quinta-feira, 28 de abril de 2016

Analise de Circuitos I - Resistores


Analise de Circuitos I - Resistores


Um resistor é um dispositivo elétrico muito utilizado em eletrônica, ora com a finalidade de transformar energia elétrica em energia térmica por meio do efeito joule, ora com a finalidade de limitar a corrente elétrica em um circuito.


Resistores são componentes que têm por finalidade oferecer uma oposição à passagem de corrente elétrica, através de seu material. A essa oposição damos o nome de resistência elétrica ou impedância, que possui como unidade o ohm. Causam uma queda de tensão em alguma parte de um circuito elétrico, porém jamais causam quedas de corrente elétrica, apesar de limitar a corrente. Isso significa que a corrente elétrica que entra em um terminal do resistor será exatamente a mesma que sai pelo outro terminal, porém há uma queda de tensão. 

Utilizando-se disso, é possível usar os resistores para controlar a corrente elétrica sobre os componentes desejados.


Os resistores podem ser fixos ou variáveis. Neste caso são chamados de potenciômetros ou reostatos. O valor nominal é alterado ao girar um eixo ou deslizar uma alavanca. Um resistor ideal é um componente com uma resistência elétrica que permanece constante independentemente da tensão ou corrente elétrica que circula pelo dispositivo. O valor de um resistor de carbono pode ser facilmente identificado de acordo com as cores que apresenta na cápsula que envolve o material resistivo, ou então usando um ohmímetro.

Alguns resistores são longos e finos, com o material resistivo colocado ao centro, e um terminal de metal ligado em cada extremidade. Este tipo de encapsulamento é chamado de encapsulamento axial. A fotografia a direita mostra os resistores em uma tira geralmente usados para a pré-formatação dos terminais. Resistores usados em computadores e outros dispositivos são tipicamente muito menores, freqüentemente são utilizadas tecnologia de montagem superficial (Surface-mount technology), ou SMT, esse tipo de resistor não tem "perna" de metal (terminal). Resistores de maiores potências são produzidos mais robustos para dissipar calor de maneira mais eficiente, mas eles seguem basicamente a mesma estrutura.


CODIFICAÇÃO DE CORES PARA RESISTORES DE 4 FAIXAS

É a codificação para os resistores mais facilmente encontrados no mercado. Em sua maioria são de pouca precisão, 5% ou 10% de tolerância, sendo que se pode encontrar alguns com 2% de tolerância.
Sua leitura baseia-se na posição espectral dos anéis, ou seja, na posição das faixas no corpo do resistor. A primeira faixa fica localizada mais próxima da extremidade do componente, seguida das demais conforme ilustração abaixo. Observe que a 4ª faixa encontra-se um pouco mais afastada das outras.


Cada cor terá um valor, dependendo da faixa onde se encontra, conforme tabela abaixo:




As 1ª e 2ª faixas, representam os números significativos no resistor, ou seja, os dois primeiros algarismos do valor da resistência.

A 3ª faixa representa o fator de multiplicação, e na maioria da vezes o número de zeros.

A 4ª faixa representa a faixa de tolerância na qual o componente está enquadrado.

OBS.:
As cores PRETO, OURO e PRATA nunca se encontram na primeira faixa
As cores PRETO até AZUL na terceira faixa representam o número de zero do valor

Ex.: LJ – acrescenta-se 3 zeros após as duas primeira faixas, A cor OURO na terceira faixa divide os dois primeiros números por 10

A cor PRATA na terceira faixa divide os dois primeiros números por 100

A 4ª faixa sem cor indica tolerância de 20%

Exemplos:

1) AM RX LJ PA
1ª faixa: amarelo 4
2ª faixa: roxo 7
3ª faixa: laranja × 103
4ª faixa: prata ± 10%
RNOM = 47 × 103 = 47 × 1.000 = 47.000 Ω = 47 KΩ
Tolerância = ± 10%
Resultado: 47 KΩ ± 10%

2) MR PT VM OU
1ª faixa: marrom 1
2ª faixa: preto 0
3ª faixa: vermelho × 102
4ª faixa: ouro ± 5%
RNOM = 10 × 102 = 10 × 100 = 1.000 Ω = 1 KΩ
Tolerância = ± 5%
Resultado: 1 KΩ ± 5%

3) VM VM OU PA
1ª faixa: vermelho 2
2ª faixa: vermelho 2
3ª faixa: ouro × 10-1
4ª faixa: prata ± 10%
RNOM = 22 × 10-1 = 22 ÷ 10 = 2,2 Ω = 2R2 Ω
Tolerância = ± 10%
Resultado: 2,2 Ω ± 10%

4) AZ CZ PA OU
1ª faixa: azul 6
2ª faixa: cinza 8
3ª faixa: prata × 10-2
4ª faixa: ouro ± 5%
RNOM = 68 × 10-2 = 68 ÷ 100 = 0,68 Ω = 0R68 Ω
Tolerância = ± 5%
Resultado: 0,68 Ω ± 5%





CODIFICAÇÃO DE CORES PARA RESISTORES DE 5 FAIXAS

É a codificação para os resistores chamados de precisão (1% ou 2% de tolerância).

Sua leitura baseia-se na posição espectral dos anéis, ou seja, na posição das faixa no corpo do resistor. A primeira faixa fica localizada mais próxima da extremidade do componente, seguida das demais conforme ilustração abaixo Observe que a 5ª faixa encontra-se um pouco afastada das outras.




As 1ª, 2ª e 3ª faixas, representam os números significativos no resistor, ou seja, os dois primeiros algarismos do valor da resistência.
A 4ª faixa representa o fator de multiplicação, e na maioria da vezes o número de zeros.
A 5ª faixa representa a faixa de tolerância na qual o componente está enquadrado.
OBS.:
As cores PRETO, OURO e PRATA nunca se encontram na primeira faixa;
As cores PRETO até VERDE na quarta faixa representam o número de zero do valor
Ex.: LJ – acrescenta-se 3 zeros após as três primeira faixas;
A cor OURO na quarta faixa divide os três primeiros números por 10;
A cor PRATA na quarta faixa divide os três primeiros números por 100

Exemplos:

1) VM CZ PT MR MR
1ª faixa: vermelho 2
2ª faixa: cinza 8
3ª faixa: preto 0
4ª faixa: marrom × 101
5ª faixa: marrom ± 1%
RNOM = 280 × 101 = 280 × 10 = 2.800 Ω = 2,8KΩ = 2K8Ω
Tolerância = ± 1%
Resultado: 2,8KΩ ± 1%

2) MR PT RX MR MR
1ª faixa: marrom 1
2ª faixa: preto 0
3ª faixa: roxo 7
4ª faixa: marrom × 101
5ª faixa: marrom ± 1%
RNOM = 107 × 101 = 107 × 10 = 1.070 Ω = 1,07KΩ = 1K07Ω
Tolerância = ± 1%
Resultado: 1,07KΩ ± 1%

3) LJ AZ VD AM VM
1ª faixa: laranja 3
2ª faixa: azul 6
3ª faixa: verde 5
4ª faixa: amarelo × 104
5ª faixa: vermelho ± 2%
RNOM = 365 × 104 = 365 × 10.000 = 3.650.000 Ω = 3,65 MΩ = 3M65Ω
Tolerância = ± 2%
Resultado: 3M65Ω ± 2%

4) AZ AM BC PA MR
1ª faixa: azul 6
2ª faixa: amarelo 4
3ª faixa: branco 9
4ª faixa: prata × 10-2
5ª faixa: marrom ± 1%
RNOM = 649 × 10-2 = 649 ÷ 100 = 6,49 Ω = 6R49Ω
Tolerância = ± 1%
Resultado: 6,49Ω ± 1%



VALORES PADRONIZADOS PARA RESISTORES DE PELÍCULA

Como não é viável a fabricação de resistores de todos os valores, existem alguns valores padrões de resistência nominal RNOM, divididos em séries de tolerância, conforme tabelas abaixo.

Série: 5%, 10% e 20% de tolerância (4 faixas)

Ex.: 1Ω 12Ω 150Ω 1,8Ω 220Ω 2,7Ω 68Ω
Série: 2% e 5% de tolerância (4 faixas)

Ex.: 1,1Ω 13Ω 360KΩ 43MΩ 620Ω 7,5KΩ 91KΩ
Série: 1% de tolerância (5 faixas)

Ex.: 1,02Ω 16,5Ω 24,3Ω 365Ω 5,49KΩ 78,7KΩ 866KΩ 9,53MΩ
OBS.: A série de 20% são resistores que na quarta faixa não possuem 

cor. Estes tipos de resistores não são mais fabricados hoje em dia, podendo ser encontrados em equipamentos mais antigos.








A associação de resistores é muito comum em vários sistemas, quando queremos alcançar um nível de resistência em que somente um resistor não é suficiente. Qualquer associação de resistores será representado pelo Resistor Equivalente, que representa a resistência total dos resistores associados.

- Associação em série
Em uma associação em série de resistores, o resistor equivalente é igual à soma de todos os resistores que compôem a associação. A resistência equivalente de uma associação em série sempre será maior que o resistor de maior resistência da associação. Veja porque:

- A corrente elétrica que passa em cada resistor da associação é sempre a mesma: i = i1 = i2 = i3 = i4 ..
- A tensão no gerador elétrico é igual à soma de todas as tensões dos resistores: V = V1 + V2 + V3 + V4 ..

- A equação que calcula a tensão em um ponto do circuito é: V = R . i , então teremos a equação final:

Req . i = R1 . i1 + R2 . i2 + R3 . i3 + R4 . i4 ...



Como todas as correntes são iguais, podemos eliminar esses números da equação, que é encontrado em todos os termos:

Req = R1 + R2 + R3 + R4 ..




- Associação em paralelo

Em uma associação em paralelo de resistores, a tensão em todos os resistores é igual, e a soma das correntes que atravessam os resistores é igual à resistência do resistor equivalente (no que nos resistores em série, se somava as tensões (V), agora o que se soma é a intensidade (i)).

A resistência equivalente de uma associação em paralelo sempre será menor que o resistor de menor resistência da associação.



- Tensões iguais: V = V1 = V2 = V3 = V4 ...

- Corrente no resistor equivalente é igual à soma das correntes dos resistores: i = i1 + i2 + i3 + i4 ..

- A equação que calcula a corrente em um ponto do circuito é: i = V / 

R , logo

V / Req = (V1 / R1) + (V2 / R2) + (V3 / R3) + (V4 / R4) ..



Como toda as tensões são iguais, podemos eliminá-las de todos os termos da equação:

1 / Req = (1 / R1) + (1 / R2) + (1 / R3) + (1 / R4) ..

Quando se trabalha com apenas dois resistores em paralelo, podemos utilizar a equação abaixo:

Req = (R1 . R2) / (R1 + R2)



Associação Mista
Em um mesmo circuito podem ser encontrados resistores em série e resistores em paralelo. Para calcular a resistência total do circuito, deve-se primeiro calcular a resistência equivalente dos resistores em paralelo, e em posse desse valor, considerá-lo como se fosse mais um resistor em série.







Lei de Ohms - Relação entre Tensão, Corrente e Resistência

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