Manual do Electricista

Manual do Electricista

(Parte 3 de 8)

Para que as aulas praticas possam transcorrer na melhor maneira possıvel, num clima ideal para a aprendizagem, seguem abaixo as principais algumas recomendacoes, que valem para todos. 1 - Utilizar sempre uma capa ou avental de protecao. Atar os cabelos, nao usar mantas ou cachecol.

Usar calcados isolantes. Limpar e secar bem as maos. 2 - Entrar no ambiente de trabalho somente com a permissao do professor ou funcionario encarregado dos laboratorios. 3 - Nas experiencias de grupo, revezar as tarefas para que todos possam participar com igualdade. 4 - Nao entrar no almoxarifado. Aguardar o material ser distribuıdo. 5 - Mexer somente nos equipamentos e materiais autorizados pelo professor. 6 - Na realizacao de experiencias, trabalhar sempre com as fontes e equipamentos desligados, ligando-os somente apos a conferencia feita pelo professor.

2 CHAPTER 1. GRANDEZAS ELETRICAS FUNDAMENTAIS

7 - Cuidados com as escalas dos equipamentos de medidas. Verificar sempre qual tipo de grandeza sera medida e sua dimensao.

8 - Certifique-se que os aterramentos estao sendo feitos de maneira correta. Cuidado com a ligacao de osciloscopios e equipamentos de medida que necessitam de aterramento.

9 - Acompanhar a ordem das experiencias rigorosamente, item por item, fazendo apenas o que foi solicitado. A mudanca do roteiro, ou da experiencia nao compete ao momento. Apresente qualquer sugestao ou crıtica por escrito ao professor, que certamente sera bem vinda.

10 - Os equipamentos dos laboratorios devem ser sempre manuseados com atencao e cuidado a fim de zelar pela sua conservacao e evitar que sejam danificados pelo uso indevido.

1 - Ao verificar qualquer irregularidade, seja ela na bancada de trabalho, material ou equipamento, comunicar imediatamente ao professor.

12 - Nao comer, nao beber e nao fumar dentro dos laboratorios.

13 - Ao terminar a experiencia, organizar a sua bancada, deixando-a limpa e arrumada, nas condicoes em que a recebeu. Desligar todas as chaves e luzes antes de sair.

14 - Finalmente, lembre-se: “laboratorio nao e lugar para brincadeiras, conversas, e atividades semelhantes”, que distraiam a atencao e a harmonia no trabalho.

1.1.7 Ligacao de amperımetro num circuito

A corrente eletrica e medida com um amperımetro, cujo funcionamento se baseia nos efeitos desta corrente (analogicos) ou por queda de tensao num resistor derivacao (digitais).

Atualmente, um moderno amperımetro pode detectar correntes muitos baixas da ordem de 10−17 amperes, que e apenas 63 eletrons por segundo. A corrente em um impulso nervoso e aproximadamente de 1/100.0 amperes, um relampago atinge uma corrente de 20.0 amperes, e uma bomba nuclear chega a 10.0.0 de amperes com 115V.

O amperımetro e ligado em serie com o circuito. A corrente eletrica, ou os eletrons, passam pelo instrumento - entram no terminal comum e saem no terminal correspondente ao maximo valor que podera passar pelo instrumento (final de escala).

As pontas de prova devem ser colocadas em serie com o fio por onde passa a corrente a ser medida. Em muitos casos e preciso cortar e desencapar o fio para fazer a medida, e soldar e isolar o corte posteriormente. Como e uma operacao trabalhosa, devemos faze-la apenas em caso de necessidade.

Deve-se usar uma ‘chave em paralelo’ para desviar a corrente quando precisamos trocar de escala ou de instrumento. Precisamos conhecer a ordem de grandeza da corrente do circuito e escolher a escala mais adequada, iniciando pela mais alta. Depois, vamos fechando a chave e trocando de escala, ate ficar na melhor escala de leitura.

1.1.8 Usando um multımetro digital

Um multımetro digital pode ajudar bastante nas atividades de eletricidade, principalmente em manutencao. Com ele voce pode checar as tensoes da fonte de alimentacao e da rede eletrica, checar o estado da bateria da placa de CPU, verificar se o drive de CD-ROM esta reproduzindo CDs de audio, acompanhar sinais sonoros, verificar cabos e varias outras aplicacoes. Seu custo e menor do que voce pensa. Com cerca de 30 reais ($ 10,0) voce compra um modelo simples, e com cerca de 10 reais ($ 3,0) e possıvel comprar um modelo mais sofisticado.

Um multımetro possui duas pontas de prova, uma vermelha e uma preta. A preta deve ser conectada no ponto do multımetro indicado com GND ou COM (este e o chamado “terra”, “ground” ou “comum”). A ponta de prova vermelha pode ser ligada em outras entradas, mas para a maioria das medidas realizadas, a ligacao e feita no ponto indicado com V-Ω-mA.

1.1. CORRENTE ELETRICA I 23

Figure 1.2: Multımetro digital.

Uma chave rotativa e usada para selecionar o tipo de medida eletrica a ser feita: V para voltagem ou tensao, Ω para resistencia e mA para corrente. Uma chave e usada para a medicao de voltagens em AC (corrente alternada) ou DC (corrente contınua). Por exemplo, para medir as tensoes da fonte de alimentacao, ou a tensao da bateria, usamos a chave em DC. Para medir a tensao presente na saıda de audio de um drive de CD-ROM ao tocar um CD musical (um tipo de corrente alteranada), usamos a escala AC. Para medir as tensoes da rede eletrica, tambem utilizamos a escala AC.

Alguns multımetros possuem um unico conjunto de escalas para voltagem, e uma chave adicional para escolher entre AC e DC. Outros modelos, como o da figura 1.2, nao possuem esta chave AC/DC, e sim grupos independentes de escalas para voltagens e correntes em AC e DC. A maioria dos multımetros nao mede corrente alternada (ACA), apenas corrente contınua (DCA), tensao alternada (ACV) e tensao contınua (DCV).

Para cada grandeza eletrica existem varias escalas. Por exemplo, entre as varias posicoes da chave rotativa, podem existir algumas especıficas para as seguintes faixas de voltagem: 200 mV, 2 V, 20 V, 200 V e 2000 V.

Vimos que a medicao de correntee feita com um amperımetro. Podemos utilizar tambem um multımetro que tenha a escala apropriada. Os multımetros possuem entradas adicionais para medir altas tensoes e altas correntes. Tome cuidado, pois a ponta de prova vermelha podera precisar ser colocada em outras entradas, dependendo da grandeza a ser medida. Em geral os multımetros possuem entradas adicionais para medir altas voltagens e altas correntes. Certos modelos possuem uma entrada independente para medicao de corrente.

Resumindo, o amperımetro (ou a escala do multımetro) pode ser: - de corrente contınua (C ou DC), tendo um sinal ‘+’ e/ou ’−’ para o sentido da corrente;

- de corrente alternada (CA ou AC), com o sinal ‘’ caracterıstico.

Cuidado! Os instrumentos geralmente possuem entradas para medir volts (tensao), ohms (resistencia) e Hertz (frequencia), uma outra entrada para medir miliamperes e outra para correntes de ate 10 amperes. Alguns multımetros podem ainda medir transistores para verificar se estao bons ou queimados.

24 CHAPTER 1. GRANDEZAS ELETRICAS FUNDAMENTAIS

1.1.9 Lei de Kirchoff da corrente

Em primeiro lugar, precisamos definir ‘no’. Um ‘no’ e simplesmente uma emenda, uma conexao entre dois ou mais fios ou condutores.

Lembremos que eletrons nao podem ser criados ou extintos num no. Assim, a soma de todas as correntes que entram num ‘no’ e igual a soma de todas as correntes que saem deste ‘no’. E a famosa lei dos nos ou Lei de Kirchoff da corrente.

Exemplo

Tendo-se uma ligacao de amperımetros e fontes de corrente contınua, com leituras e polaridades conhecidas, determine as leituras dos outros instrumentos conectados ao circuito.

1.1.10 Realizacao de emendas e conexoes

Um bom curso tecnico ou de engenharia comeca com eletricidade basica. E a mesma que e estudada no segundo grau, mas de uma forma mais pratica. Sao aprendidas as grandezas fısicas como tensao, corrente, resistencia e potencia. De posse desses conhecimentos, sao estudados os semicondutores, como transistores e diodos. Outros componentes eletronicos sao tambem estudados, como os capacitores e bobinas. O aluno aprende a construir e consertar fontes de alimentacao, amplificadores, radios transmissores e receptores. Finalmente chega a vez dos circuitos integrados (chips), entrando assim na etapa de eletronica digital. Aprendemos a construir cuircuitos digitais simples, como contadores, displays, somadores, multiplexadores, decodificadores, etc. Um tecnico formado assim esta apto a consertar, projetar e construir equipamentos em geral, e nao apenas ter conhecimentos teoricos que nao servem para nada.

Para consertar PCs, quadros de comando, circuitos de controle, os conhecimentos teoricos nao sao suficientes, mas tambem nao podem ser considerados indispensaveis. Mais importante e ter uma boa ideia sobre o funcionamento dos circuitos, saber identificar se um modulo esta ou nao funcionando, conhecer detalhes sobre o sistema operacional, aprender a resolver conflitos de hardware, etc. Por isso e necessario estudar profundamente a teoria e as leis fısicas dos equipamentos a medida que vamos nos habilitando no manuseio dos circuitos.

Uso do alicate, da chave de fenda e da fita isolante Neste trabalho pratico, precisamos treinar e demonstrar como utilizar estas ferramentas basicas do eletricista.

1.1.1 Nocoes sobre soldagem

A soldagem e uma pratica bastante conhecida dos tecnicos, mas nao e preciso ser um ‘expert’ para saber soldar. E facil, e voce podera ir bem mais longe nas suas atividades de eletricidade. A primeira coisa a fazer e ir a uma loja de material eletronico e adquirir o seguinte: Ferro de soldar de 24 ou 30 watts Sugador de solda Rolo de solda para eletronica (a mais fina) Placa universal de circuito impresso Resistores (qualquer valor) de 1/4 ou 1/8 W Capacitores de poliester, qualquer valor Transistores BC548 ou similar Alicate de corte e alicate de bico Garra jacare tamanho pequeno

Os valores dos transistores, capacitores e resistores acima nao sao importantes. Pode comprar os mais baratos que encontrar. Serao usados apenas no treinamento de soldagem e dessoldagem.

1.1. CORRENTE ELETRICA I 25

Figure 1.3: Soldagem de um transistor.

A soldagem

Ligue o ferro de soldar e espere cerca de 1 minuto ate que esteja na temperatura ideal. Para verificar se a temperatura esta boa, encoste a ponta do fio de solda na ponta do ferro de soldar. A solda devera derreter com facilidade. Vamos comecar soldando um resistor. Coloque o resistor encaixado em dois furos da placa universal de circuito impresso. Feito isso, aqueca com a ponta do ferro de soldar o terminal do resistor e o cobre da placa de circuito impresso. Ambos devem ser aquecidos para que a solda possa derreter facilmente. Encoste agora a ponta do fio de solda na juncao aquecida entre a placa e o terminal do resistor. Mantenha o tempo todo a ponta do ferro de soldar tambem encostando nessa juncao. A solda devera derreter uniformemente. Afaste o fio de solda e depois o ferro de soldar. Dentro de aproximadamente dois ou tres segundos a solda estara solida. Use o alicate de corte para retirar o excesso do terminal do resistor que sobrou.

Treine a soldagem com os resistores e com os capacitores. Nao exagere na quantidade de solda. Deve ficar uma quantidade semelhante a que voce observa nas placas do computador. Nao sopre a solda para que esfrie. Espere tres segundos e a solda esfriara sozinha. Nao mova o componente enquanto a solda ainda nao estiver solidificada. Na soldagem de transistores voce devera tomar um pouco mais de cuidado, pois sao muito sensıveis ao calor. Se o ferro de soldar ficar encostado em seus terminais por mais de cinco segundos podera danifica-lo. Para reduzir o calor no transistor (o objetivo e esquentar apenas a parte que sera soldada) prenda uma garra jacare no terminal do transistor que estiver sendo soldado, do outro lado da placa, como indicado na figura 1.3.

Quando for realizar uma soldagem ”pra valer”, lembre-se que a maioria dos componentes possuem polaridade, ou seja, uma posicao correta para encaixe. Normalmente existe alguma indicacao da posicao correta na placa de circuito impresso. Se nao existir tal indicacao anote a posicao correta antes de retirar o componente defeituoso, para que o novo componente seja posicionado com a polaridade correta. Alguns componentes simplesmente nao funcionam se forem soldados de forma invertida (Ex.: diodos, LEDs). Outros podem ser permanentemente danificados pela inversao (transistores, capacitores eletrolıticos, chips).

Lembre-se que a potencia do soldador e a espessura do fio de solda deve ser proporcional a espessura do condutor ou do componente que voce vai soldar. Se aquecer demais: queima. Se aquecer ‘demenos’: nao solda (nao derrete o estanho, e nao escorre).

A dessoldagem

A dessoldagem e um pouco mais facil no caso de resistores, capacitores, diodos e transistores. No caso de chips e mais difıcil devido ao grande numero de terminais. O sugador de solda possui um embolo de pressao que remove a solda derretida dos circuitos. Primeiro pressione o seu embolo, depois aproxime o

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Figure 1.4: Dessoldando componentes.

seu bico da solda derretida e pressione o botao para que o bico sugue a solda. O sugador puxara a solda derretida para o seu interior. Aperte novamente o embolo para que possa expelir a solda retirada, ja no estado solido.

Arme o sugador de solda pressionando o embolo para baixo e deixando-o pronto para sugar. Encoste o ferro de solda quente no ponto de solda que voce quer remover. A solda devera derreter. Se estiver difıcil de derreter, coloque um pingo de solda nova na ponta do ferro de soldar para facilitar a conducao termica, derretendo mais facilmente a solda da juncao a ser desfeita. Sem tirar a ponta do ferro de soldar, encoste o bico do sugador (figura 1.4) na solda derretida e dispare. Se o componente nao ficar totalmente solto, encaixe uma chave de fenda e puxe-o levemente, usando a chave como alavanca. Encoste agora o ferro de soldar novamente no terminal e o componente saira com facilidade.

E desaconselhavel a dessoldagem de chips por principiantes. Alem de ser uma operacao muito mais difıcil, os chips sao extremamente sensıveis a temperatura. Sua soldagem e dessoldagem deve ser feita apenas em laboratorios especializados, equipados com uma estacao de soldagem profissional.

1.2 Tensao eletrica V

Na secao anterior fizemos a pergunta: ‘o que faz os eletrons livres pularem de um atomo para outro?’ A resposta e a forca eletro motriz, diferenca de potencial (d.d.p.) ou tensao eletrica V .

Nesta secao, estudaremos os fundamentos da tensao eletrica ou voltagem, e suas grandezas derivadas, e no capıtulo seguinte as suas interacoes eletromagneticas.

1.2.1 Geradores Eletroquımicos

Vamos estudar um circuito eletrico formado por um condutor e um gerador eletroquımico. Gerador eletroquımico e eletrolise sao processos contrarios. Para fins de entendimento, podemos aproximar o gerador eletroquımico como a reacao quımica da eletrolise invertida.

Em experimentos com o que ele chamava de eletricidade atmosferica, Galvani descobriu que uma perna de ra poderia se contrair quando presa por um gancho de bronze em uma trelica de aco. Outro italiano, Alessandro Volta, um professor da Universidade de Pavia, afirmou que o bronze e o aco, separados por um tecido umido de la, geravam eletricidade, e que a perna de ra era apenas um detector. Em 1800, Volta conseguiu amplificar o efeito pelo empilhamento de placas feitas de cobre, zinco e papelao umido respectivamente e fazendo isto ele inventou a bateria.

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