Introdução 2 – Circuitos eletrônicos

Para usar eletricidade para realizar algo é preciso construir um circuito. Um circuito interliga os polos de uma fonte de potencial elétrico (tensão) permitindo o fluxo de corrente. Circuitos elétricos podem ser construídos de várias formas: interligando fios metálicos, usando uma placa de prototipagem, usando uma placa de circuito impresso, usando caminhos desenhados com tinta condutiva, alinhavados com linha de costura condutiva, até espremidos com massa condutiva.

Um circuito é representado graficamente através de um esquema. O esquema é um diagrama que ilustra de forma objetiva os caminhos por onde passa a corrente e os componentes que estão interligados. É como usar um mapa do metrô, que foca nas conexões e omite os detalhes desnecessários. Um mesmo esquema pode representar um circuito montado em uma placa ou costurado em uma roupa. Os componentes eletrônicos são representados por símbolos mais ou menos padronizados. Também é comum indicar do lado de cada símbolo valores ou outras informações necessárias.

Existem várias formas de desenhar esquemas. Os três diagramas abaixo representam esquemas idênticos para ligar uma lâmpada LED a uma fonte de 9 volts.

Observação: o símbolo , é o símbolo de terra, ou ground, às vezes abreviado GND. Em circuitos de alta tensão ele realmente indica um cabo ligado à terra, que funciona como referência zero de tensão. Mas esse símbolo também é usado em circuitos de baixa tensão para representar o terminal negativo (que deve ser conectado ao negativo da bateria, não à terra).

É muito importante aprender a ler esquemas eletrônicos. Para montar um circuito é preciso transcrever o esquema para o meio usado na montagem (uma base de protótipos, placa de circuito impresso, fios interligados, linha condutiva costurada em um tecido, etc.)

Condução de eletricidade

Para transmitir eletricidade para outras partes do circuito, precisamos construir um “encanamento” feito de condutores elétricos. Condutores são materiais capazes de conduzir corrente elétrica com um valor desprezível de resistência. Exemplos de condutores são fios, os cabos com garras jacaré, ou os terminais metálicos de um LED.

Igualmente importantes na construção de circuitos são os materiais isolantes. Eles impedem (ou dificultam muito) a passagem de corrente. O ar é um isolante, assim como vários materiais sólidos como plástico e borracha.

O fluxo da corrente é convencionalmente representado do positivo para o negativo da bateria. Ligar um condutor diretamente entre os dois polos da bateria provoca um curto-circuito, liberando um grande fluxo de corrente em pouco tempo (o máximo que a bateria pode fornecer), o que fará com que ela descarregue rapidamente, provavelmente esquente muito ou até mesmo exploda. Para fazer um circuito útil e consumir a bateria de uma forma sustentável, precisamos que o caminho entre o positivo e negativo ofereça alguma resistência à passagem de corrente. Por exemplo, um LED ou um motor já oferecem muito mais resistência que um fio, e limitam a corrente, convertendo parte dela em luz ou movimento, e permitindo a descarga lenta da bateria.

Os melhores condutores geralmente são metais como cobre, alumínio e prata. Em circuitos práticos é comum a preferência por fios de cobre e caminhos de cobre desenhados em placas de circuito impresso, soldados com prata ou estanho. Em circuitos artísticos, aproveitar a resistência natural dos materiais pode ser algo desejável. Podemos trocar os fios de cobre por linha de costura de aço inoxidável, fita adesiva de prata e cobre, tecidos condutivos, massa condutiva, papel laminado, cartolina laminada, tinta condutiva, cola condutiva, pó de ferro, líquido condutivo, e outros condutores que não são tão eficientes quanto os fios de cobre e prata, mas que também possibilitam a criação de circuitos eletrônicos.

As fotos abaixo ilustram linha de costura condutiva (aço inoxidável), fita de cobre condutiva, fita de tecido de prata condutiva e tecido condutivo.

Circuitos abertos e fechados

Por um circuito aberto não passa corrente. Se ele estiver ligado a uma fonte potencial de energia, o valor dela pode ser medido e irá se concentrar entre os dois pontos onde o circuito está aberto. O efeito é análogo a medição da pressão concentrada em uma torneira fechada.

Uma vez fechado o circuito, esse ponto terá potencial quase zero, pois a corrente irá fluir sem impedimentos (convencionalmente) do positivo ao negativo da fonte de tensão. É análogo à água que flui por um encanamento sem o impedimento da torneira fechada.

(O circuito acima é ilustrativo. Na prática, todo material tem alguma resistência, o que limita a corrente e garante uma queda de tensão mínima diferente de zero.)

Circuitos complexos consistem de vários caminhos por onde a corrente se bifurca e possuem trechos que são abertos e fechados temporariamente, mudando e desviando o fluxo de corrente e a distribuição de potencial pelo circuito durante sua operação. O simples evento de abrir e fechar rapidamente um circuito gera pulsos de corrente que servem para disparar eventos em outras partes do circuito. O controle de comportamentos desse tipo é o objetivo da eletrônica.

Chaves

Um circuito pode ser aberto temporariamente através de um interruptor. Um interruptor pode ser uma chave liga-desliga simples, mas pode ser também uma chave magnética (um reed, ou um relé), uma chave eletrônica (um transistor, uma porta lógica) ou qualquer tipo de mecanismo que interrompa o fluxo de corrente que atravessa um condutor (um zíper, um botão de roupa, um encaixe metálico, um fio passando através de uma porta que rompe quando alguém passa).

Interruptores comerciais típicos têm dois terminais que são ligados ao circuito. Podem ser interruptores de pressão, normalmente abertos, que fecham um circuito apenas quando apertados, ou interruptores que estacionam em uma das duas posições (ligado ou desligado). Os símbolos abaixo são usados para representar esses interruptores em circuitos:        

Chaves que possuem três terminais podem também ser usadas como interruptores se apenas dois dos seus terminais forem usados. Se os três terminais fizerem parte do circuito elas servem para desviar o fluxo da corrente. Essas chaves sempre têm duas posições inicialmente ligadas entre si. Quando mudam de posição a configuração se inverte: abrem um trecho do circuito, mas fecham outro.

Há também chaves de dois ou mais polos, que podem chavear vários circuitos independentes de uma só vez. Abaixo estão mostradas chaves do tipo alavanca e do tipo pressão.

As chaves acima são acionadas mecanicamente. Circuitos também podem ser chaveados eletricamente com um relé (a ilustração abaixo mostra um de dois polos e duas posições) ou magneticamente usando um reed (interruptor normalmente aberto de um polo e uma posição).

Chaveamento eletrônico é feito através de transistores que funciona como uma porta lógica, ligando ou desligando a partir de correntes e tensões aplicadas a um terminal de controle, e circuitos integrados (que internamente são compostos de centenas a bilhões de portas lógicas, abrindo e fechando centenas a bilhões de circuitos por segundo).

Experimento – Um circuito usando chaves

Usando fios, fitas, linhas, garras jacaré, chaves e alguns componentes eletrônicos, faremos a corrente de uma bateria fluir por diversos caminhos ligando e desligando esses componentes.

Lista de material:

  • Multímetro
  • Cabos com garras jacaré
  • Linha de costura condutiva
  • Chave táctil de pressão
  • Chave magnética reed
  • Chave de duas posições
  • Imã pequeno (ferrite ou neodímio)
  • Um LED de qualquer cor
  • Motor de 3V
  • Cigarra
  • Bateria de 3V
  • Pegador de roupa (para servir de suporte para a bateria).

Construa o circuito abaixo. Faça as conexões usando garras jacaré, pegadores de roupa e nós. Tenha cuidado para manter os fios suficiente afastados ou isolados para que não interfiram no circuito, principalmente a linha condutiva e as garras jacaré conectadas nas chaves, que ficam muito juntas. Verifique bem as conexões para evitar maus contatos.

Confira a polaridade do LED e da cigarra, pois eles não funcionam se ligados ao contrário. A perna maior do LED é seu anodo (A) e deve ser ligada ao positivo. A cigarra tem uma indicação na embalagem indicando qual dos terminais é positivo. Os outros componentes não têm polaridade e podem ser conectados em qualquer posição.

A linha condutiva não é um fio elétrico comum. Ela não é isolada e é preciso ter cuidado para que ela não toque em outras partes do circuito, pois pode causar um curto-circuito e descarregar a bateria. Você pode trocá-la por um jumper ou pedaço de fio se quiser. Ela serve para costurar caminhos condutivos em tecido. Você pode testar a condutividade dela com um LED:

À medida em que for conectando cada componente, risque a conexão no desenho do circuito acima para que fique mais fácil lembrar o que já foi feito. Tenha cuidado ao manusear o reed pois sua embalagem de vidro é muito frágil.

Às vezes é mais fácil montar o circuito usando um esquema, que foca no essencial que são as conexões. A ilustração abaixo é um esquema deste circuito. Tente prever o que vai acontecer quando as chaves mudarem de posição:

Aperte o botão e veja o que acontece. Depois mude as posições das chaves e aperte o botão novamente. Aproxime um imã do reed. Experimente com diferentes imãs. O de neodímio consegue fechar a chave a uma distância muito maior que o imã de ferrite

Experimente fazer alterações no circuito. Coloque um LED em série com o motor. O que acontece? Troque o interruptor de pressão por outra chave de 2 posições, para selecionar entre o circuito do motor ou o circuito da cigarra e LED.

Introdução 1 – Fontes de energia elétrica

Uma bateria é uma fonte química de potencial elétrico. Ela possui um valor nominal de potencial elétrico (indicado em volts) e permite o fluxo de uma quantidade máxima de corrente por unidade de tempo (sua capacidade geralmente é indicada em mAh – miliamperes por hora). Para limitar a corrente elétrica é preciso que o circuito atravesse componentes que forneçam resistência à corrente. Esses componentes diminuem o fluxo de corrente transformando-a em outro tipo de energia (ex: luz, movimento, calor). Potencial elétrico é tensão, fluxo de carga elétrica é corrente. Essas duas propriedades, mais a resistência ao fluxo de elétrons do material por onde flui a corrente, serão os valores mais importantes que precisamos aprender a observar, calcular e medir ao projetar circuitos eletrônicos.

Tensão

1 volt (indicado pelo símbolo V) é a unidade padrão de potencial elétrico, que também é chamado de tensão, ou voltagem. O nome é uma homenagem ao cientista italiano Alessandro Volta, o inventor da pilha elétrica. Baterias geram potencial elétrico (tensão) através de uma reação química.

Outra forma comum de gerar eletricidade envolve magnetismo. A eletricidade fornecida pela fonte de 9 volts distribuída no kit é obtida da rede elétrica que obtém sua energia de geradores que transformam energia mecânica em elétrica. A fonte retifica essa energia (converte energia alternada em contínua), e reduz a tensão de 120V para 9V, para que possa ser usada no lugar da bateria.

O funcionamento de uma bateria ou fonte de tensão contínua pode ser comparado (quanto ao seu potencial elétrico) ao potencial energético um tanque cheio de água. A pressão da água pode ser considerada análoga à tensão. Enquanto a saída da água estiver fechada, não haverá fluxo, mas a pressão (potencial energético) existe. Um encanamento com a torneira fechada, que não deixa fluir água, é análogo a um circuito aberto, por onde não flui corrente elétrica.

Pressão e tensão são medidas relativas, e devem ser medidas em relação a um valor de referência (pressão do ar, potencial da terra, potencial do polo negativo, etc). Em uma bateria, usamos convencionalmente como referência o polo negativo. A tensão é a diferença de potencial entre polos. Portanto, se medimos a tensão no polo negativo, o valor é zero, mas se medirmos a tensão no polo positivo (ou seja, entre o polo positivo e o negativo), o valor é o da capacidade da bateria. Esta analogia também pode ser representada pela caixa d’água acima.

Não existe uma bateria 100% eficiente. Qualquer bateria que permanecer armazenada por muito tempo sem uso, também irá descarregar, pois pequenas quantidades de corrente vazam entre os polos da bateria. Na analogia acima, representamos o vazamento interno por uma passagem estreita, por onde a água vaza lentamente.

Corrente

Corrente elétrica é a quantidade de elétrons que flui por um condutor a cada segundo. É a corrente que efetivamente faz o circuito funcionar. 1 ampere (indicada pelo símbolo A) é a unidade padrão de corrente elétrica. O nome é uma homenagem ao cientista francês Jean-Marie Ampère.

Pode-se usar a analogia do fluxo de água também para entender o fluxo de corrente elétrica. Não é uma analogia perfeita, mas ajuda a entender o mecanismo básico da corrente elétrica.

Considere a ilustração abaixo. Na hora que a passagem da caixa d´água é aberta, a água sai pelo cano “+” e passa por um caminho que retorna pelo cano “–“ (fazendo analogia aos polos da bateria.) Se nada impedir a passagem da água, a pressão cairá drasticamente, e em pouco tempo a caixa d’água estará vazia. Na realidade, o cano irá oferecer alguma resistência, já que é uma passagem estreita com atrito e veremos a pressão diminuir pressão lentamente ao longo do caminho. Mas vamos supor um cano ideal, quase sem atrito. Se medirmos a pressão entre dois pontos próximos do cano, teremos um valor tão baixo que será percebido pelo medidor como zero:

A vazão da água pode ser comparada à corrente em um circuito. Fazendo uma analogia com o desenho acima, isto seria um curto-circuito – onde o positivo da bateria é ligado diretamente no negativo. O curto-circuito é um fenômeno destrutivo: um valor máximo de corrente flui entre os polos, fazendo a tensão cair drasticamente e a bateria esquentar muito. Em pouco tempo toda a carga da bateria é esgotada (se ela não explodir ou se o fio não derreter e se romper antes).

Circuitos elétricos projetados para serem úteis buscam controlar o fluxo de corrente através de cargas resistivas. Uma carga pode ser uma lâmpada, um motor, ou qualquer dispositivo que consuma corrente transformando-a em algum outro tipo de energia (movimento, luz, calor). Uma carga pode também ser um circuito complexo, com vários caminhos por onde a corrente se divide.

Na analogia da caixa d’água, a corrente pode ser comparada à medida da quantidade de água que flui pelo cano em um determinado intervalo de tempo, considerando que os canos estão sempre cheios de água e que não haja vazamentos no encanamento. Essa medida será igual em qualquer ponto, mesmo que haja algum tipo de mecanismo retardando o fluxo da água. Se o fluxo diminuir de velocidade, ele diminuirá tanto no início, onde há mais pressão, quanto no final, onde há menos. Esse mecanismo é análogo a uma carga resistiva em um circuito elétrico. Esse tipo de carga terá, no ponto em que for ligada ao encanamento, uma pressão próxima à pressão da caixa d´água, mas no final, quando encontrar novamente o encanamento, uma pressão próxima de zero, pois nada mais impede a passagem da água até o polo negativo, apenas a resistência do próprio cano. Se medirmos a pressão no meio da carga, ela deve estar perto da metade da pressão fornecida.

Um circuito elétrico funciona de forma similar. Se apenas uma carga estiver conectada a uma bateria, a tensão medida (diferença de potencial) entre os terminais da carga será igual à tensão da bateria. Se a carga estiver dividida em duas partes iguais (ex: duas lâmpadas ligadas em série), e pudermos medir a tensão no meio dela, encontraremos aproximadamente metade da tensão nesse ponto. Por fim, a tensão medida entre o terminal que está ligado ao negativo e o polo negativo da bateria, deverá ser (praticamente) zero. Já a corrente será igual em todo o circuito.

Portanto, embora relacionadas, as propriedades tensão e corrente podem aumentar e diminuir de forma independente, já que dependem da resistência. Em circuitos alimentados por baterias com a mesma carga resistiva, mais tensão garante mais corrente, mas se a resistência diminuir, mesmo a tensão permanecendo constante, a corrente irá aumentar. A tensão será (normalmente) limitada pela capacidade de fornecimento da bateria. Já a corrente será geralmente limitada pela resistência da carga. Mesmo com uma tensão baixa você pode ter correntes muito altas, que podem destruir um circuito.

Vamos explorar essas propriedades com alguns experimentos.

Experimento 1 – Medição de tensão de uma bateria

O objetivo deste primeiro experimento é aprender a usar o multímetro e tentar medir o potencial elétrico (a tensão) de várias e diferentes fontes de energia elétrica: duas ou três baterias e uma fonte chaveada de 9V ligada na rede elétrica.

Material necessário:

  • Multímetro (na função voltímetro)
  • Baterias diversas
  • Fonte de 9V ou 12V com saída em plugue P4 macho
  • Plugue/tomada P4 fêmea
  • Fios/jumpers

Um multímetro é um medidor multi-função. Pode-se usar qualquer um. Um modelo muito barato que custa entre 15 e 40 reais é o 830B, vendido por diversos fabricantes. Ele possui um display numérico e um seletor de função dividido em várias partes, além de funções para medir tensão (voltímetro), corrente (amperímetro) e resistência (ohmímetro). Inclui também funções para testar continuidade e ganho de transistores.

Neste experimento usaremos apenas a função voltímetro, que mede tensão. O voltímetro possui uma resistência interna muito alta. Quando conectado a uma fonte de tensão, ele deixa passar uma quantidade mínima de corrente (apenas o suficiente para permitir a medição da tensão da fonte ou bateria). Na analogia da caixa d’água, é como se o voltímetro fizesse um pequeno furo na caixa, só para deixar passar uma pequena quantidade de água suficiente para medir a pressão.

Este experimento assume que o multímetro usado é um 830B. Nesse modelo, para medir tensão, o cabo preto deverá ser colocado na tomada preta (a de baixo, marcada COM), e o cabo vermelho na tomada vermelha do meio.

Gire o seletor para a seção de 5 posições marcada como “V=”, que serve para medir tensão contínua, que é o tipo de tensão produzida por baterias. (As duas posições marcadas “V~” servem para medir tensão alternada, como a produzida pela rede elétrica.)


(Fonte: jbriant.eu)

Cada posição do seletor é identificada pelo valor máximo que pode ser medido. A posição 2000 mV mede qualquer valor até 2V (2 mil milivolts é a mesma coisa que 2 volts). Se o valor for maior, o multímetro indicará no display um “1___” à esquerda do visor. Se o voltímetro estiver na posição 200V, medirá até 200 volts (de tensão contínua), mas não terá precisão suficiente para medir valores pequenos de tensão. Escolha a posição mais adequada girando o seletor dentro da faixa “V=”. O ideal é iniciar com um valor maior que a tensão a ser medida, e ir baixando até obter uma leitura que tenha uma precisão razoável.

Meça as tensões das baterias e fonte. Para medir, encoste as pontas de prova nos terminais das baterias.

Você pode tocar os terminais e segurar com a mão se necessário. Não existe risco de choque, já que as tensões e correntes usadas na fonte e baterias são muito baixas. (Mas não faça isto quando for medir tensões altas com o multímetro.)

O kit contém uma mini-bateria CR2032 de 3V, duas pilhas AAA de 1,5V e uma fonte de 9V, que deve ser ligada na tomada. Experimente medir a tensão das pilhas AAA separadamente, e também em série, posicionando duas delas enfileiradas (positivo com negativo).

Para medir a tensão da fonte, use um pino P4-fêmea (foto ao lado, à esquerda) que encaixa no pino P4-macho da fonte, e encoste as pontas de prova nos terminais do lado oposto.

Experimento 2 – Ligando LEDs, cigarras e motores com 1,5 e 3V

Neste segundo experimento usaremos uma mini bateria de 3V para acender vários LEDs, ligar um motor e uma cigarra.

Material necessário:

  • 1 bateria CR2032 de 3V
  • 1 pilha AAA de 1,5V
  • 1 motor de 3V
  • LEDs diversos
  • Cigarra de 5V

Escolha alguns LEDs e tente acendê-los na bateria CR2032 de 3V, segurando um terminal de cada lado da bateria. Se eles não acenderem em uma posição, inverta os terminais.

LEDs não são lâmpadas comuns. São componentes eletroluminescentes polarizados que emitem luz em um espectro que inclui infravermelho, luz visível e ultravioleta. São muito sensíveis e não podem receber grandes tensões diretamente. A maior parte dos LEDs são alimentados por tensões entre 1,8 e 3,5V, e baixas correntes (no máximo 0,02 A). Nenhum LED do kit acende com menos de 1,8V. Alguns requerem até 3V para começar a emitir qualquer luz.

Não tente ligar LEDs diretamente em baterias de 9V ou na tensão da fonte. Eles irão queimar rapidamente. Mas você pode alimentar LEDs por alguns minutos (ou mais, dependendo do LED) usando a mini bateria de 3V. LEDs possuem uma polaridade, portanto só irão acender se o terminal menor, o catodo (K), estiver ligado ao negativo da bateria, e o terminal maior, o anodo (A), ao positivo. Outra forma de identificar o catodo é procurar o lado que tem um chanfro na base circular do LED. Se o LED for transparente e você conseguir ver o interior dele, o catodo é o terminal que está ligado ao componente maior.

Ligar um LED ao contrário com 3V não irá queimá-los, mas ele não vai acender. LEDs queimam com tensões reversas maiores que 5V.

O motor indicado tem um valor nominal de operação de 3V, mas funciona com tensões entre 1 e 6V, portanto você vai conseguir fazê-lo girar ligando à bateria de 3V, ou até mesmo com a bateria de 1,5V. Não ligue o motor diretamente na bateria de 9V. Ele irá rodar mais rápido, mas não vai durar muito tempo. Diferente do LED, o motor funciona com qualquer polaridade. A única diferença é que ele gira na direção oposta se a polaridade for trocada.

A cigarra também tem uma polaridade. Ligue o terminal maior no positivo da bateria e o outro no negativo e você ouvirá um apito agudo. Ela também deve ter um “+” impresso na sua embalagem indicando o terminal positivo. A cigarra também deve funcionar com 1,5V.

Experimento 3

Material necessário:

  • 1 batata (ou banana ou limão)
  • 1 pedaço de cobre (ex: fio de cobre sólido) com 3 a 5 cm de comprimento
  • 1 pedaço de zinco (ex: prego galvanizado) com 3 a 5 cm de comprimento
  • Cabos com garras jacaré
  • Multímetro, na função Voltímetro
  • LED

A reação química entre os materiais zinco e cobre permite produzir, em condições ideais, baterias com até 1,1 volts de potencial elétrico. A bateria é produzida preenchendo o espaço entre os terminais de zinco e cobre com um ácido. Este ácido pode ser um purê de batatas, um suco de limão, ou mesmo uma batata, limão, kiwi, ou outra fruta ácida.

Para os terminais da bateria, use um pedaço de zinco (pode ser um prego ou parafuso de zinco galvanizado, desde que não plastificado), e um pedaço de cobre (pode ser um fio rígido grosso). Cada terminal deve ter aproximadamente 5cm. Insira na batata até onde for possível, mas sem permitir que os terminais toquem um no outro dentro da batata.

Depois, use o voltímetro para medir a tensão produzida (coloque na posição 2000 mV). O valor medido deve ser de pouco menos de 1 volt. Observe a polaridade. Se o valor medido for negativo, ela está invertida (o cabo vermelho indica a o positivo). A polaridade será importante para ligar o LED. O terminal positivo da batata é o catodo de cobre. O terminal negativo é o anodo de zinco.

Para acender um LED é necessário produzir pelo menos 2 a 3V (e uma corrente de pelo menos 5mA – 0,005 A). Como uma única batata fornece corrente insuficiente (2 mili amperes – 2mA – no máximo), será necessário obter mais baterias. Junte sua batata com a de seus colegas usando garras jacaré e ligando-as em série (cobre com zinco, zinco com cobre) e veja quantas batatas são necessárias para acender um LED. Mais batatas em série aumentam a tensão produzida, e também a capacidade de fornecer corrente.

Baterias de batata não são muito práticas, mas conseguem fornecer energia por um tempo razoável. Quando ela começar a perder carga, você pode limpar a oxidação dos terminais e reinseri-los. A bateria na verdade não é de batata, mas de zinco-cobre. O eletrólito pode ser outro, como por exemplo, suco de limão, laranja, banana, etc. A combinação zinco-cobre sempre produz em torno de 1V por bateria. A foto abaixo ilustra uma bateria similar feita com limão.

As baterias que usamos hoje contém eletrólitos secos de material ácido ou alcalino. As mais comuns fornecem entre 1,2 a 1,6V. Baterias de valores maiores (ex: 4,5V, 9V, 12V) são obtidas conectando várias células em série.

A relação abaixo descreve algumas das baterias mais comuns usadas atualmente:

  • Zinco-Carbono (ZnC) – baterias comuns com eletrólito ácido, que produzem 1,5V Baterias de 9V de ZnC contém 6 células de 1,5V.
  • Zinco-Óxido de Manganês (ZnMnO2) – baterias alcalinas modernas não-recarregáveis. Tem alta capacidade de fornecimento de corrente desde que descarreguem lentamente. Fornecem 1,5V.
  • Níquel-Cádmio (NiCd) – baterias recarregáveis com eletrólito alcalino, produzindo 1,25V.
  • Níquel-Hidreto metálico (NiMH) – baterias recarregáveis populares. Geralmente fornecem entre 1,25V por bateria.
  • Lítio-polímero (Lipo) e Lítio-íon (Li-ion) – mais eficientes – usadas em mini e microbaterias, baterias de celular, etc. Produzem 1,2V e geralmente são distribuídas em pacotes de 3, fornecendo 3,7V. Estas baterias tem alta capacidade de fornecimento de corrente. Um curto-circuito em uma delas pode causar incêndios e explosões.

A capacidade de fornecimento de corrente é medida em mAh (miliampere por hora) e varia dependendo da bateria e da velocidade da descarga. Sabendo-se o valor de mAh de uma bateria e o nível de consumo de corrente de um circuito, pode-se estimar o tempo que um circuito funcionará antes que a bateria não possa mais alimentá-lo. Isto é importante para avaliar o custo de um circuito.

A lista abaixo contém valores típicos de capacidade em mAh para baterias populares, considerando o uso da bateria em condições ideais para a sua estrutura química, e baixo consumo de corrente:

  • Bateria de 9V. Alcalina: 565, ZnC: 400, Li-ion: 1200, NiMH: 175-300, NiCd: 120, Li-po: 500
  • Pilhas botão de lítio: CR2032: 225. SR41: 25. SR44: 110
  • AAA. Alcalina: 1200, ZnC: 540, NiMH: 800-1000, NiZn: 500
  • AA. Alcalina: 2700, ZnC: 1100, Li-FeS2: 3000, NiMH: 1700-2700, NiCd: 600-1000, NiZn: 1500

Números maiores nem sempre significam baterias melhores. O comportamento de uma bateria varia bastante dependendo da sua composição química. Baterias de NiMH e lítio são muito mais eficientes em situações de consumo elevado. Já alcalinas e baterias de zinco-carbono perdem a carga rapidamente quando a demanda de corrente é alta (mas podem funcionar por muito tempo se a demanda for baixa.) Os valores nominais das baterias (informado na embalagem) também variam conforme o tipo. Alcalinas geralmente informam a tensão máxima fornecida, enquanto que baterias de lítio e recarregáveis informam uma tensão média, que é menor que a tensão medida quando a bateria está com carga máxima. Portanto, calcular o consumo usando mAh é mais preciso em circuitos que usam baterias recarregáveis ou de lítio.

Calculadoras e simuladores

O link abaixo pode ser usado para estimar a duração de uma bateria (funciona melhor para baterias de lítio):

https://www.digikey.com/en/resources/conversion-calculators/conversion-calculator-battery-life

A arte da eletrônica

ָA eletrônica é a arte e ciência de controlar a eletricidade usando eletricidade: um dos conhecimentos mais importantes da humanidade e que teve influência incontestável na cultura do século 20, sem a qual não existiria o rádio, a TV, as viagens espaciais, os computadores, a Internet.

O objetivo deste site é explorar a eletrônica como arte. O foco não é a eficiência, mas a investigação de aplicações criativas dos seus princípios (o que não exclui a importância de buscar também eficiência, baixo custo, segurança, etc.) Para isto precisaremos conhecer algumas leis, princípios, regras, saber fazer medições, estimativas, cálculos simples (mesmo que o objetivo seja posteriormente quebrar as regras.)

Os artigos irão abordar temas que são explorados na oficina presencial Introdução a Eletrônica para Artistas, mas não estão limitados a esses assuntos.