I
Ö Usando da definição de tensão e intensidade de corrente elétrica você conseguiria chegar a esse resultado? Isso é importante para que você perceba que essa 'formula' não foi tirada de uma 'cartola mágica'!
Dentro da Eletrônica, para os resistores, onde a energia elétrica é convertida exclusivamente em energia térmica (a mais degradadas das modalidade de energia ... a mais "vagabunda", "indesejável", "inútil" etc.), essa potência passa a ser denominada potência dissipada no resistor.
Desse modo, podemos escrever: P = U. I = (R.I). I = R. I^2
Lembre-se disso: para calcular a potência dissipada por resistores podemos usar das expressões P = U.i ou P = R.I^2.
Ö Você poderia deduzir uma terceira expressão para o cálculo da potência dissipada em resistor? Tente, e eis uma dica: na expressão P = U.I, deixe o U quieto e substitua o I por U/R.
Vamos checar o entendimento disso:
a) Uma máquina converte 1000 joules de energia térmica em energia elétrica a cada 2 segundos. Qual sua potência?
b) Um resistor submetido à tensão de 10V é atravessado por corrente elétrica de intensidade 0,5A. Qual sua resistência? Que potência ele dissipa?
c) Um resistor de resistência 100 ohms é percorrido por corrente d.c. de 200 mA. Que tensão elétrica ele suporta? Que potência ele dissipa?
É importante e indispensável que a energia térmica produzida num resistor seja transferida para o meio ambiente sob a forma de calor. Ora, essa transferência irá depender, entre outros fatores, da superfície do corpo do resistor. Quanto maior for a área dessa superfície mais favorável será essa transferência. Um resistor de tamanho pequeno (área pequena) não poderá dissipar (perder energia térmica para o ambiente sob a forma de calor) calor com rapidez adequada, quando percorrido por corrente muito intensa. Ele irá se aquecer em demasia o que o levará à destruição total.
A cada finalidade, prevendo-se as possíveis intensidades de corrente que o atravessarão, deve-se adotar um resistor de tamanho adequado (potência adequada) para seu correto funcionamento. Quanto maior o tamanho físico de um resistor maior será a potência que pode dissipar (sem usar outros artifícios).
A ilustração abaixo mostra resistores de tamanhos diferentes:
Quanto mais habilitado você estiver com esse aparelho de medição, mais poderá testar circuitos, entendendo melhor como funcionam, como localizar e corrigir falhas.
Tópicos
O que fazem os medidores? Multímetros digitais Multímetros analógicos Práticas com medidas
O que fazem os medidores?
Um medidor é um instrumento de medição. O resultado de uma medição é uma medida. Não há cunho científico onde não houver medida. Em Eletrônica, os amperômetros medem intensidades de corrente, os voltômetros medem a diferença de potencial (tensão) entre dois pontos e os ohmômetros medem as resistências elétricas dos condutores. Cometendo erros de nomenclatura, porém já consagrados pelo uso, tais aparelhos são mais conhecidos por: amperímetro, voltímetro e ohmímetro. [Nota: O Sistema Internacional de Unidades, no trecho dedicado á nomenclatura, indica: aparelhos de medida direta são grafados com terminação em "ímetro" (tal como o paquímetro) e os de medida indireta são grafados com terminação "ômetro" (tais como o cronômetro, odômetro, amperômetro, voltômetro etc.). Os técnicos em eletricidade e eletrônica não 'falam' cronímetro ou odímetro, mas dão-se por satisfeitos com amperímetro, voltímetro etc. ]
Um 'multímetro' ou multiteste incorpora todas essas funções de medidores e possivelmente outras mais, num só equipamento.
Antes de entrarmos em detalhes no manuseio dos multímetros, é importante para você ter uma idéia clara de como os medidores são conectados ao circuito sob inspeção.
- A ilustração abaixo mostra um circuito em duas situações, A antes e B depois de se ligar um amperímetro:
Para se medir a intensidade de corrente que circula por um dado componente ou num trecho de circuito, tal circuito deve ser "aberto", "cortado", "interrompido" para poder intercalar o amperímetro em série.
Toda a corrente que passa pelo componente ou no trecho em questão deve passar também através do medidor. Na ilustração acima, não importa se o amperímetro é inserido na posição indicada, entre R1 e R2 ou entre R2 e a fonte de tensão.
A introdução do amperímetro no circuito implica na introdução de uma nova resistência (a resistência interna do próprio aparelho)que afeta a resistência total e conseqüentemente a intensidade de corrente. Assim, para a leitura seja confiável é necessário que a resistência própria do medidor seja a mais baixa possível.
Um bom amperímetro deve ter resistência interna praticamente nula!
- A ilustração a seguir mostra um circuito em duas situações, A antes e C depois de se ligar um voltímetro:
O ôhmímetro não deve ser usado com o circuito conectado à fonte de alimentação. Ele não trabalha da mesma maneira que voltímetro e amperímetro. Esses dois usam a fonte de alimentação do circuito para suas leituras; o ôhmímetro não, ele tem sua própria fonte de tensão.
Além disso, o componente cuja resistência está sob medição deve ser retirado do circuito. Na ilustração, o resistor R2 foi retirado para uma perfeita medição do valor de sua resistência. Na prática não é necessário dessoldar seus dois terminais, basta soltar um deles.
A fonte de tensão interna do ohmímetro faz circular uma pequena intensidade de corrente pelo componente em teste e avalia a queda de tensão sobre ele; em função dessa tensão o medidor fornece, como leitura, a resistência do componente.
A maioria dos ohmímetro têm, em seu interior, um fusível para protegê-lo contra "abusos" e falhas do operador.
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Multímetros digitais
Multímetros digitais são projetados por engenheiros eletrônicos e produzidos em massa. Até mesmo os modelos mais baratos podem incluir características que você, iniciante, provavelmente não as usará.
Tais medidores dão, como saída, uma exibição numérica normalmente através das propriedades dos mostradores de cristais líquidos.
A ilustração a seguir mostra dois modelos de multímetro digitais. O da esquerda, um típico, tem suas funções e alcances selecionadas mediante uma chave (ligada a um grande botão no meio do aparelho). O da direita, mais sofisticado,
não é necessário selecionar nenhum alcance, apenas a função. Ele, automaticamente seleciona um alcance adequado.
Comentemos o primeiro modelo. Mediante o acionamento do botão central, que pode assumir diversas posições, você tem que escolher aquela que convém para a adequada medição. Se esse botão foi dirigido para o setor V= e aponta para a faixa dos 20V (como na ilustração) então, 20V é a tensão máxima que pode ser medida. Para os circuitos experimentais com os quais trabalharemos essa é a seleção indicada para medidas de tensões. Em algumas situações poderemos utilizar o alcance 2V ou ainda 200 mV.
As faixas de tensões para fontes de polaridade fixa (pilhas, baterias e fontes de alimentação) estão no setor indicado com V=. Nossos projetos iniciais trabalharão com esse tipo de alimentação.
A maioria dos multímetros modernos é digital; os tipos analógicos tradicionais são destinados a ficar obsoletos.
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Práticas com medidas
1. Medidas de tensão:
Construa o circuito mostrado abaixo usando a matriz de contatos e quatro resistores de 10 kΩ.
Usando o multímetro digital como voltímetro, meça a tensão fornecida pela fonte de alimentação e a seguir as tensões (d.d.p) entre os pontos [A e B] e [A e C].
Que você observa com relação a esses resultados?
Os quatro resistores estão associados em série e fazem um arranjo conhecido como divisor de tensão. A tensão total é compartilhada (dividida) entre os quatro resistores e, a menos da tolerância, cada resistor recebe parcelas iguais (pois têm valores nominais iguais).
Nota: O próximo capítulo (Teoria III) dará detalhes dos divisores de tensão.
Modifique o circuito, substituindo um ou mais resistores de 10 kW por outros de 1 kW ou 100 kW. Refaça as leituras de tensão.
Os resultados são os esperados?
A ilustração a seguir mostra um circuito sensor de luz construído de modo semelhante:
O circuito usa um LDR (resistor dependente da luz) e um resistor de 10 kΩ em série, constituindo também um divisor de tensão.
A resistência imposta pelo LDR é afetada pela luz que incide sobre sua face
sensível. Na escuridão essa resistência é bem alta, 1 MΩ ou mais. Sob iluminação (quando então a energia luminosa aumenta o número de portadores de carga disponível para o fluxo de corrente) a resistência diminui sensivelmente, podendo mesmo chegar abaixo dos 100 Ω.
Conecte as pontas de prova de tensão sobre o resistor de 10 kΩ , como se ilustra. A seguir, cubra com a mão a superfície sensível do LDR.
A tensão lida aumenta ou diminui?
2. Medidas de resistência
