Neste breve artigo, tentarei explicar os fundamentos da engenharia elétrica em meus dedos. Para quem não entende de onde vem a eletricidade, mas parece indecente perguntar.
1. O que é corrente elétrica.
"O engenheiro-chefe ligou o interruptor e a corrente elétrica correu cada vez mais rápido pelos fios" (c)
1.1 Algumas palavras gerais sobre a física da questão
A corrente elétrica é o movimento de partículas carregadas. Das partículas carregadas, temos elétrons e um pouco de íons. Íons são átomos que perderam ou adquiriram um ou mais elétrons e, portanto, perderam a neutralidade elétrica, adquiriram uma carga elétrica. É assim que o átomo é eletricamente neutro - a carga do núcleo carregado positivamente é compensada pela carga da camada de elétrons. Os íons geralmente são portadores de carga em eletrólitos e os elétrons são portadores de fios de metal. Os metais conduzem bem a corrente porque alguns elétrons podem pular de um átomo para outro. Em materiais não condutores, os elétrons estão presos a seus átomos e não podem se mover. (Deixe-me lembrar que este artigo é uma explicação da física por um lado! Pesquise com mais detalhes em "teoria eletrônica da condução").
Vamos considerar a corrente em condutores de metal, que é criada por elétrons. Uma analogia pode ser traçada entre os elétrons em um condutor e um líquido em uma tubulação de água. (No estágio inicial, a eletricidade era considerada um líquido especial.) Assim como a água não flui pelas paredes de um cano, os elétrons não podem deixar o condutor, porque os núcleos dos átomos carregados positivamente os atrairão de volta. Os elétrons só podem se mover dentro de um condutor.
1.2 Geração de corrente elétrica.
Mas assim mesmo, a corrente no condutor não surgirá. É como despejar água em um pedaço de cano e soldá-lo nas duas extremidades. A água não fluirá para lugar nenhum. Em um pedaço de condutor, os elétrons também não podem se mover em uma direção. Se os elétrons por algum motivo se moverem para a direita, uma carga positiva não compensada aparecerá à esquerda, que os puxará de volta. Portanto, os elétrons só podem saltar de um átomo para outro e vice-versa. Mas se o tubo for enrolado em um anel, então a água já pode fluir ao longo do tubo, se de alguma forma for feito para se mover. Da mesma forma, as extremidades de um condutor podem ser conectadas entre si e, então, os elétrons podem se mover ao longo do condutor se forçados. Se as extremidades do condutor estiverem conectadas entre si, então um circuito fechado é obtido. A corrente contínua só pode fluir em circuito fechado. Se o circuito estiver aberto, nenhuma corrente flui.Uma bomba é usada para forçar a água a fluir pela tubulação. No circuito elétrico, a bateria fará o papel da bomba. Uma bateria conduz os elétrons ao longo de um condutor e, portanto, cria uma corrente elétrica. Cientificamente, uma bateria é chamada de gerador. Então, na engenharia elétrica, eles chamam uma bomba para criar uma corrente elétrica.
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Se a resistência de saída da fonte (resistência interna r na figura) for comparável à resistência de entrada do receptor (R3 na figura), então esses resistores agirão como um divisor de tensão. Neste caso, o receptor não receberá a tensão total da fonte U, mas U1 = U * R3 / (r + R3). Se este circuito for projetado para medir a tensão U, ele mentirá!
Nos próximos artigos, planeja-se considerar circuitos com capacitores e indutores.
Depois diodos, transistores e amplificadores operacionais.