Tensão, Corrente e Resistência

Ao entrar no mundo da eletrônica, seja você um maker ou estudante, você vai se deparar com certos termos na literatura, em fóruns, grupos em redes sociais, entre outros meios que temos hoje para aprender. Tensão, corrente e resistência são três desses termos que você precisa ter a clareza de seus significados e implicações.

Vou tentar ser o mais objetivo possível e por isso não passaremos pelos tópicos como carga elétrica e as equações que regem toda está área da eletrônica. No entanto é preciso que você se familiarize com esses conceitos, pois formam a base para um aprendizado mais claro para outros assuntos dentro do vasto mundo da eletrônica.

A tensão e a corrente elétrica são conhecidos popularmente como voltagem e amperagem, respectivamente. Neste post vou usar os termos adequados, tensão e corrente, pois, apesar de muito utilizados, voltagem e amperagem não estão formalmente corretos.

Tensão Elétrica

Quando estamos criando qualquer projeto eletrônico, por mais simples que seja, precisamos alimentar devidamente este projeto com uma fonte de energia. Esta fonte pode variar de tipo, forma, capacidade etc. Uma simples fonte pode ser a pilha AA de 1,5 VCC (volts em corrente contínua) ou mesmo uma fonte ATX que tem diversas saídas para alimentar a placa mãe do computador.

Possivelmente você já ouviu falar que, por definição, a tensão elétrica é a diferença de potencial entre dois pontos. Isso quer dizer que para saber a tensão em um ponto de um circuito precisamos de uma referência, ou seja, outro ponto do circuito para fazer a comparação.

Então se medirmos dois pontos em um circuito e eles apresentarem valores diferentes temos o valor da tensão referente àqueles pontos. Por este motivo quando utilizamos o multímetro para verificar se a tensão em determinado ponto do circuito está correta para a aplicação desejada, precisamos sempre utilizar duas ponteiras, comumente a vermelha e a preta.

Vamos observar a Figura 1. Nela temos uma bateria B1 e um conjunto de lâmpadas idênticas, L1, L2 e L3. No circuito L1 e L3 formam um conjunto em paralelo e L2 está em série com este conjunto. Temos também 3 voltímetros (aparelho que mede a tensão). Neste caso qual seria a tensão no ponto A?

Observe que cada voltímetro apresenta um valor. A tensão nos pontos de A para B está medindo 1,99 volts. Dos pontos B para C está medindo 3,99 volts. Já nos pontos A e C a medição é de 5,98 volts. A resposta para nossa pergunta seria então: depende. Depende do ponto de referência, B ou C.

Figura 1 – Medição da tensão.

Apesar desta dependência é comum considerar o negativo da bateria como referência principal, quando outra não é especificada.

Em circuitos de tensão contínua, discutida a seguir, geralmente usamos como referencial o GND (tratado também como terra ou polo negativo). Este ponto é a referência para o zero do circuito e a partir dele medimos outros pontos. Medimos a diferença de potencial entre o zero (GND) e o ponto que queremos saber o valor.

A unidade de medida da tensão é o volt (V) e a tensão pode ser contínua (VCC) ou alternada (VAC).

Tensão Contínua e Alternada

Os exemplos da pilha AA e da fonte ATX são especificamente de fontes de alimentação de tensão e corrente contínua (VCC), diferente da alimentação da tomada da nossa casa, que no Brasil pode variar dependendo do estado que você mora e pode ser 110 VCA (volts em corrente alternada) ou 220 VCA. Esses valores variam em alguns especificações de equipamentos sendo 120 VCA ou 240 VCA. Existe a possibilidade de se obter outros valores de tensão alternada mas não trataremos disso neste post.

Enquanto na tensão contínua temos um valor fixo com o passar do tempo a tensão alternada varia em forma senoidal.

Tensão Contínua

Na Figura 2 temos um osciloscópio, à direita, e um conjunto de 2 pilhas de 1,5 V cada uma, à esquerda. Como estamos falando das diferentes tensões neste post vamos dizer que cada pilha é de 1,5 VCC, pois fornecem tensão contínua. As pilhas estão em série e por isso o valor resultante é 3 VCC.

Observe que o osciloscópio mostra uma linha azul. Esta linha representa a leitura da tensão do conjunto de pilhas ao longo do tempo. Com isso confirmamos que é um valor constante e está sobre a marca de 3 VCC, exatamente no terceiro quadrado do centro para cima dos 10 VCC que o osciloscópio pode mostrar neste exemplo.

Figura 2- Tensão contínua.

Tensão Alternada

Vejamos agora a Figura 3. Nesta figura não usamos um conjunto de pilhas, mas sim um gerador de funções. Apensar de não ser uma fonte de alimentação para fins práticos, é possível com este equipamento simular um sinal que varia com o tempo, ou seja, ele fornece uma tensão alternada de acordo com alguns parâmetros.

Neste caso temos uma saída com frequência de 60 Hz, assim como nossa rede elétrica, e apenas 5 V, que neste caso serão 5 VCA por ser um sinal que varia com o tempo. Observe no osciloscópio que com o passar do tempo a tensão não é constante, mas varia de acordo com certo limite superior e inferior. Neste caso temos um intervalo de -2,5 até 2,5 volts com a tensão alternando de valor conforme o tempo passa.

Figura 3 – Tensão alternada.

Os nossos circuitos microcontrolados, os que usam Arduino, ou que simplesmente acendem um LED, de forma geral, são alimentados com fontes de alimentação contínua.

Corrente Elétrica

A corrente elétrica é basicamente o movimento ordenado das cargas elétricas no circuito. É o fluxo de elétrons gerado pela tensão aplicada. Podemos pensar que a tensão empurra os elétrons pelos condutores do circuito. A este fluxo é dado o nome de corrente elétrica. Se a tensão é interrompida, por uma chave liga-desliga por exemplo, então não há mais tensão para de “empurrar” os elétrons e dessa forma também não existe mais corrente elétrica no circuito.

Quando temos um circuito fechado a corrente pode fluir. Como circuito fechado entenda que o circuito está devidamente alimentado e com um caminho para a corrente passar e retornar para a fonte de energia. Vamos considerar neste post o sentido convencional da corrente elétrica, onde ela flui do polo positivo da alimentação para o negativo.

Observe a Figura 4. Nela temos dois circuitos idênticos em momentos diferentes. No circuito da esquerda a chave liga-desliga esta aberta e assim o circuito encontra-se desligado. Neste momento não há corrente fluindo pelo circuito e as lâmpadas L1, L2 e L3 não acendem.

Ainda na Figura 4 temos o circuito no estado Ligado, à direita. Neste momento a chave está fechada e por isso a corrente tem caminhos para percorrer pelos fios que interconectam às lâmpadas e também pelas próprias lâmpadas. As setas mostram o caminho convencional da corrente saindo do polo positivo da bateria B3 e percorrendo os caminhos possíveis pelos fios e lâmpadas até voltar para o negativo da bateria.

Figura 4 – Circuito desligado: não há corrente; circuito ligado: há corrente fluindo.

A unidade de medida da corrente é o Ampere (A), e dependendo da tensão pode ser alternada ou contínua. É comum usarmos também o miliampere (mA), que é a milésima parte do ampere, assim, 1 A = 1000 mA.

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Resistencia Elétrica

Agora que sabemos o que é a tensão e a corrente elétrica podemos falar de mais um conceito: a resistência elétrica.

Quando o material por onde a corrente está fluindo , ou deveria fluir, se opõe a esta corrente dizemos que há resistência. É esta oposição à passagem de corrente que chamamos de resistência elétrica.

Um exemplo da resistência a passagem de corrente apresentado na Figura 5. Nesta figura temos uma bateria de 6 VCC alimentando duas lâmpadas em paralelo, L1 e L2. A diferença é que L2 está em série com um componente que impõe resistência ao fluxo de corrente, o resistor R, sobre o qual falaremos em outro post. Os amperímetros A1 e A2 estão mostrando o fluxo de corrente que está indo para cada uma das lâmpadas.

Assim temos que L1 está com 590 mA enquanto L2 está com o fluxo sendo limitado para 295 mA. Esta limitação se dá pela existência do resistor em série com L2.

Se a resistência não existisse a leituras nos amperímetros A1 e A2 seriam iguais visto que temos lâmpadas idênticas.

Figura 5 – Circuito ligado com resistência limitando o fluxo em L2.

Materiais como borracha, porcelana e o próprio ar tem uma alta resistência à passagem de corrente elétrica, por isso são chamados de isolantes. Já nos metais a corrente flui de forma mais fácil por ter uma baixa resistência. Eles são os condutores.

Cada tipo de material tem sua constante de condutividade específica. Possivelmente o condutor mais comum nos circuitos eletrônicos é o cobre, pois as placas de circuito impresso em geral e fios tem o cobre como o material condutor. Outros tipos de metais podem ser utilizados em circuitos, como alumínio, ouro e prata.

Apesar de existirem materiais condutores e isolantes, na prática os isolantes podem conduzir em altas tensões com milhares de volts. Um exemplo disto é o arco voltaico criado que podemos ver a condução via ar. Observe o vídeo a seguir.

A unidade de medida da resistência elétrica é o ohm, representado com o símbolo da letra grega ômega (Ω). Você também poderá encontrar referências a quantidades de ohms apenas como a letra R. Por exemplo 10 R seria o mesmo que 10 Ω, ou seja, 10 ohms.

Conclusão

Neste post vimos três conceitos fundamentais para a eletrônica: tensão, corrente e resistência elétricas. Por mais básicos que sejam é importante ter o entendimento claro sobre esses termos, pois, eles vão nos ajudar a compreender assuntos mais avançados e o funcionamento de componentes.

Nos posts anteriores eu apresentei ferramentas de bancada que podem ajudar a entender cada um dos conceitos apresentados utilizando simulações no Tinkercad.

Não esqueça de deixar seu comentário sobre o post ou suas dúvidas.

A seguir vamos falar sobre o resistor.

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