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notícia Noções Básicas de Eletricidade: Resistência, Indutância e Capacitância

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Noções Básicas de Eletricidade: Resistência, Indutância e Capacitância.

 

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Circuitos eletrônicos são parte integrante de quase todos os avanços tecnológicos que estão sendo feitos em nossas vidas hoje. Televisão, rádio, telefones e computadores imediatamente vêm à mente, mas eletrônicos também são usados em automóveis, utensílios de cozinha, equipamentos médicos e controles industriais. No coração desses dispositivos estão os componentes ativos, ou componentes do circuito que controlam eletronicamente o fluxo de elétrons, como os semicondutores. No entanto, esses dispositivos não poderiam funcionar sem componentes passivos muito mais simples que precediam os semicondutores por muitas décadas. Ao contrário dos componentes ativos, os componentes passivos, como resistores, capacitores e indutores, não podem controlar o fluxo de elétrons com sinais eletrônicos.

 


Resistência


Como o próprio nome indica, um resistor é um componente eletrônico que resiste ao fluxo de corrente elétrica em um circuito.
Em metais como prata ou cobre , que têm alta condutividade elétrica e, portanto, baixa resistividade, os elétrons podem pular livremente de um átomo para o próximo, com pouca resistência.

A resistência elétrica de um componente do circuito é definida como a relação entre a tensão aplicada e a corrente elétrica que flui através dele, de acordo com a HyperPhysics , um site de recursos físicos hospedado pelo departamento de física e astronomia da Universidade Estadual da Geórgia. A unidade padrão de resistência é o ohm, que leva o nome do físico alemão Georg Simon Ohm . É definido como a resistência em um circuito com uma corrente de 1 ampere a 1 volt. A resistência pode ser calculada usando a lei de Ohm, que afirma que a resistência é igual à tensão dividida pela corrente, ou R = V / I (mais comumente escrita como V = IR), onde R é resistência, V é tensão e I é corrente.


Os resistores são geralmente classificados como fixos ou variáveis. Os resistores de valor fixo são componentes passivos simples que sempre têm a mesma resistência dentro dos limites de corrente e tensão prescritos. Eles estão disponíveis em uma ampla gama de valores de resistência, de menos de 1 ohm até vários milhões de ohms.
Os resistores variáveis são dispositivos eletromecânicos simples, como controles de volume e interruptores dimmer, que alteram o comprimento efetivo ou a temperatura efetiva de um resistor quando você gira um botão ou move um controle deslizante. 


Indutância


Um indutor é um componente eletrônico que consiste de uma bobina de fio com uma corrente elétrica que passa por ele, criando um campo magnético. A unidade de indutância é o Henry (H), em homenagem a Joseph Henry , um físico americano que descobriu a indutância de forma independente ao mesmo tempo que o físico inglês Michael Faraday . Um Henry é a quantidade de indutância necessária para induzir 1 volt de força eletromotriz (a pressão elétrica de uma fonte de energia) quando a corrente está mudando a 1 ampere por segundo.


Uma aplicação importante de indutores em circuitos ativos é que eles tendem a bloquear sinais de alta freqüência enquanto deixam passar oscilações de baixa frequência. Note que esta é a função oposta dos capacitores. Combinar os dois componentes em um circuito pode seletivamente filtrar ou gerar oscilações de quase qualquer freqüência desejada.


Com o advento dos circuitos integrados, como os microchips, os indutores estão se tornando menos comuns, porque as bobinas tridimensionais são extremamente difíceis de fabricar em circuitos impressos 2D. Por essa razão, microcircuitos são projetados sem indutores e usam capacitores para alcançar essencialmente os mesmos resultados, de acordo com Michael Dubson, professor de física da Universidade do Colorado em Boulder.


Capacitância


Capacitância é a capacidade de um dispositivo para armazenar carga elétrica e, como tal, o componente eletrônico que armazena a carga elétrica é chamado de capacitor. O exemplo mais antigo de um capacitor é o frasco de Leyden . Este dispositivo foi inventado para armazenar uma carga elétrica estática na folha condutora que revestiu o interior e o exterior de um frasco de vidro.
O capacitor mais simples consiste em duas placas condutoras planas separadas por um pequeno espaço. A diferença de potencial, ou tensão, entre as placas é proporcional à diferença na quantidade de carga nas placas. Isso é expresso como Q = CV, onde Q é carga, V é tensão e C é capacitância.


A capacitância de um capacitor é a quantidade de carga que ele pode armazenar por unidade de tensão. A unidade para medir a capacitância é o farad (F), nomeado para Faraday, e é definida como a capacidade de armazenar 1 coulomb de carga com um potencial aplicado de 1 volt. Um coulomb (C) é a quantidade de carga transferida por uma corrente de 1 ampere em 1 segundo.
Para maximizar a eficiência, as placas do capacitor são empilhadas em camadas ou enroladas em bobinas com um espaço de ar muito pequeno entre elas. Materiais dielétricos - materiais isolantes que bloqueiam parcialmente o campo elétrico entre as placas - são freqüentemente usados dentro do entreferro. Isso permite que as placas armazenem mais carga sem arco e curto-circuito.
Os capacitores são freqüentemente encontrados em circuitos eletrônicos ativos que usam sinais elétricos oscilantes, como aqueles em rádios e equipamentos de áudio. Eles podem carregar e descarregar quase que instantaneamente, o que permite que eles sejam usados para produzir ou filtrar certas freqüências em circuitos. Um sinal oscilante pode carregar uma placa do capacitor enquanto a outra placa descarrega, e então quando a corrente é invertida, ela carregará a outra placa enquanto a primeira placa descarrega.


Em geral, freqüências mais altas podem passar pelo capacitor, enquanto freqüências mais baixas são bloqueadas. O tamanho do capacitor determina a freqüência de corte para a qual os sinais são bloqueados ou permitidos passar. Capacitores em combinação podem ser usados para filtrar freqüências selecionadas dentro de um intervalo especificado.
Os supercapacitores são fabricados usando nanotecnologia para criar camadas super finas de materiais, como o grafeno , para alcançar capacidades que são 10 a 100 vezes superiores às dos capacitores convencionais do mesmo tamanho; mas eles têm tempos de resposta muito mais lentos que os capacitores dielétricos convencionais, então eles não podem ser usados em circuitos ativos. Por outro lado, às vezes eles podem ser usados como fonte de energia em certos aplicativos, como em chips de memória de computador, para evitar a perda de dados quando a energia principal é cortada.


Os capacitores também são componentes críticos dos dispositivos de temporização, como os desenvolvidos pela SiTime , uma empresa com sede na Califórnia. Esses dispositivos são usados em uma ampla variedade de aplicações, desde telefones celulares até trens de alta velocidade e comércio no mercado de ações. Conhecido como MEMS (sistemas microeletromecânicos), o minúsculo dispositivo de temporização conta com capacitores para funcionar adequadamente. "Se o ressonador [o componente oscilante dentro do dispositivo de temporização] não tiver o capacitor e a capacitância de carga corretos, o circuito de temporização não iniciará de forma confiável e, em alguns casos, parará de oscilar completamente", disse Piyush Sevalia, executivo vice-presidente de marketing da SiTime.

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Editado: por SystSoftPcCelTv
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