Eletrónica vs Eletricidade

O facto de se afirmar que o Computador funciona com os valores 0 e 1 não é totalmente correto em termos físicos. Na realidade funciona com corrente elétrica manipulada por meios eletrónicos: a ausência de corrente é representada por o valor 0 e a existência por o valor 1. Assim, os valores referidos são apenas uma forma de matematicamente (através da álgebra binária ou de Boole) representar a realidade.

Em linguagem simples, a Eletricidade distingue-se da Eletrónica por a primeira ser um tipo de energia e a segunda uma forma de controlar essa energia para um determinado fim.

Com um pouco mais de detalhe, a Eletrónica é a ciência que estuda a forma de controlar a energia elétrica em que os eletrões têm um papel fundamental. Estuda a ação e a aplicação do comportamento dos eletrões sujeitos a campos elétricos e/ou magnéticos sendo uma técnica de aproveitamento do uso de correntes, circuitos e componentes elétricos. Metaforicamente falando, é a técnica de dominar a eletricidade.

A Eletricidade é uma forma de energia. É produzida através da geração de diferenças de potencial entre dois pontos, que permitem estabelecer uma corrente elétrica entre ambos. Esta produção é feita através de um gerador, que poderá ser alimentado por fontes de energia, sejam elas naturais ou artificiais. Por exemplo, o carvão ou o petróleo (que não são energias totalmente naturais, pois já sofreram uma transformação e são poluentes), a eólica ou a hídrica (que são totalmente naturais e muitissimo menos poluentes).

1 - Eletricidade
1.1 - Corrente Elétrica

A Corrente Elétrica, ou seja a Intensidade da Corrente Elétrica, é medida em Amperes (A). É o fluxo ordenado de eletrões entre dois pontos com potenciais diferentes.

Corrente Elétrica - fluxo ordenado de eletrões entre dois pontos com potenciais diferentes

A Corrente pode ser Alterna ou AC (a que recebemos em nossas casas), ou pode ser Contínua ou DC (que alimenta, por exemplo os dispositivos internos da Máquina - Motherboard, Processador, etc.).

A Corrente Alterna (português europeu), Corrente Alternada (Português do Brasil) ou AC (Alternating Current), é uma corrente elétrica cujo sentido varia no tempo. Como o nome sugere é o tipo de corrente que alterna constantemente de sentido. Nesta corrente não existem polos, mas sim fases, pois os condutores variam continuamente de polaridade.

A forma de onda usual num circuito de corrente alterna é sinodal, por ser a forma de transmissão de energia mais eficiente. Em determinadas aplicações, diferentes formas de ondas são utilizadas, tais como ondas triangulares ou quadradas. Enquanto a fonte de corrente contínua é constituída pelos polos positivo e negativo, a de corrente alterna é composta por Fase e Neutro.

A Corrente Contínua é o fluxo constante e ordenado de eletrões numa direção e com um sentido constante. Ou seja, é a corrente que circula sempre num único sentido, daí o nome de contínua.

Ou circula no sentido do polo positivo para o polo negativo, se considerarmos o sentido convencional da corrente, ou circula do polo negativo para o polo positivo, se considerarmos o sentido da corrente dos eletrões. Este tipo de corrente é encontrado nos dispositivos que têm dois polos: um polo negativo e um polo positivo. As pilhas e as baterias são os melhores exemplos onde é possível encontrar este tipo de corrente.

A Corrente Contínua é gerada por baterias, dínamos, células solares e fontes de alimentação de várias tecnologias, que retificam a Alterna para Contínua.

Normalmente é utilizada para alimentar aparelhos eletrónicos (entre 1,2V e 24V) e circuitos digitais, por exemplo de equipamentos de informática (computadores, modems, Routers, etc.).

Este tipo de circuito possui um polo negativo e polo positivo (é polarizado), cuja intensidade é mantida. De forma mais correta, a intensidade cresce no início até um ponto máximo, mantendo-se contínua, ou seja, sem se alterar. Quando se desliga, diminui até zero e extingue-se.

Corrente Alterna vs Corrente Contínua

1.2 - Tensão Elétrica

A Tensão elétrica é medida em Volt (V) e é a diferença de potencial elétrico entre dois pontos. Ou seja, é a "força" responsável pela movimentação dos Eletrões.

O potencial elétrico mede a força que uma carga elétrica experimenta no seio de um campo elétrico, expressa pela lei de Coulomb. Resumidamente, a tensão é a tendência que uma carga tem de ir de um ponto para o outro. Normalmente toma-se um ponto que se considera de tensão zero e mede-se a tensão do resto dos pontos relativos a este.

Tensão Elétrica

1.3 - Potência Elétrica

A Potência é a grandeza que determina a quantidade de energia concedida por uma fonte a cada unidade de tempo. Ou seja, é a rapidez com que determinada quantidade de energia é transformada. Calcula-se multiplicando a Tensão (Volts) e a Intensidade (Amperes) sendo o resultado em W (Watts).

Potência Elétrica - multiplicar tensão e intensidade

Um exemplo prático refere-se às Fontes de Alimentação para Computador. Normalmente têm afixado um documento idêntico ao da Figura abaixo, no qual constam Tensões (Volts), Correntes (Amperes) e Potências (Watts).

Características Elétricas - Fonte Alimentação Computador

As potências, de acordo com o quadro da Figura anterior, são:

  • +3,3 V x 12 A = 39,6 W
  • +5 V x 22 A = 110 W
  • +12 V x 8,5 A = 102 W
  • -5 V x 0,5 A = 2,5 W
  • -12 V x 0,5 A = 6 W
  • + 5Vsb x 1,5 A = 7,5 W

Para obtermos a potência total da fonte não podemos simplesmente somar todas as potências individuais porque as fontes de alimentação para PC' s usam um conceito chamado potência combinada. Para as saídas de +3,3 V e +5 V deve considerar somente o valor da maior potência entre essas duas saídas (no nosso exemplo, devemos considerar 110 W da saída de +5 V e ignorar o valor 39,6 W da saída de +3,3 V). Na prática, temos somar o valor de todas as potências individuais, ignorando, porém, o valor da potência da saída de +3,3 V.

Neste caso, a potência real da Fonte é de 228 W, contrariamente aos anunciados 400 W.

Esta situação não ocorre com fontes certificadas, as quais são obrigadas a anunciar a potência real. Compare o quadro acima com o de um fonte certificada

Potência de Fonte de Alimentação Certificada

Mas, poderá afirmar, o fabricante anuncia 450 W e a soma das potências é de 548,1 W. Na realidade, esta fonte tem certificação 80 Plus Bronze, o que a obriga a ter uma eficiência de 82%. Daí os 450 W (que são reais).

2 - Eletrónica

A Eletrónica divide-me em Analógica e Digital.

A Eletrónica Analógica é uma disciplina da Eletrónica que estuda os sistemas nos quais as suas variáveis (tensão, corrente. etc.) variam de uma forma contínua no tempo, podendo tomar valores infinitos.

Em contraposição encontra-se a Eletrónica Digital onde as variáveis só podem tomar valores discretos tendo sempre um estado perfeitamente definido. Por exemplo:

  • Dispomos de uma medida real concreta: a longitude total de um carro, por exemplo;
  • Num sistema digital esta medida poderia ser de 4 metros ou de 4 metros e 23 centímetros. Poderemos dar-lhe a precisão que pretendermos mas serão sempre quantidades inteiras;
  • Num sistema analógico a medida é a real; isto é 4,233648596..., até que chegássemos à mínima quantidade de medida existente (sempre que o sistema de medida seja suficientemente exato).

Para enquadramento, um Sinal define-se como uma sequência de estados, num determinado sistema.

Sinal Digital - Um sinal digital tem como característica fundamental a sua variação por saltos numa forma descontínua tomando determinado número de valores. A sua evolução no tempo consiste em saltar bruscamente de uns valores para outros.

Sinal Analógico - Pelo contrário, a característica essencial dum sinal analógico é a sua variação contínua ao longo do tempo. É o que acontece no sinal de vídeo, microfone, etc., em que o sinal evolui duma forma contínua, por vezes com variações rápidas mas sem "saltos bruscos".

Sinal Digital vs Sinal Analógico

 

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Autor: José JR Crispim
Publicado em: Julho de 2013

Nota: se verificar alguma incorreção no presente artigo ou pretender acrescentar algo mais, pode enviar-me um e-Mail. Publicarei a correção e colocarei o autor da mesma.

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