Eletrônica
A eletrônica é o fascinante ramo da ciência dedicado a entender e controlar o movimento de portadores de carga elétrica, bem como os fenômenos de condução elétrica que dele resultam e suas diversas aplicações. Ela se divide em duas grandes áreas: analógica e digital, refletindo as diferentes formas como os sinais elétricos são representados e processados.
Pontos-chave
- A eletrônica estuda o movimento de portadores de carga e a condução elétrica.
- Divide-se em eletrônica analógica e digital, baseadas na representação dos sinais.
- Componentes como transistores, resistores e capacitores são fundamentais.
- A evolução da eletrônica é marcada por invenções como o telégrafo e a válvula termiônica.
- Dispositivos eletrônicos controlam tensão e corrente para realizar funções complexas.
A eletrônica analógica lida com grandezas físicas que variam de forma contínua, como tensões e correntes, em uma escala. Ela é essencial para amplificar sinais, realizar comutações e possibilitou avanços nas telecomunicações. Seus componentes básicos incluem transistores, resistores, capacitores e circuitos integrados, operando sob os princípios da Lei de Ohm.
O Transistor Bipolar de Porta Isolada (IGBT) combina a baixa queda de tensão do Transistor Bipolar de Junção (BJT) com as eficientes características de chaveamento do MOSFET. Ele possui um circuito de acionamento simplificado e alta impedância de entrada. IGBTs com altas correntes e tensões estão substituindo MOSFETs em aplicações de alta tensão, onde a redução de perdas é crucial. Embora seus chaveamentos sejam mais rápidos que os de BJTs e MOSFETs (até 50 kHz), os IGBTs não possuem diodo reverso interno, o que limita sua capacidade de bloqueio em tensões inversas (inferior a 10 volts).
Na eletrônica digital, os sinais são convertidos para um formato digital, o que minimiza os efeitos de variações térmicas e envelhecimento dos componentes. Sinais digitalizados, como pulsos de corrente, representam fielmente as grandezas medidas. Diferente dos sistemas analógicos, onde variações de parâmetros (como temperatura) podem mascarar e amplificar erros de medição de forma cumulativa, a digitalização oferece maior precisão e robustez.
Os primeiros componentes eletrônicos puros foram a célula fotovoltaica (1839) e a válvula termiônica. A válvula termiônica controlava a corrente elétrica através do vácuo e foi amplamente utilizada até os anos 1960, sendo gradualmente substituída pelos transistores. O transistor, um dispositivo de estado sólido, executa funções similares de forma mais moderna. A eletrônica evoluiu para estudar e desenvolver uma vasta gama de componentes, incluindo diodos, fotocélulas, capacitores, indutores e resistores.
A eletrônica está presente em qualquer dispositivo onde fenômenos físicos interagem, se modificam ou são medidos. Um exemplo clássico é a conversão de ondas sonoras em eletromagnéticas, sua transmissão pelo espaço, recepção e reconversão. Sem a eletrônica, a transmissão e recepção de rádiofrequência, por exemplo, seriam impossíveis, pois dependem de dispositivos que transformam um tipo de energia em outro, como onda sonora em elétrica, ou luminosa em sonora.
Dispositivos eletrônicos são formados pela combinação organizada e repetitiva de circuitos básicos e seus componentes. Esses blocos interligados criam circuitos eletrônicos mais complexos, permitindo o funcionamento de uma vasta gama de equipamentos.
O funcionamento essencial de qualquer circuito eletrônico reside no controle da tensão e da intensidade da corrente elétrica. Esses parâmetros podem ser moldados para gerar oscilações e amplificações, possibilitando comunicações de alta velocidade e com grande volume de informação a longas distâncias, como através de feixes de luz em fibras ópticas.
Um aparelho eletroeletrônico é um equipamento que opera exclusivamente com energia elétrica, geralmente com tensão nominal inferior a 240 volts. Essa energia pode ser fornecida tanto pela rede elétrica quanto por baterias, conforme a norma ABNT 16156.
As medições em eletrônica utilizam unidades padronizadas para quantificar grandezas elétricas e magnéticas.
Unidades do Sistema Internacional
As unidades do Sistema Internacional (SI) incluem: Volt (V) para tensão elétrica, Ampère (A) para corrente elétrica, Ohm (Ω) para resistência elétrica, Siemens (S) para condutância elétrica, Tesla (T) para densidade do fluxo magnético e Volt-ampere (VA) para potência aparente em corrente alternada (AC).
Outras Unidades de Medida
Unidades como Horsepower (hp) e Cavalo Vapor (cv) são utilizadas para medir potência, embora não façam parte do SI. 1 hp equivale a 746 W, e 1 cv equivale a 736 W.
A evolução da eletrônica, inicialmente lenta, acelerou com o tempo. Marco inicial é a invenção do telégrafo por Samuel Morse em 1837. Em 1835, Munk observou mudanças na condutividade de pós metálicos expostos a centelhas de alta tensão, um fenômeno sem aplicação prática imediata. A célula fotovoltaica, criada por Becquerel em 1839, é considerada um dos primeiros dispositivos eletrônicos. A partir de 1850, a físico-química investigou fenômenos de alta tensão e descargas em gases, como demonstrado por Julius Plücker com descargas elétricas em ampolas de vidro com atmosfera rarefeita, observando um efeito eletroluminescente.
