14.121 – INVENTORES – Guglielmo Marconi


Marconi
(Bolonha, 25 de abril de 1874 — Roma, 20 de julho de 1937) foi um físico e inventor italiano. Em língua portuguesa, é por vezes referido por Guilherme Marconi.
Inventor do primeiro sistema prático de telegrafia sem fios (TSF), em 1896. Marconi se baseou em estudos apresentados em 1897 por Nikola Tesla para em 1899 realizar a primeira transmissão através do Canal da Mancha. A teoria de que as ondas electromagnéticas poderiam propagar-se no espaço, formulada por James Clerk Maxwell, e comprovada pelas experiências de Heinrich Hertz, em 1888, foi utilizada por Marconi entre 1894 e 1895. Tinha apenas vinte anos, em 1894, quando transformou o celeiro da casa onde morava em laboratório e estudou os princípios elementares de uma transmissão radiotelegráfica, uma bateria para fornecer eletricidade, uma bobina de indução para aumentar a força, uma faísca elétrica emitida entre duas bolas de metal gerando uma oscilação semelhante as estudadas por Heinrich Hertz, um Coesor, como o inventado por Édouard Branly, situado a alguns metros de distância, ao ser atingido pelas ondas, acionava uma bateria e fazia uma campainha tocar.
Em 1896, foi para a Inglaterra, depois de verificar que não havia nenhum interesse por suas experiências na Itália. Em 1899, teve sucesso na transmissão sem fios do código Morse através do Canal da Mancha. Dois anos mais tarde, conseguiu que sinais radiotelegráficos (a letra S do código morse) emitidos de Inglaterra, fossem escutados claramente em St. John’s (Terra Nova, hoje parte do Canadá), atravessando o Atlântico Norte. A partir daí, fez muitas descobertas básicas na técnica rádio.
Em 1909, 1700 pessoas são salvas de um naufrágio graças ao sistema de radiotelegrafia de Marconi. Em 1912 a companhia de Marconi já produzia aparelhos de rádio em larga escala, particularmente para navios. Em 1915, durante e depois da Primeira Guerra Mundial assumiu várias missões diplomáticas em nome da Itália e em 1919 foi o delegado italiano na Conferência de Paz de Paris.
Em sua infância, passava muito tempo viajando com a sua mãe Anna, que adorava a região do porto de Livorno, na costa oeste da Itália, onde vivia sua irmã, dessas viagens a Livorno, surge o amor de Marconi pelo mar. Em Livorno estava instalada uma academia da marinha real italiana, a Regia Marina, Marconi tinha o incentivo do pai (Giuseppe) para entrar na academia naval, mas não conseguiu, no entanto, seu amor pelo mar o acompanhou durante toda a vida. Em 1920, partiu para a sua primeira viagem no “Elettra”, um navio de 61 metros que comprou e equipou para ser seu laboratório no estudo de ondas curtas e também seu lar. Além de sua família, as cabines do Elettra recebiam visitantes ilustres, entre eles os reis da Itália, da Espanha e Jorge V e a rainha Maria de Teck. As festas no Elettra tornaram-se célebres pelas músicas transmitidas pelo rádio diretamente de Londres. A empresa de Marconi montou o novo Imperial Wireless Scheme, destinado a montar estações de ondas curtas em todo o território britânico. Em 1929, em reconhecimento por seu trabalho, recebeu do rei Vítor Emanuel III da Itália o título de marquês. Em 12 de outubro de 1931 acendeu, apertando um botão em Roma, as luzes do Cristo Redentor na noite de inauguração da estátua.
Em outubro de 1943, a Suprema Corte dos Estados Unidos considerou ser falsa a reclamação de Marconi que afirmava nunca ter lido as patentes de Nikola Tesla e determinou que não havia nada no trabalho de Marconi que não tivesse sido anteriormente descoberto por Tesla. Infelizmente, Tesla tinha morrido nove meses antes.
No entanto, muito embora Marconi não tenha sido o inventor de nenhum dispositivo em particular (ao usar a bobina de Ruhmkorff e um faiscador, como antes o haviam feito De Forest e Tesla na emissão, repetiria Hertz, gerando as ondas hertzianas (Experimento de Hertz com um “Ressoador de Hertz”) e usou o radiocondutor-detector Coesor de Branly na recepção, acrescentando a antena de Popov a ambos os casos) parece ser possível afirmar que Marconi é, na verdade, o inventor da rádio, (na forma da Radiotelegrafia e Radiotelefonia, Telefonia sem fio) visto que ninguém, antes dele, tivera a ideia de usar as ondas hertzianas com os objectivos de forma prática ou rotineira, de comunicação (exceto Landell de Moura).
Lee de Forest o havia feito, mas apenas para testar a sua válvula eletrônica.
Tendo seu valor reconhecido, Marconi foi agraciado em 1909, recebendo juntamente com o alemão Karl Ferdinand Braun o Nobel de Física. Braun é o descobridor dos semicondutores, dentre eles o sulfeto de chumbo natural, um mineral conhecido como galena, base do histórico rádio de galena.

13.968 – Fábrica de Bebes na China (?)


Para um país com quase 2 bilhões de habitantes, tal frase não seria novidade, porém esses bebes seriam modificados geneticamente.
Foi como se as páginas de uma ficção científica ou distopia aterradora tomassem de assalto o mundo real. Em uma entrevista concedida no fim do mês passado à agência americana de notícias Associated Press, o biólogo chinês He Jiankui afirmou ter criado em laboratório os primeiros bebês da história geneticamente modificados desde o estágio embrionário. Eles seriam as gêmeas apelidadas de Lula e Nana — o nome real dos bebês continua sob sigilo. O cientista declarou que, para obter o resultado, usou a técnica Crispr, que induz, quimicamente, alterações permanentes no DNA. O objetivo teria sido desativar o gene CCR5, responsável por deixar o corpo vulnerável ao HIV — as gêmeas, portanto, se tornariam imunes à aids.
“A sociedade decidirá o que fazer a seguir”, disse He Jiankui, que teria realizado seu experimento por meio de uma empresa própria, e não da Universidade de Ciência e Tecnologia do Sul da China, da qual estava afastado. A instituição repudiou o trabalho, considerado antiético pela maior parcela da comunidade acadêmica, inclusive da própria China. Mais de 100 pesquisadores, a maioria em atuação naquele país, se uniram em uma carta pública de repulsa à suposta realização de He Jiankui. A grande questão trazida à tona pela experiência é que sua fórmula poderia servir para a escolha de outras características dos embriões — cor dos olhos, altura etc. —, o que abriria as portas para as aterradoras propostas eugenistas.
Ainda não se sabe até que ponto a notícia divulgada pelo biólogo é verídica. He Jiankui não apresentou seu experimento a periódicos científicos, como manda a boa prática. Ele prometeu que iria refazê-lo e o submeteria ao escrutínio de colegas. Mas, depois disso, desapareceu. Pode estar se escondendo do governo chinês, que condenou e interrompeu o estudo, ou até mesmo ter sido detido pelas autoridades para interrogatório.

13.274 – Fundamentos de Eletricidade – Corrente Alternada e Corrente Contínua


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A corrente elétrica é um fluxo de elétrons (partículas de energia) que passa em um fio ou condutor. Quando os elétrons se movimentam em um sentido único, continuamente, essa corrente é chamada de contínua. Porém, se os elétrons mudam de direção constantemente, trata-se de uma corrente alternada.
Na prática, a principal diferença entre esses dois tipos de corrente elétrica está na capacidade de transmitir a energia. Em geral, a corrente alternada consegue atingir uma voltagem muito maior que a corrente contínua, o que significa que ela consegue chegar mais longe sem perder força.
A energia elétrica que consumimos nas nossas residências é produzida em usinas que ficam a muitos quilômetros de distância. Quando chega à tomada, portanto, a energia já percorreu um longo caminho, sendo transmitida por corrente alternada — o que, inclusive, evita desperdício de energia.
Apesar de ser mais vantajosa economicamente, a elevada tensão da corrente alternada pode ser muito perigosa, uma vez que pode provocar choques fatais. Justamente por isso, a alta voltagem é transformada em tensões mais baixas para entrar nas residências: geralmente 120 ou 220 volts.

Pulsante:

ccca2

Embora não altere seu sentido as correntes contínuas pulsantes passam periodicamente por variações, não sendo necessariamente constantes entre duas medidas em diferentes intervalos de tempo.
A ilustração do gráfico acima é um exemplo de corrente contínua constante.
Esta forma de corrente é geralmente encontrada em circuitos retificadores de corrente alternada.

8443 – Engenharia Elétrica – Os Transformadores


São utilizados em vários equipamentos do nosso cotidiano, como, por exemplo, nas instalações elétricas e também em equipamentos que utilizam como princípio de funcionamento a eletricidade.
É importante, tanto para a segurança quanto para o bom funcionamento (eficiência) dos aparelhos elétricos, que a tensão que sai da usina geradora de energia elétrica e a tensão que chega até as residências sejam relativamente baixas.
Mas, por outro lado, quando se transmite energia da usina até as casas, indústrias, etc., é preferível que se trabalhe com uma corrente elétrica muito baixa, mas para que a corrente seja relativamente baixa a tensão produzida deve ser bastante alta. Para que se eleve a tensão são utilizados os transformadores.
O transformador é um dispositivo que não tem partes móveis, utiliza a lei de indução de Faraday e não funciona com corrente contínua.
Como mostra a figura abaixo, o transformador é formado basicamente por duas bobinas com diferentes números de espiras, enroladas em um mesmo núcleo de ferro. O enrolamento primário está ligado a um gerador de corrente alternada e o enrolamento secundário está ligado a uma resistência.

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Funcionamento de um transformador
Quando ligamos uma corrente alternada no enrolamento primário é produzido um campo magnético que é proporcional ao número de voltas do fio em torno do metal e a intensidade da corrente aplicada. O fluxo magnético que é produzido chega ao núcleo do braço metálico e sem encontrar resistência chega ao enrolamento secundário.
Após chegar ao enrolamento secundário, por indução eletromagnética, cria-se uma corrente elétrica que tem variação de acordo com corrente do enrolamento primário e também com o número de espiras dos dois enrolamentos.

8442 – Mega Techs – Como funciona um capacitor?


Capacitor simples
Capacitor simples

O capacitor se parece um pouco com uma bateria. Embora funcionem de maneira totalmente diferente, tanto os capacitores como as baterias armazenam energia elétrica.
Possui dois pólos (ou terminais). Dentro da pilha, reações químicas produzem elétrons em um terminal e absorvem elétrons no outro.
O capacitor é um dispositivo muito mais simples, e não pode produzir novos elétrons – ele apenas os armazena. Neste artigo, você aprenderá exatamente o que é um capacitor e como ele é utilizado na eletrônica.
Como a pilha, o capacitor possui dois terminais. Dentro do capacitor, os terminais conectam-se a duas placas metálicas separadas por um dielétrico. O dielétrico pode ser ar, papel, plástico ou qualquer outro material que não conduza eletrecidade e impeça que as placas se toquem. Você pode fazer facilmente um capacitor a partir de dois pedaços de papel alumínio e um pedaço de papel. Não seria um capacitor muito bom em termos de capacidade de armazenamento, porém funcionaria.
Em um circuito eletrônico, um capacitor é indicado da seguinte forma:

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a placa do capacitor conectada ao terminal negativo da pilha aceita os elétrons que a pilha produz
a placa do capacitor conectada ao terminal positivo da pilha perde os elétrons para a pilha
Depois de carregado, o capacitor possui a mesma tensão que a pilha (1,5 volts na pilha significa 1,5 volts no capacitor). Em um capacitor pequeno, a capacidade é pequena. Porém capacitores grandes podem armazenar uma carga considerável. Você poderá encontrar capacitores do tamanho de latas de refrigerante, por exemplo, que armazenam carga suficiente para acender o bulbo de uma lâmpada de flash por um minuto ou mais. Quando você vê relâmpagos no céu, o que você está vendo é um imenso capacitor onde uma placa é a nuvem e a outra placa é o solo, e o relâmpago é a liberação da carga entre essas duas “placas”. Obviamente, um capacitor tão grande pode armazenar uma enorme quantidade de carga.

Você tem uma pilha, uma lâmpada e um capacitor. Se o capacitor for grande, você notará que, quando conecta a pilha, a lâmpada se acenderá à medida que a corrente flui da pilha para o capacitor e o carrega. A lâmpada diminuirá sua luminosidade progressivamente até finalmente apagar, assim que o capacitor atingir sua capacidade. Então você poderá remover a pilha e substituí-la por um fio elétrico. A corrente fluirá de uma placa do capacitor para a outra. A lâmpada acenderá e então começará a diminuir cada vez mais sua luminosidade, até apagar assim que o capacitor estiver totalmente descarregado (o mesmo número de elétrons nas duas placas).

Como uma torre de água
Uma maneira de visualizar a ação do capacitor é imaginá-lo como uma torre de água conectada a uma tubulação. Uma torre de água “armazena” pressão de água – quando as bombas do sistema de água enviam mais água do que a cidade necessita, o excesso é armazenado na torre de água. Então, nos momentos de maior demanda, o excesso de água flui para fora da torre para manter a pressão alta. Um capacitor armazena elétrons da mesma forma, e pode liberá-los mais tarde.

A unidade de capacitância é o farad. Um capacitor de 1 farad pode armazenar um coulomb de carga a 1 volt. Um coulomb é 6,25E18 (6,25 * 10^18, ou 6,25 bilhões de bilhões) de elétrons. Um ampère representa a razão de fluxo de elétrons de 1 coulomb de elétrons por segundo, então, um capacitor de 1 farad pode armazenar 1 ampère-segundo de elétrons a 1 volt.
Um capacitor de 1 farad seria bem grande. Ele poderá ser do tamanho de uma lata de atum ou de uma garrafa de 1litro de refrigerante, dependendo da tensão que ele pode suportar. Então, normalmente, os capacitores são medidos em microfarads (milionésimos de um farad).

Para ter uma idéia de quanto é um farad, pense desta forma: uma pilha alcalina AA comum contém aproximadamente 2,8 ampère-hora. Isto significa que uma pilha AA pode produzir 2,8 ampères durante uma hora a 1,5 volts (aproximadamente 4,2 watts-hora – uma pilha AA pode acender uma lâmpada de 4 watts por pouco mais de uma hora). Vamos pensar em 1 volt para tornar as contas mais fáceis. Para armazenar a energia de uma pilha AA em um capacitor, seriam necessários 3.600 * 2,8 = 10.080 farads para manter, pois um ampère-hora é 3.600 ampères-segundo.

Se é necessário algo do tamanho de uma lata de atum para manter um farad, então 10.080 farads precisariam de MUITO mais espaço que uma única pilha AA. Obviamente, não é possível utilizar capacitores que armazenam uma quantidade significativa de energia, a menos que isto seja feito em altas tensões.

A diferença entre um capacitor e uma pilha é que o capacitor pode descarregar toda sua carga em uma pequena fração de segundo, já uma pilha demoraria alguns minutos para descarregar-se. É por isso que o flash eletrônico em uma câmera utiliza um capacitor, a pilha carrega o capacitor do flash durante vários segundos, e então o capacitor descarrega toda a carga no bulbo do flash quase que instantaneamente. Isto pode tornar um capacitor grande e carregado extremamente perigoso, os flashes e as TVs possuem advertências sobre abri-los por este motivo. Eles possuem grandes capacitores que poderiam matá-lo com a carga que contêm.
Os capacitores são utilizados de várias maneiras em circuitos eletrônicos:

algumas vezes, os capacitores são utilizados para armazenar carga para utilização rápida. É isso que o flash faz. Os grandes lasers também utilizam esta técnica para produzir flashes muito brilhantes e instantâneos;
os capacitores também podem eliminar ondulações. Se uma linha que conduz corrente contínua (CC) possui ondulações e picos, um grande capacitor pode uniformizar a tensão absorvendo os picos e preenchendo os vales;
um capacitor pode bloquear a CC. Se você conectar um pequeno capacitor a uma pilha, então não fluirá corrente entre os pólos da pilha assim que o capacitor estiver carregado (o que é instantâneo se o capacitor é pequeno). Entretanto, o sinal de corrente alternada (CA) flui através do capacitor sem qualquer impedimento. Isto ocorre porque o capacitor irá carregar e descarregar à medida que a corrente alternada flutua, fazendo parecer que a corrente alternada está fluindo;
Uma das utilizações mais comuns dos capacitores é combiná-los com indutores para criar osciladores.

7797 – Tecnologias – O Chip


Milimétricos condutores de energia são a alma da eletrônica e um dos motores do mundo moderno. Do quartzo ao circuito integrado, sua fabricação exige até trinta etapas, além de extremos cuidados.
São peças dignas de ser apreciadas pelo microscópio: as menores têm 0,3 milímetro de espessura e as maiores medem 0,5 milímetro. As áreas nunca excedem 1 centímetro quadrado. Apesar de tão minúsculas, têm embutidos milhões de transistores por onde se movimentam sem parar sinais elétricos, como carros trafegando em alta velocidade pelas ruas e avenidas de uma cidade bem planejada. Esses ínfimos circuitos incrustados nos faladíssimos chips chegam a medir 1,5 mícron 1,5 milésimo de milímetro, ou seja, são cinqüenta vezes mais finos do que um fio de cabelo. No entanto, guardam milhões de informações, os chips utilizados nos supercomputadores IBM 3090, por bits.
Nas últimas 4 décadas, o chip — palavra que em inglês significa lasca, fatia ou pedaço — tornou-se a ferramenta mais preciosa da indústria eletroeletrônica mundial. E um pequeno retângulo feito de silício—substância a meio caminho entre os condutores de eletricidade, como os metais, e os isolantes, como a cerâmica usada nas linhas de alta tensão. Por isso é chamado semicondutor. O irrisório tamanho do chip é muito bem aproveitado: ali coabitam componentes de nomes exóticos, como resistores, capacitores, diodos e até os conhecidos transistores. Todos eles, quando conectados entre si, podem provocar resistência, armazenar, amplificar ou interromper a corrente elétrica. Essas possibilidades, devidamente combinadas e traduzidas em números, são a chave de qualquer sistema eletrônico moderno.
Se os chips não fossem capazes de armazenar tantos componentes num espaço tão limitado, não haveria supercomputadores, satélites de comunicação, naves espaciais nem mísseis de guerra. Aliás, não é preciso ir tão longe. Os chips estão presentes nos televisores, equipamentos de som, telefones, calculadoras, relógios, brinquedos e eletrodomésticos. Eles fazem parte de tudo o que se fabrica com um componente eletrônico em seu bojo, seja um autorama ou um liquidificador, o mecanismo de partida de um carro ou as caixas registradoras de um supermercado.
A carreira dessa micropeça é recente, mas meteórica. No final da década de 50, os engenheiros já sabiam que uma onda eletromagnética, produzida por circuitos elétricos poderia transportar milhares de informações através do espaço em poucos segundos. Teoricamente, as possibilidades eram ilimitadas. Naquela época, os transistores feitos de material semicondutor como o silício já tinham substituído as válvulas nos computadores mais rápidos. Mas o que na teoria funcionava perfeitamente, na prática dava errado. Como num jogo de armar, os transistores tinham de ser soldados quase manualmente aos outros componentes de um circuito eletrônico. Em casos mais complexos, podia-se obter até 1 milhão de conexões. Assim, embora já houvesse projetos de supercomputadores, eles esbarravam nesse problema: a tirania do número de conexões que crescia assustadoramente com a complexidade dos circuitos.
Foi quando, em 1958, um engenheiro da Texas Instruments, Jack Kilby, na época com 34 anos, descobriu uma maneira de juntar todos os componentes do circuito numa única pastilha de silício. Em vez de usar circuitos soldados um a um, Kilby percebeu que a adição de determinadas “impurezas”, como fósforo ou boro, numa barra de silício altamente purificado afetaria a mobilidade dos elétrons. Se essas impurezas fossem colocadas em camadas, como num sanduíche, seria possível comprimir todos os componentes de um circuito integrado num único bloco de silício semicondutor. A tendência, com o tempo, foi manter a área do chip e diminuir o tamanho dos componentes, que, empilhados em dez camadas de material, podem medir 10 milionésimos de milímetro cada uma.
Mas, em 1958, não era apenas a Texas Instruments, empresa famosa por ter fabricado os primeiros rádios transistores, que estava interessada em circuitos integrados de silício. Outra companhia, a Fairchild Semiconductor, instalada num vale ao sul da baia de São Francisco, na Califórnia, então uma aprazível área agrícola, também fazia pesquisas semelhantes. Um de seus diretores, o físico Robert Noyce, então com 31 anos, tivera a mesma idéia de Kilby, com a diferença de alguns meses. Entre o tempo que durou a pesquisa e o aparecimento das primeiras peças, já na década de 60, Kilby e Noyce repartiram as honras de serem os inventores dos chips. O local onde funcionava a Fairchild acabaria invadido por gigantes da microeletrônica, tornando-se conhecido como Vale do Silício.
O nome pegou. Outras regiões dos Estados Unidos foram batizadas de Floresta do Silício, Pradaria da Silício, Colinas do Silício e assim por diante. O primeiro chip fabricado em 1958 tinha cinco peças fundidas numa barra de 1,5 centímetro quadrado, hoje, os chips podem ter até 5 milhões de componentes. Em trinta anos, eles diminuíram dez vezes de tamanho e multiplicaram por 1 milhão a capacidade. Isso não aconteceu por acaso.
Como subproduto do projeto espacial americano que levaria o homem à Lua, a microeletrônica foi premiada com grandes investimentos para pesquisa. Mas, nos últimos anos, com a disseminação do uso dos chips, o custo e, portanto, a competitividade das indústrias passou a fazer toda a diferença e os japoneses tomaram a dianteira no ramo.
O Brasil possui uma das maiores jazidas de quartzo do mundo, mineral de onde é retirado o silício. Mas entre o quartzo—encontrado até no cascalho à beira dos rios do sul de Minas — e o silício monocristalino dos chips vai uma grande diferença. O quartzo é transformado em silício metálico, depois purificado até tornar-se cristal—mas ainda não está pronto para ser trabalhado. Esse cristal de silício deve ter todos os átomos em seus devidos lugares para que não haja nenhuma imperfeição no material e para que a corrente elétrica que circula pelo chip não sofra alterações. Portanto, ele é fundido em torno de uma “semente”, ou núcleo monocristalino, sobre o qual vão se depositando, já então corretamente ordenados os átomos de silício. Formam-se assim os tarugos—”salames”, de 1,50 metro de altura, fatiados por uma serra de diamante.
As bolachas, ou wafers, como são chamadas em inglês as finíssimas fatias de silício de 3 polegadas de diâmetro, são lapidadas ou polidas como barras de aço de uma usina siderúrgica. Essas lâminas são então divididas em centenas de chips, cujos circuitos, numa etapa posterior, serão gravados segundo um método semelhante ao da fotografia. Na curta história dos chips, esses circuitos já foram feitos a mão, embora atualmente sejam usados computadores gráficos. Curiosamente, são esses computadores que vão desenhar as memórias de outros computadores iguais a eles. Para que os circuitos sejam gravados na chapa de silício, ela é aquecida à temperatura de 1 200 graus centígrados, até que se forme uma finíssima camada protetora de óxido, com uma grande resistência elétrica. Em seguida, se cobre o wafer com material fotográfico, sobre o qual se colocam as máscaras— que se parecem às antigas chapas de vidro usadas em fotografia—onde os circuitos foram fotografados.
No futuro, prevê-se que os chips serão confeccionados com materiais supercondutores que, por não oferecerem resistência à eletricidade, podem transmitir sinais ainda mais velozes do que se sonha com os circuitos atuais. Aliás, a preocupação dos fabricantes é conseguir chips que processem informações cada vez mais rapidamente. Para isso, já está sendo usado o arseneto de gálio como material semicondutor. O arseneto conduz elétrons até seis vezes mais depressa do que o silício, além de operar em temperaturas mais elevadas, reduzindo a necessidade de resfriar os computadores e outros sistemas eletrônicos.

7164 – Qual a diferença entre corrente alternada e corrente contínua?


A diferença é o sentido da tal corrente. Uma corrente elétrica nada mais é que um fluxo de elétrons (partículas que carregam energia) passando por um fio, algo como a água que circula dentro de uma mangueira. Se os elétrons se movimentam num único sentido, essa corrente é chamada de contínua. Se eles mudam de direção constantemente, estamos falando de uma corrente alternada. Na prática, a diferença entre elas está na capacidade de transmitir energia para locais distantes. A energia que usamos em casa é produzida por alguma usina e precisa percorrer centenas de quilômetros até chegar à tomada. Quando essa energia é transmitida por uma corrente alternada, ela não perde muita força no meio caminho. Já na contínua o desperdício é muito grande. Isso porque a corrente alternada pode, facilmente, ficar com uma voltagem muito mais alta que a contínua, e quanto maior é essa voltagem, mais longe a energia chega sem perder força no trajeto.
Se todos os sistemas de transmissão fossem em corrente contínua, seria preciso uma usina em cada bairro para abastecer as casas com eletricidade. O único problema da alta voltagem transportada pela corrente alternada é que ela poderia provocar choques fatais dentro das residências. “Por isso, a alta voltagem é transformada no final em tensões baixas. As mais comuns são as de 127 ou 220 volts”, diz um físico da USP. Portanto, a corrente que chega à tomada de sua casa continua sendo alternada, mas com uma voltagem bem mais baixa. Já a corrente contínua sai, por exemplo, de pilhas e baterias, pois a energia gerada por elas, usada nos próprios aparelhos que as carregam, não precisa ir longe. Também há muitos equipamentos eletrônicos que só funcionam com corrente contínua, possuindo transformadores internos, que adaptam a corrente alternada que chega pela tomada.

Alternada

Nesse tipo de corrente, o fluxo de elétrons que carrega a energia elétrica dentro de um fio não segue um sentido único. Ora os elétrons vão para a frente, ora para trás, mudando de rota 120 vezes por segundo. Essa variação é fundamental, pois os transformadores que existem numa linha de transmissão só funcionam recebendo esse fluxo de elétrons alternado. Dentro do transformador, a voltagem da energia transmitida é aumentada, permitindo que ela viaje longe, desde uma usina até a sua casa.
Nota: Thomas Alva Edson, o Pai da Eletrônica, inventor da lâmpada e de milhares de outros inventos era contra o uso da corrente alternada devido aos riscos de choques.

Thomas Alva Edson, o mago, um dos maiores inventores autodidatas de todos os tempos, na contra-mão do uso da corrente alternada

Contínua
Aqui o fluxo de elétrons passa pelo fio sempre no mesmo sentido. Como não há alternância, essa corrente não é aceita pelos transformadores e não ganha voltagem maior. Resultado: a energia elétrica não pode seguir muito longe. Por isso, a corrente contínua é usada em pilhas e baterias ou para percorrer circuitos internos de aparelhos elétricos, como um chuveiro. Mas ela não serve para transportar energia entre uma usina e uma cidade.

6557 – Engenharia Elétrica – A Fluorescência


Os letreiros luminosos de enorme variedade de cores, formas e movimentos que passaram a enfeitar a vida noturna dos grandes centros urbanos funcionam com base na fluorescência, fenômeno físico que revolucionou a iluminação das cidades e possui numerosas aplicações de importância.
Fluorescência é a propriedade que algumas substâncias possuem de modificar o comprimento de onda da radiação luminosa que incide sobre elas, emitindo, dessa forma, radiação de coloração distinta da incidente. Esse fenômeno é particularmente interessante quando a luz incidente está na faixa do ultravioleta, invisível ao olho humano, e a luz emitida, no espectro do visível.
A explicação teórica da fluorescência pressupõe que o fóton, quantum de energia eletromagnética (luz), ao ser absorvido pela molécula de uma substância, excita seus elétrons, fazendo-os saltar para níveis energéticos superiores. A molécula assim ativada transforma o excesso de energia em movimento, chocando-se com as moléculas vizinhas. Dessa forma, o efeito inicial da radiação incidente se propaga em todas as direções. Em certos casos, esse excesso de energia também é emitido sob forma de radiação, quase sempre com freqüência inferior, quando o elétron retorna a seu nível energético original, o que dá origem à fluorescência.
Numerosas substâncias apresentam fluorescência, entre elas a fluorita ou fluoreto de cálcio (de onde provém o nome do fenômeno), os vidros de urânio, o petróleo, as soluções de fluoresceína e eosina, além de diversos corantes, sulfato de quinino, clorofila, vapores de sódio e mercúrio, iodo e acetona.
O fenômeno da fluorescência constitui a base física do funcionamento das lâmpadas fluorescentes e de mecanismos tais como o do cintiloscópio, aparelho utilizado na medição de radiações ionizantes.

6545 – Engenharia Elétrica – Os Transformadores


Entre as múltiplas aplicações dos transformadores de corrente elétrica, destaca-se a função dos modelos com núcleo de ar, projetados para transferir as correntes de transmissão de freqüências de rádio e tornar possível a escuta nos receptores.
Transformador é todo dispositivo capaz de transferir a energia elétrica proveniente de uma fonte de corrente alternada para um ou mais circuitos elétricos com tensão (diferença de potencial elétrico) superior ou inferior à inicial. Sua aplicação se estende a múltiplas finalidades. Entre elas mencionam-se: a redução da tensão de linhas domésticas para uso em aparelhos de baixa tensão, como brinquedos elétricos e eletrodomésticos; a elevação da tensão de geradores elétricos para transmissão da eletricidade a longas distâncias, a fim de facilitar seu transporte e diminuir as perdas; e a posterior transformação dessa eletricidade para voltagens inferiores para utilização prática.
Os transformadores desempenham sua função de variação da tensão por meio do fenômeno conhecido como indução eletromagnética, pelo qual toda corrente elétrica nele aplicada produz ao redor de seu condutor um campo magnético de intensidade proporcional à intensidade da corrente elétrica. Reciprocamente, os campos magnéticos variáveis existentes nas vizinhanças do material condutor induzem nele uma corrente elétrica de intensidade proporcional à magnitude da variação do campo elétrico.
Em sua forma mais simples, um transformador consiste de duas bobinas, isoladas entre si e enroladas num núcleo de aço-silício laminado, comum às duas. Formam-se, assim, três circuitos distintos: dois elétricos, que correspondem a cada uma das bobinas, e um magnético, formado pelas linhas de força que percorrem o núcleo metálico do transformador. Chama-se comumente de primário o circuito ao qual se aplica a corrente que se quer transferir, ou cuja tensão se deseja alterar, e de secundário aquele onde se forma a nova corrente.
As bobinas primária e secundária têm número distinto de espiras. A corrente procedente do exterior atravessa a bobina primária, na qual induz um campo magnético que afeta a bobina secundária e nela cria uma corrente induzida que se comunica com o circuito de saída. Para se determinar o valor da tensão de saída, multiplica-se a tensão de entrada pelo número de espiras da bobina secundária e divide-se o número obtido pelo número de espiras da primária. A relação entre os números de espiras das bobinas se denomina razão do transformador.

6057 – A Impressora de Circuitos Eletrônicos – 1913


Abra um computador ou um celular e você encontrará uma placa eletrônica complicadíssima, com centenas de trilhas e componentes microscópicos, quase impossíveis de montar à mão. A tarefa fica por conta desta máquina, que produz mais de 100 placas por minuto.

Os circuitos eletrônicos diferem dos circuitos elétricos por possuírem interligações entre diversos componentes eletrônicos, enquanto os circuitos elétricos somente têm conexões entre componentes elétricos.
Antigamente, a montagem de circuitos eletrônicos era executada de forma artesanal e sobre um chassis. Neste chassis eram parafusadas pontes de ligações, e nestas feitas as conexões entre os diversos componentes e a respectiva fiação, soldados de acordo com um diagrama pré estabelecido.
Montagem manual de um circuito
Com o advento da miniaturização, veio a necessidade de uma aglomeração mais compacta entre os componentes e peças formadoras do circuito eletrônico. Esta nova plataforma de montagem era totalmente diferente dos antigos chassis e suas pontes de conexão. Inicialmente os circuitos começaram a ser aglomerados em placas de materiais isolantes com furos onde de um lado se inseriam as pernas dos componentes e na outra face eram soldados os fios das conexões. Este processo, além de demorado acabava por complicar a montagem, aumentando a probabilidade de erros.
Passou-se então a se utilizar um método de alta escala de produção chamado de circuito impresso. Os circuitos impressos utilizam componentes como resistores, capacitores, transístores, entre outros. O início de seu uso foi logo após a Segunda Guerra Mundial, quando foi inventada a solda por imersão.
Antes do processo da solda por imersão, os componentes eram soldados um a um nas pontes com o uso de ferros de solda. Com o novo método, os componentes eram dispostos numa placa de material isolante, onde numa das faces eram feitas as ligações através de um método de impressão e corrosão de uma fina película de cobre. Esta película ficava após corroída com a fiação impressa exposta. Ao inserir os componentes nos furos feitos na placa isolante, suas pernas eram cortadas e a face de ligação onde estavam, era imersa em estanho derretido. Após retirar o circuito que estava em contato com o estanho, os componentes já estavam presos ao cobre de forma fixa, rápida e perfeita.
Modernamente os circuitos eletrônicos são muito mais complexos, além dos métodos normais de circuitos impressos existem outras formas muito mais avançadas de produção. O circuito eletrônico, deixou de ser um circuito propriamente dito, passou a ser encarado como um componente eletrônico. Exemplos são os circuitos integrados, microprocessadores, entre outros.

Esquema de um amplificador simples

Faculdade de Engenharia Industrial

Todo circuito eletrônico é constituído de no mínimo três componentes:

Fonte de alimentação ► Fornece energia para o circuito trabalhar.
Dispositivo de saída ► Realiza trabalho útil. Pode ser um led, um alto-falante, etc.
Condutores ► Interligam os componentes do circuito. São os fios e cabos, e algumas vezes a carcaça metálica do equipamento.

Contudo, somente circuitos muito simples funcionam sem um quarto componente:

Dispositivo de entrada ► Podem converter outra forma de energia em eletricidade, que será utilizada pelo circuito (p. ex. um microfone), ou oferecer ao usuário meios de controle sobre o comportamento do circuito (p. ex. um potenciômetro).

6054 – Breve História dos Motores Elétricos


O ano de 1886 pode ser considerado, como o ano de nascimento da máquina elétrica, pois foi nesta data que o cientista alemão Werner von Siemens inventou o primeiro gerador de corrente contínua auto-induzido. Entretanto esta máquina que revolucionou o mundo em poucos anos, foi o último estágio de estudos, pesquisas e invenções de muitos outros cientistas, durante quase três séculos.
Em 1600 o cientista inglês William Gilbert publicou, em Londres a obra intitulada De Magnete, descrevendo a força de atracção magnética. O fenómeno da electricidade estática já havia sido observado antes pelo grego Tales, em 641 a.C., ele verificou que ao friccionar uma peça de âmbar com um pano, esta adquiria a propriedade de atrair corpos leves, como pêlos, penas, cinzas, etc.
A primeira máquina electrostática foi construída em 1663 pelo alemão Otto von Guericke e aperfeiçoada em 1775 pelo suíço Martin Planta.
O físico dinamarquês Hans Christian Oersted, ao fazer experiências com correntes eléctricas, verificou em 1820 que a agulha magnética de uma bússola era desviada de sua posição norte-sul quando esta passava perto de um condutor no qual circulava corrente eléctrica. Esta observação permitiu a Oersted reconhecer a íntima ligação entre o magnetismo e a electricidade, dando assim, o primeiro passo para em direcção ao desenvolvimento do motor eléctrico. O sapateiro inglês William Sturgeon – que paralelamente com sua profissão, estudava electricidade nas horas de folga – baseando-se na descoberta de Oersted constatou, em 1825, que um núcleo de ferro envolto por um fio condutor eléctrico transformava-se em um íman quando se aplicava uma corrente eléctrica, observando também que a força do íman cessava tão logo a corrente fosse interrompida. Estava inventado o eletroíman, que seria de fundamental importância na construção de máquinas eléctricas girantes.
Em 1832, o cientista italiano S. Dal Negro construiu a primeira máquina de corrente alternada com movimento de vaivém. Já no ano de 1833, o inglês W. Ritchie inventou o comutador construindo um pequeno motor eléctrico onde o núcleo de ferro enrolado girava em torno de um íman permanente. Para dar uma volta completa, a polaridade do eletroíman era alternada a cada meia volta através do comutador. A inversão da polaridade também foi demonstrada pelo mecânico parisiense H. Pixii ao construir um gerador com um íman em forma de ferradura que girava diante de duas bobinas fixas com um núcleo de ferro. A corrente alternada era transformada em corrente contínua pulsante através de um comutador.
Grande sucesso obteve o motor eléctrico desenvolvido pelo arquitecto e professor de física Moritz Hermann von Jacobi – que, em 1838, aplicou-o a um bote. Alimentados por células de baterias, o bote transportou 14 passageiros e navegou a uma velocidade de 4,8 quilômetros por hora.
Somente em 1886 Siemens construiu um gerador sem a utilização de íman permanente, provando que a tensão necessária para o magnetismo poderia ser retirado do próprio enrolamento do rotor, isto é, que a máquina podia se auto-excitar. O primeiro dínamo de Werner Siemens possuía uma potência de aproximadamente 30 watts e uma rotação de 1200rpm. A máquina de Siemens não funcionava somente como um gerador de electricidade, mas também podia operar como um motor, desde que se aplicasse aos seus bornes uma corrente contínua.
Em 1879, a firma Siemens & Halske apresentou, na feira industrial de Berlim, a primeira locomotiva eléctrica, com uma potência de 2 kW.
A nova máquina de corrente contínua apresentava vantagens em relação à maquina a vapor, a roda d’água e à força animal. Entretanto, o alto custo de fabricação e a sua vulnerabilidade em serviço (por causa do comutador) marcaram-na de tal modo que muitos cientistas dirigira sua atenção para o desenvolvimento de um motor eléctrico mais barato, mais robusto e de menor custo de manutenção. Entre os pesquisadores preocupados com esta ideia, destacam-se o jugoslavo Nikola Tesla, o italiano Galileo Ferraris e o russo Michael von Dolivo-Dobrovolski. Os esforços não se restringiram somente ao aperfeiçoamento do motor de corrente contínua, mas também se cogitou de sistemas de corrente alternada, cujas vantagens já eram conhecidas em 1881.
Em 1885, o engenheiro electrotécnico Galileu Ferraris construiu um motor de corrente alternada de duas fases. Ferraris, apesar de ter inventado o motor de campo girante, concluiu erroneamente que os motores construídos segundo este princípio poderiam, no máximo, obter um rendimento de 50% em relação a potência consumida. E Tesla apresentou, em 1887, um pequeno protótipo de motor de indução bifásico com rotor em curto-circuito. Também esse motor apresentou rendimento insatisfatório, mas impressionou de tal modo a firma norte-americana Westinghouse, que esta lhe pagou um milhão de dólares pelo privilégio da patente, além de se comprometer ao pagamento de um dólar para cada HP que viesse a produzir no futuro. O baixo rendimento desse motor inviabilizou economicamente sua produção e três anos mais tarde as pesquisas foram abandonadas.
Foi o engenheiro electrotécnico Dobrowolsky, da firma AEG, de Berlim, entrou em 1889 com o pedido de patente de um motor trifásico com rotor de gaiola. O motor apresentado tinha uma potência de 80 watts, um rendimento aproximado de 80% em relação a potência consumida e um excelente conjugado de partida. As vantagens do motor de corrente alternada para o motor de corrente contínua eram marcantes: construção mais simples, silencioso, menos manutenção e alta segurança em operação. Dobrowolsky desenvolveu, em 1891, a primeira fabricação em série de motores assíncronos, nas potências de 0,4 a 7,5 kW.

FEI – Faculdade de Engenharia Industrial

6053 – O Motor Elétrico – 1822


A sua geladeira tem um. O liquidificador e o elevador também. E, no futuro, os carros também terão. O motor elétrico é onipresente – e foi descoberto meio sem querer pelo físico inglês Michael Faraday, que estava estudando a relação entre eletricidade e magnetismo.

Trata-se de uma máquina destinada a transformar energia elétrica em mecânica. É o mais usado de todos os tipos de motores, pois combina as vantagens da energia elétrica – baixo custo, facilidade de transporte, limpeza e simplicidade de comando – com sua construção simples, custo reduzido, grande versatilidade de adaptação às cargas dos mais diversos tipos e melhores rendimentos.
A tarefa reversa, aquela de converter o movimento mecânico na energia elétrica, é realizada por um gerador ou por um dínamo. Em muitos casos os dois dispositivos diferem somente em sua aplicação e detalhes menores de construção. Os motores de tração usados em locomotivas executam frequentemente ambas as tarefas se a locomotiva for equipada com os freios dinâmicos. Normalmente também esta aplicação se dá a caminhões fora de estrada, chamados eletrodíesel.
A maioria de motores elétricos trabalha pela interação entre campos eletromagnéticos, mas existem motores baseados em outros fenômenos eletromecânicos, tais como forças eletrostáticas. O princípio fundamental em que os motores eletromagnéticos são baseados é que há uma força mecânica em todo o fio quando está conduzindo corrente elétrica imersa em um campo magnético. A força é descrita pela lei da força de Lorentz e é perpendicular ao fio e ao campo magnético. Em um motor giratório, há um elemento girando, o rotor. O rotor gira porque os fios e o campo magnético são arranjados de modo que um torque seja desenvolvido sobre a linha central do rotor.
A maioria de motores magnéticos são giratórios, mas existem também os tipos lineares. Em um motor giratório, a parte giratória (geralmente no interior) é chamada de rotor, e a parte estacionária é chamada de estator . O motor é constituído de eletroímãs que são posicionados em ranhuras do material ferromagnético que constitui o corpo do estator e enroladas e adequadamente dispostas em volta do material ferromagnético que constitui o rotor.
Micro Motores de Corrente Contínua – São motores de custo elevado e, além disso, precisam de uma fonte de corrente contínua, ou de um dispositivo que converta a corrente alternada comum em contínua. Podem funcionar com velocidades ajustáveis entre amplos limites e se prestam a controles de grande flexibilidade e precisão. Por isso seu uso é restrito a casos especiais em que estas exigências compensam o custo muito mais alto da instalação, ou no caso da alimentação usada ser contínua, como no caso das pilhas em brinquedos.
Já os de corrente alternada, são os mais utilizados, porque a distribuição de energia elétrica é feita normalmente em corrente alternada. Seu princípio de funcionamento é baseado no campo girante, que surge quando um sistema de correntes alternadas trifásico é aplicada em pólos defasados fisicamente de 120º. Dessa forma, como as correntes são defasadas 120º elétricos, em cada instante, um par de pólos possui o campo de maior intensidade, cuja associação vetorial possui o mesmo efeito de um campo girante que se desloca ao longo do perímetro do estator e que também varia no tempo.
Motor de indução: funciona normalmente com velocidade estável, que varia ligeiramente com a carga mecânica aplicada ao eixo. Devido a sua grande simplicidade, robustez e baixo custo, é o motor mais utilizado de todos, sendo adequado para quase todos os tipos de máquinas acionadas encontradas na prática. Atualmente é possível controlarmos a velocidade dos motores de indução com o auxílio de conversores de freqüência.
A classificação dos motores elétricos quando vista de uma forma um pouco mais detalhada é um tanto complexa e quase sempre leva a confusões mesmo de estudiosos do assunto.