Conceitos básicos de eletrônica

Neste tópico, exploraremos a tensão, corrente, potência e frequência, conceitos básicos da eletrônica e pilares essenciais para entendermos como a eletricidade se comporta e como é aplicada em uma variedade de contextos. 

O que é tensão? Conceitos básicos de eletrônica

Tensão, também conhecida como diferença de potencial elétrico, é uma medida da energia potencial por unidade de carga elétrica em um ponto específico de um circuito elétrico. Em termos mais simples, a tensão representa a força ou pressão que impulsiona os elétrons através de um circuito.

A unidade de medida da tensão no Sistema Internacional (SI) é o volt (V), em homenagem ao físico italiano Alessandro Volta. Quando um circuito elétrico é conectado a uma fonte de tensão, como uma bateria ou uma tomada de parede, essa fonte exerce uma força sobre os elétrons, fazendo com que eles se movam através do circuito.

A tensão pode ser comparada à pressão em um sistema hidráulico. Assim como a pressão em um cano de água faz a água fluir, a tensão em um circuito elétrico faz os elétrons se moverem. Quanto maior a diferença de potencial entre dois pontos em um circuito, maior será a tensão e mais energia será disponibilizada para impulsionar os elétrons através desse circuito.

Na animação a seguir, apresentamos quatro circuitos, cada um composto por uma fonte de tensão e um resistor de 1kΩ. É possível notar que à medida que aumentamos o valor da tensão aplicada, intensificamos a força sobre os elétrons, resultando em um aumento da velocidade de seu movimento.

Em resumo, a tensão é uma medida da energia por unidade de carga elétrica e é responsável por criar o movimento dos elétrons em um circuito elétrico.

Agora que apresentamos o que é uma tensão, vamos seguir com outros conceitos básicos de eletrônica!

O que é corrente? 

Corrente elétrica é o fluxo ordenado de elétrons através de um condutor, como um fio metálico, em um circuito elétrico fechado. Em termos simples, é a taxa na qual as cargas elétricas se movem através de um material condutor.

A corrente elétrica pode ser comparada ao fluxo de água em um cano. Assim como a água flui através de um cano devido à diferença de pressão, os elétrons fluem através de um condutor devido à diferença de potencial elétrico, ou tensão, aplicada ao circuito.

Na animação a seguir, apresentamos dois circuitos, cada um composto por uma fonte de tensão e um resistor de 1kΩ. No circuito com uma corrente de 5mA, é perceptível que os elétrons se movem mais lentamente em comparação com o circuito que apresenta uma corrente de 10mA.

A unidade de medida da corrente elétrica no Sistema Internacional (SI) é o ampere (A). Um ampere é definido como um fluxo de uma carga de um coulomb por segundo. Isso significa que uma corrente de 1 ampere indica que uma carga de 1 coulomb está passando por um ponto específico do circuito a cada segundo.

A corrente elétrica pode ser de dois tipos:

• Corrente Contínua (DC): Neste tipo de corrente, os elétrons fluem em uma única direção constante. É comumente encontrado em baterias e pilhas, bem como em fontes de alimentação DC.
• Corrente Alternada (AC): Neste tipo de corrente, os elétrons alternam sua direção de fluxo periodicamente. É o tipo de corrente encontrada nas tomadas de parede e é amplamente utilizado em sistemas de distribuição de energia elétrica.

Na animação abaixo, são apresentados dois circuitos: o primeiro com corrente contínua e o segundo com corrente alternada. No primeiro circuito, os elétrons movem-se em apenas uma direção, enquanto no segundo circuito, os elétrons movem-se em ambas as direções.

Em resumo, a corrente elétrica é o movimento ordenado de cargas elétricas através de um condutor e é essencial para o funcionamento de circuitos elétricos e eletrônicos.

O que é potência? 

Potência elétrica é a taxa na qual a energia elétrica é transferida ou consumida em um circuito elétrico. Em outras palavras, é a quantidade de energia elétrica convertida ou dissipada por unidade de tempo.

A unidade de medida da potência no Sistema Internacional (SI) é o watt (W), em homenagem ao inventor James Watt. Um watt é definido como a transferência de energia de um joule por segundo. Isso significa que uma potência de 1 watt indica que 1 joule de energia está sendo transferido ou consumido a cada segundo.

A potência elétrica pode ser calculada usando a seguinte fórmula:

P = V × I

onde:

• P é a potência em watts (W),
• V é a tensão em volts (V),
• I é a corrente em ampères (A).

Esta é conhecida como a Lei de Joule, que descreve a relação entre tensão, corrente e potência em um circuito elétrico. De acordo com essa lei, a potência é igual ao produto da tensão pela corrente.

Na animação abaixo, são apresentados dois circuitos: o primeiro com uma fonte de 5V e o segundo com uma fonte de 10V. É perceptível que a corrente no primeiro circuito é de 5mA, enquanto no segundo circuito a corrente é de 10mA. Como resultado, a potência consumida no resistor do primeiro circuito é de 25mW (5V x 5mA), enquanto no segundo circuito a potência consumida é de 100mW (10V x 10mA).

A potência elétrica é um conceito importante em eletricidade, pois indica a quantidade de trabalho realizado por um dispositivo elétrico ou a quantidade de energia consumida por uma carga em um determinado período de tempo. É utilizada em diversas aplicações, desde calcular a potência de dispositivos domésticos até dimensionar sistemas de geração e distribuição de energia elétrica.

O que é frequência? Conceitos básicos de eletrônica!

Frequência é uma medida da quantidade de ciclos completos que ocorrem em um período de tempo específico em um fenômeno periódico, como uma onda ou um sinal. No contexto da eletrônica, a frequência geralmente se refere à frequência de um sinal elétrico ou de uma onda, e é medida em hertz (Hz), onde 1 hertz equivale a um ciclo por segundo.

A frequência é uma característica fundamental de ondas periódicas e está diretamente relacionada ao período da onda, que é o tempo necessário para um ciclo completo. Essencialmente, quanto maior a frequência de um sinal elétrico, mais ciclos ocorrem em um determinado período de tempo e, consequentemente, maior é a taxa de variação desse sinal ao longo do tempo.

Em aplicações eletrônicas, a frequência é uma medida para determinar o comportamento de sinais, como sinais de áudio, sinais de rádio, sinais de comunicação digital e outros. Por exemplo, na transmissão de rádio FM, a frequência determina a posição do sinal na faixa de frequência e, portanto, a estação de rádio sintonizada.

Além disso, a frequência está intimamente ligada ao conceito de período e ao inverso da frequência, conhecido como período, é o tempo necessário para um ciclo completo da onda. Portanto, a frequência e o período são reciprocamente relacionados, ou seja, quanto maior a frequência, menor é o período, e vice-versa.

Em resumo, a frequência é uma medida da taxa de ciclos de um fenômeno periódico e desempenha um papel fundamental em uma ampla variedade de aplicações eletrônicas.