A eletrônica analógica é a área que estuda o desempenho de componentes eletrônicos e circuitos analógicos, como por exemplo: resistores, capacitores, transistores, cristais, circuitos integrados entre outros. Também se estuda o comportamento de sinais elétricos, por exemplo: radiofrequência, Bluetooth e Wireless. Outra definição é que esse é o ramo da eletrônica que estuda o comportamento e características físicas de grandezas como temperatura, peso, tensão e corrente, de forma paralela a referenciais elétricos.
Podemos pensar que a origem da eletrônica analógica se derivou da necessidade, ao passar do tempo, de controlar certas grandezas para que se possa utilizá-las ou convertê-las em valores reais ou vice-versa.
Um exemplo que podemos notar em nosso cotidiano é o microfone e a caixa de som. Afinal, tanto a nossa voz como os nossos ouvidos são grandezas analógicas, e por meio desses equipamentos conseguimos captar as oscilações existentes na voz ao cantar e transmiti-las. A eletrônica analógica entra para identificar um som baixo, quando a corrente enviada é menor, quando o som é alto a corrente será maior, ou seja, existem variações de potências que são analisadas para serem transformadas no som que escutamos.
Depois de entendermos melhor o significado de eletrônica analógica, vamos dissertar sobre os principais componentes que constituem essa área da ciência.
Resistores
A principal função dos resistores é limitar o fluxo de cargas elétricas através da conversão da energia elétrica em energia térmica, isso é aplicado na possibilidade de redução de corrente elétrica. Eles são feitos de materiais dielétricos de grande resistência elétrica. Quando um resistor tem sua resistência elétrica sendo variada com a temperatura, ele se chama termorresistor. Também existem os fotorresistores, que tem sua resistência elétrica variada conforme são iluminados.
Porém, os resistores mais usuais são os resistores ôhmicos, que possuem resistência fixa. Estes resistores ôhmicos possuem uma vasta variedade de valores e graus de precisão, e por isso, existe uma classificação chamada de “código de cores de resistores”, usada para identificar o valor de um resistor. Podemos observar que as duas primeiras faixas servem para indicar os primeiros dígitos do valor da resistência, a terceira vai indicar qual é o múltiplo utilizado e na última temos a indicação da tolerância.
Os resistores ôhmicos vão obedecer a Primeira Lei de Ohm, onde temos que a razão entre a diferença de potencial e a corrente elétrica é constante e equivalente à resistência elétrica. A fórmula usada para representar isso matematicamente é:
Fórmula 1 – Fórmula da primeira Lei de Ohm
Podemos conectar os resistores de diversas maneiras para obtermos diferentes valores, as duas mais populares são as associações em série e paralelo, quando as duas estão juntas, dizemos que é uma associação mista. Para a associação em série, os resistores precisam ser ligados em sequência, assim teremos uma resistência equivalente sendo igual à soma das resistências individuais e a corrente vai ser igual em todos os resistores. Na associação em paralelo, os resistores vão ser montados de maneira que a corrente passante por eles seja dividida, então a tensão será igual em todos os componentes e a resistência equivalente será sempre menor que a menor das resistências individuais.
Fórmula 2 – Cálculo da resistência equivalente em associação em série
Fórmula 3 – Cálculo da resistência equivalente em associação em paralelo
Quando temos apenas dois resistores em paralelo, podemos utilizar a Fórmula 4 para calcular a resistência equivalente, esse jeito de se calcular é conhecido como “produto pela soma”.
Fórmula 4 – Cálculo da resistência equivalente em associação em paralelo por produto pela soma
Diodos
O diodo é um componente eletrônico semicondutor com dois terminais capaz de realizar a passagem de corrente elétrica, porém em apenas um sentido. Então, se conectado errado não teremos passagem de corrente elétrica, o diodo funciona como um circuito aberto. O diodo mais comum no nosso dia a dia é o LED, ou seja, a tela de nossos celulares, monitores ou até mesmo televisões são compostas por milhares de LEDs, e consequentemente diodos, nesse caso diodos emissores de luz.
Podemos descobrir qual é o terminal corrente através de um símbolo esquemático que nos mostra sua polaridade. A corrente elétrica sempre irá fluir do ânodo para o cátodo, a seta representa a direção em que a corrente flui.
O real funcionamento de um diodo é feito da junção PN, que é a estrutura básica para os semicondutores. Por não ser um componente ideal, observamos uma queda de tensão por volta de 0,7 V (diodos de silício) e 0,3 V (diodos de germânio), isso é consequência da dissipação em forma de calor da corrente fluindo através do próprio diodo.
Os diodos mais conhecidos são:
- Diodo retificador: conseguem transformar uma corrente elétrica alternada em uma corrente elétrica contínua;
- Diodo Schottky: consegue atuar em maior velocidade que os demais diodos comuns, possibilitando a realização de condução de energia em níveis baixos de tensão. Possui também uma corrente de fuga menor em relação a outros modelos;
- Diodo Emissor de Luz (LED): Possivelmente o diodo mais popular entre todos, presente em diversos dispositivos eletrônicos nas telas. Sua função é emitir luz;
- Diodo Túnel: Se parece muito com os diodos comuns, com a exceção de conseguir atuar em circuitos com alta frequência de ordem de 1Ghz, então costuma ser encontrado em osciladores de alta frequência;
- Diodo Zener: Nasceu da tentativa de se projetar um diodo comum operando de maneira inversamente polarizada, por isso é conhecido como diodo de condução reversa. Então, de acordo como o diodo é polarizado pode agir de forma direta ou inversa, quando é polarizado com tensão mínima consegue conduzir eletricidade;
- Fotodiodo: O fotodiodo é sensível à luz, então esse diodo irá atuar como um receptor de luz capaz de converter fótons em eletricidade. Encontrado principalmente em infravermelhos, raio-X e captores de raios ultravioleta.
Capacitor
A principal função dos capacitores é armazenar cargas elétricas em seu interior, e durante o seu descarregamento eles podem fornecer grandes quantidades de carga elétrica para um circuito. Durante o processo de armazenamento de cargas elétricas, nos deparamos com um pequeno tempo de espera para ser carregado completamente, o que nos leva a uma das possíveis utilizações do capacitor, um temporizador. Quando acontece a descarga, esse processo geralmente acontece de forma rápida o que nos leva a outra possível utilização de um capacitor, dispositivos eletrônicos que precisam de grandes intensidades de corrente elétrica. Além da possibilidade de transformar correntes alternadas em correntes contínuas, configuração utilizada em eletrodomésticos.
Para produzir um capacitor, precisamos apenas de duas placas condutoras paralelas (armadura), que podem ou não estarem em um meio muito dielétrico. E devido a isso, temos uma vasta variedade de capacitores, e eles se diferenciam tanto no formato como no dielétrico. O meio em que está inserido entre as placas de um capacitor também influencia diretamente na sua capacidade de armazenar as cargas elétricas, por exemplo, os meios altamente resistivos (altas constantes eletrostáticas), são os mais indicados para se implementar um capacitor.
Entre os principais tipos de capacitores temos:
- Capacitores eletrolíticos: são feitos de finas camadas de alumínio envolvidas em óxido de alumínio e mergulhadas em eletrólitos líquidos;
- Capacitores de poliéster: se caracterizam por serem compactos e sua formação se dá por folhas de poliéster e alumínio;
- Capacitores de tântalo: possuem uma vida útil maior e seu dielétrico é óxido de tântalo;
- Capacitores de óleo: eles foram o primeiro tipo de capacitor, porém com o avanço na área deixaram de ser utilizados por não serem confiáveis nem práticos;
- Capacitores variáveis: esses capacitores possuem válvulas que os permitem controlar a distância entre as placas ou a área de contato. Presente em televisores antigos;
- Capacitores cerâmicos: são feitos em formato de disco, o meio de suas placas condutores pode ser papel, vidro ou ar.
A capacitância é a grandeza física capaz de medir a quantidade de cargas que podem ser armazenadas em um capacitor em uma determinada diferença de potencial elétrico, ou seja, se temos uma capacitância elevada, iremos ter um capacitor com maior capacidade de armazenamento.
A fórmula dessa grandeza é relacionada com a carga elétrica observada, dada em coulomb (C), e o potencial elétrico, em volt (V). Então a capacitância é dada por coulomb por volt, mais conhecida como farad no Sistema Internacional de Unidades (SI).
Fórmula 5 – Fórmula da Capacitância
Como citamos acima, o meio onde estão inseridas (n), a área das armaduras (A) e a distância (d) entre elas, são fatores que podem ser utilizados também para determinarmos a capacitância. No vácuo, podemos utilizar a Fórmula 6, para conseguirmos realizar os cálculos citados, para outros meios, devemos trocar o valor da rigidez dielétrica na fórmula, que é o limite de tensão que o meio dielétrico escolhido precisa ser submetido para ser um meio condutor.
Fórmula 6 – Fórmula da Capacitância em relação ao meio e as armaduras
Referências Bibliográficas
HELERBROCK, Rafael. Resistores. Brasil Escola, Ano da Publicação. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/resistores.htm. Acesso em: 07 dez. 2022.
ALVES, Pedro. Diodo – O que é e qual a sua aplicação? Manual da Eletrônica, Ano da Publicação. Disponível em: https://www.manualdaeletronica.com.br/diodo-o-que-e-qual-a-sua-aplicacao/. Acesso em: 08 dez. 2022.
SANTOS, Guilherme. Diodos: Guia Prático Sobre Aplicações e Tipos. Automação Industrial, Ano da Publicação. Disponível em: https://www.automacaoindustrial.info/diodo/. Acesso em: 08 dez. 2022.
HELERBROCK, Rafael. Capacitores. Brasil Escola, Ano da Publicação. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/capacitores.htm. Acesso em: 08 dez. 2022.
HELERBROCK, Rafael. Capacitores. Mundo Educação, Ano da Publicação. Disponível em: https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/capacitores.htm. Acesso em: 08 dez. 2022.
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