BeatSlayer
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Sex Ago 23, 2013 5:36 pm
Eletrónica Básica: Volt, Ampere, e Resistência. Ohm I!
ATENÇÃO: Este tutorial não é de minha autoria, eu apenas estou a traduzi-lo, acrescentar alguns links para artigos no Wikipédia relacionados aos termos, e a postá-lo aqui, pois eu achei que é um artigo muito interessante e que pode ser bem útil para muitos iniciantes, e mesmo para os menos iniciantes. O original pode ser encontrado no site da LMR.
O autor é o bdk6, um grande entendedor de eletrónica e uma enorme fonte de conhecimento.
Ele escreveu esta primeira parte, e tenciona continuar a escrever acerca do assunto dentro de algum tempo. Se acharem este tutorial desnecessário comentem abaixo, que assim eu escuso de o traduzir. 
INTRODUÇÃO
Os nossos robôs funcionam com eletricidade. Para fazê-los funcionar corretamente, nós temos de ser os mestres da eletricidade. Mas antes que consigamos ser os mestres da eletricidade, nós temos de perceber como a mesma funciona. O objetivo com este tutorial é ajudar a entender o básico da eletricidade e eletrónica, e como podemos aplicá-las nas nossas criações. Durante essa caminhada, iremos aprender a usar algumas ferramentas que precisamos. Este será um tutorial muito longo, mas certamente cobrirá uns dois semestres de curso. Portanto é aconselhável ir absorvendo aos poucos para não se engasgarem. Temos uma longa caminhada pela frente, então vamos por pés ao caminho.
O plano é o seguinte. Primeiramente, vamos descobrir o que é eletricidade, depois vamos decifrar as suas características e efeitos. Depois faremos um plano para usarmos os seus atributos contra ela própria para que ela faça o que nós queremos. Tudo isto com o mínimo de matemática possível. Mas segue um aviso acerca da matemática: quanto mais vocês se infiltram na eletrónica, e robótica em geral, mais matemática precisam, portanto é uma boa ideia ir em frente e começar a praticá-la. Acreditem, vão precisar dela mais tarde. Mas lembrem-se, este é um tutorial para iniciantes, por isso serão deixados de lado alguns pormenores. Por agora podemos esquece-los. Apenas recordem-se que tem mais do que estará descrito aqui, e esperemos que os puristas não fiquem muito chateados com isso.
"Mas quando não consegues medi-lo, quando não consegues expressá-lo em números, o teu conhecimento é do tipo magro e insatisfatório;" físico-matemático e engenheiro Lord Kelvin
Para trabalhar com eletrónica, vocês vão precisar de algumas ferramentas especializadas. A primeira, e provavelmente a mais importante, é o multimetro. O multímetro é uma ferramenta multi-funcional que geralmente combina três instrumentos: um voltímetro, um amperímetro e um ohmímetro. É recomendável terem um sempre á mão. Não precisam de comprar um muito caro, claro que os mais caros são mais precisos, mas um mediano serve para o propósito. Podem comprar equipamentos de alta qualidade e gastarem quanto quiserem, mas provavelmente será melhor ideia esperarem até saberem o que realmente precisem comprar. Existem dois tipos básicos de multímetro: os analógicos a moda antiga, que tem uma agulha que move, e os mais novos que são digitais com um mostrador numérico. Os analógicos ainda tem as suas utilizações, mas é um dos digitais que vocês querem. Vamos cobrir algum uso básico dele no decorrer deste tutorial. Quando comprarem um, leiam o manual de instruções e depois usem-no com este tutorial para ampliar o vosso aprendizado.
ELETRICIDADE
O que é eletricidade? Para o nosso aprendizado aqui, o significado de eletricidade será principalmente eletrões. Vocês provavelmente já sabem que toda a matéria é composta de átomos. Átomos são compostos de protões, neutrões e eletrões. Protões têm carga elétrica positiva, neutrões não têm carga, e eletrões têm carga elétrica negativa. Os eletrões são mais interessantes para nós pois eles sobrevoam ás voltas dentro de uma nuvem fora do átomo, como se fossem pequenas naves espaciais orbitando em volta do átomo. Com um pouco de persuasão, nós podemos soltá-los do átomo deles e enviá-los para fazerem o trabalho que queremos. Mas como podemos persuadi-los a fazerem o trabalho que queremos?? Vamos descobrir?
TENSÃO ELÉTRICA / VOLTAGEM
Esses pequenos eletrões estão bem contentes onde estão, apenas flutuando ás voltas num espaço vazio em volta dos seus átomos. Se nós queremos que eles trabalhem para nós, temos de tirá-los da sua zona de conforto e enviá-los para onde queremos que o trabalho seja efetuado. Nós podíamos pedir isso educadamente, mas isso nunca funcionou comigo. Portanto vamos usar a força. Isso parece funcionar muito bem. Mas que tipo de força? Que tal força elétrica? Eles são eletrões, certo? Como as cargas (negativa para negativa ou positiva para positiva) se repelem, se nós empurrarmos um eletrão para perto de outro, o outro vai afastar-se dele, quando esse chegar perto do próximo ele também se afastará e assim sucessivamente. Essa força tem de ter um nome, e ela tem vários. O primeiro é potencial. Porque essa força tem o potencial de fazer um trabalho para nós. Tal como uma vasilhame com gasolina. A gasolina não faz nada parada dentro do vasilhame, mas tem o potencial de nos levar a algum lado se nós a colocarmos no nosso carro e a queimarmos. Um nome ainda melhor é força eletromotriz, abreviadamente FEM. A força eletromotriz, força motriz do eletrão. É bastante descritivo. Soa bem? Faz sentido. Obviamente, por isso mesmo os físicos decidiram dar-lhe outro nome. Esses físicos realmente gostam de dar nomes ás coisas uns atrás dos outros, só para nos baralharem. Por isso eles renomearam a força eletromotriz de volt, por causa de Alessandro Volta, o cara que inventou a bateria. Volts é apenas uma medida da força dos eletrões a se empurrarem uns aos outros. Três volts empurram três vezes com mais força do que um volt. Quantos mais volts nós tivermos, com mais força podemos empurrar. Tal como no carro, quando gastámos a gasolina toda temos de empurrar o carro de volta para casa, com dois amigos ajudando vai mais rápido, e fácil também.
Existe um ponto bastante importante acerca da tensão elétrica, não importa o que esqueçam acerca da tensão elétrica, sempre se lembrem disto: tensão elétrica (volts) são sempre medidos em relação a um ponto de referência! Na verdade, não existem zero volts. Quando se medem ou calculam volts, sempre é compreendido que é comparado a algum ponto de referência. Se é dito que temos uma bateria de 9 volt, isso significa que o terminal positivo dessa bateria tem 9 volt a mais do que o terminal negativo. O terminal negativo é o ponto de referência. Nos nossos dispositivos eletrónicos, nos normalmente conectamos todos os nossos pontos de referência juntos para ficarmos com apenas um, e o chamamos de terra (ground) ou massa. (Mais tarde será explicado o porquê.) Após isso todas as nossas medições de tensão elétrica são relativas a essa referência, ou massa. Não podem medir voltagens com um cabo apenas. Um voltímetro (dispositivo para medir voltagens) tem duas pontas, uma é conectada ao ponto de referência e a outra ao local que nós estamos interessados em medir. O aparelho então nos diz a diferença entre esses dois pontos. Lembre-se sempre disso, é bastante importante.
Agora procurem um bateria, não interessa de que tipo, qualquer uma serve. Peguem no vosso útil multímetro e selecionem o intervalo de medição de tensão elétrica. Se ele for automático, não têm de se preocupar com a escala. Se for manual tem de selecionar o intervalo de tensão elétrica necessário, que será o intervalo mais baixo que esteja acima da tensão elétrica da bateria. Logo se a bateria for de 12 volts e o vosso aparelho tem escala de 2 volts e 20 volts, escolham a escala de 20 volts. Certifiquem-se que as pontas de prova estão conectados nos lugares corretos. COISAS MÁS acontecem quando estão nos lugares errados, não perguntem como eu descobri isso. Sem que as pontas estejam a tocar nada, ele deve mostrar zero, mas muito provavelmente ele mostrará alguns números pequenos. Não se preocupem com isso, é apenas um efeito de como o aparelho funciona. A ponta negativa é provavelmente preta, encostem-na no terminal negativo da bateria. Depois encostem a outra no terminal positivo. O aparelho deverá ler algo próximo a tensão elétrica da bateria. Não deverá ser exato, mas deverá algo próximo. Acabaram de fazer a vossa primeira medição de tensão elétrica. Agora troquem as pontas para os terminais opostos. O mostrador deverá mostrar um número negativo. Isto é porque as medições de tensão elétrica são sempre em relação a um ponto de referência, que é sempre medido a partir do cabo comum (ponta preta) do aparelho. Parabéns!!
(continua brevemente, já comecei a traduzir a próxima parte)
ANEXOS:
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