Curso de Eletrônica Básica e Introdução à Solda


Introdução

Introdução

Introdução

Esta apostila foi desenvolvida para auxiliar você a dar os primeiros passos no universo da eletrônica de forma prática e acessível.

Neste material, você aprenderá os fundamentos essenciais, como a Lei de Ohm, circuitos de corrente e tensão elétrica, tipos de circuitos e os principais componentes eletrônicos, além de técnicas iniciais de montagem e soldagem.

Eletrônica Básica


Eletrônica Básica

O que é Eletrônica?

A eletrônica é uma área da ciência que estuda como componentes eletrônicos trabalham juntos para realizar diferentes funções. Ela está presente em muitos dispositivos do nosso dia a dia, como celulares, computadores e aparelhos de som.

Para começar a entender a eletrônica, é importante conhecer um conceito básico muito importante: a Lei de Ohm.

A lei de Ohm relaciona a tensão, corrente e resistência de um circuito elétrico. Sua fórmula é definida por:

$V = R \cdot I$

Como forma de simplificar a relação entre as grandezas, existe uma técnica chamada Triângulo da Lei de Ohm. 

Figura 1: Triângulo da Lei de Ohm 

Figura 1: Triângulo da Lei de Ohm

Descrição da imagem

Fonte: ttps://blog.raisa.com.br/

A partir do triângulo da Lei de Ohm, é possível determinar todas as equações necessárias para calcular a tensão, a corrente e a resistência em um circuito elétrico.

Esse triângulo organiza visualmente a relação entre as três grandezas fundamentais da eletricidade:

Figura 1: Triângulo da Lei de Ohm  

Figura 1: Triângulo da Lei de Ohm

Triângulo da Lei de Ohm

Fonte: wiki.obsat.org.br

Abaixo, de forma criativa, podemos visualizar o trabalho de cada grandeza dentro de um condutor.

Figura 1: Lei de Ohm 

Figura 1: Triângulo da Lei de Ohm

Triângulo da Lei de Ohm

Fonte: www.sta-eletronica.com.br

Eletrônica Básica

Corrente Elétrica

A corrente elétrica é o movimento ordenado de elétrons através de um condutor, como fios de metal. É ela que permite o funcionamento de circuitos elétricos e dispositivos de diversos tipos, desde pequenas lâmpadas até grandes máquinas industriais.

Símbolo: I
Medida: Ampere (A). Outras unidades comuns são o miliampere (mA) e o microampere (µA).

Tipos de Corrente Elétrica

Existem dois tipos principais de corrente:

1. Corrente Contínua (DC - Direct Current)

2. Corrente Alternada (AC - Alternating Current)


Gráfico 1: Corrente CC e AC

Gráfico de Corrente CC e AC

Fonte: www.sta-eletronica.com.br

Eletrônica Básica

Tensão Elétrica

A tensão elétrica, ou diferença de potencial (ddp), é a força que “empurra” os elétrons pelo circuito. Ao gerar uma diferença de potencial entre dois pontos deste, cria-se um movimento ordenado de elétrons. Esse movimento nós conhecemos como Corrente Elétrica.

No nosso cotidiano, frequentemente usamos informações sobre tensão elétrica e muitas vezes nem percebemos! Por exemplo, quando você vai escolher um eletrodoméstico em uma loja. Uma das primeiras perguntas que o vendedor poderá fazer é:

“Qual a voltagem desejada?”

Essa pergunta está relacionada à tensão da rede elétrica da sua residência, podendo ser 127V ou 220V.

Figura 1: Tomada 127V

Tomada 127V

Fonte: www.sta-eletronica.com.br

Circuitos


Circuitos

O que são Circuitos?

Introdução aos Circuitos Elétricos

Um circuito é um conjunto de componentes conectados que realizam uma função específica, como acender uma lâmpada ou ligar um motor. Eles são elementos fundamentais e formam toda a base da elétrica!

Para realizar análises de circuitos, é necessário dominar alguns pontos de extrema importância, como:

A partir dessas leis fundamentais, conseguiremos determinar grandezas elétricas como:

Vamos entender melhor ao decorrer deste capítulo!

Circuitos

Circuitos em Série

No circuito em série, os componentes estão conectados um após o outro, apresentando as seguintes características:

Utilizando a Lei de Ohm, podemos determinar a tensão em cada componente do circuito.

Resistência Total

A resistência total (Rt) em um circuito em série é obtida somando as resistências individuais:

$R_t = R_1 + R_2 + R_3$

Onde:

Exemplo

Figura 13: Representação de um circuito em série.

Circuito em Série

Fonte: UNESP

Circuitos

Circuitos em Paralelo

No circuito em paralelo, os componentes estão conectados lado a lado, apresentando as seguintes características:

Resistência Total

A resistência total (Rt) em um circuito em paralelo é calculada com a seguinte fórmula:

$$\frac{1}{R_t} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \frac{1}{R_3}$$

Onde:

Exemplo

Figura 14: Representação de um circuito em paralelo.

Circuito em Paralelo

Fonte: UNESP

Circuitos

Circuito Misto

Um circuito misto é uma combinação de circuitos em série e em paralelo.

Como Calcular a Resistência Equivalente

  1. Resolva primeiro os componentes conectados em paralelo, utilizando a fórmula:

$$\frac{1}{R_t} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \frac{1}{R_3}$$

  1. Depois, some a resistência equivalente dos componentes em paralelo com os resistores ligados em série:

$$R_t = R_1 + R_2 + R_3$$

Exemplo

Figura 15: Representação de um circuito misto.

Circuito Misto

Fonte: IFSUL

Circuitos

Leis de Kirchhoff

Lei dos Nós

A Lei de Kirchhoff das Correntes (ou Nós) diz que a soma de todas as correntes fluindo para um nó é igual à soma das correntes saindo do nó. Aplica-se para circuitos em série, ou seja, a corrente é a mesma em todos os pontos. Na forma matemática, podemos escrever da seguinte maneira:

$$ \sum i_{\text{in}} = \sum i_{\text{out}} $$

No nosso cotidiano, um exemplo prático da aplicação da Lei dos Nós de Kirchhoff pode ser observado em uma régua de tomadas. Imagine que você conecte dois equipamentos nessa régua: um deles consome 3 A e o outro consome 2 A. Nesse caso, a soma das correntes consumidas pelos dois equipamentos será 5 A. De acordo com a Lei dos Nós, a corrente que chega da rede elétrica à régua (5 A) será exatamente igual à soma das correntes que saem para alimentar os equipamentos conectados, garantindo o equilíbrio do sistema.


Lei das Malhas

A Lei de Kirchhoff das Malhas diz que a soma das tensões em torno de uma malha fechada é zero. Isso aplica-se para circuitos em paralelo. Na forma matemática, podemos escrever da seguinte maneira:

$$ \sum V_n = 0 $$

Onde, n são todas as tensões presentes em todos os elementos da malha. Para encontrar o valor de cada queda de tensão, você deverá aplicar a Lei de Ohm em cada elemento do circuito.

Por exemplo, imagine um circuito com um resistor e um LED conectados em série. Sabe-se que o circuito é alimentado por uma bateria de 9V, e para acender o LED é necessário uma tensão de 2V e corrente de 20mA. Assim, para que o LED funcione sem ser danificado, é preciso encontrar o resistor ideal.

Subtraindo da bateria a tensão necessária para o funcionamento do LED:

$$ 9V - 2V = 7V $$

A queda de tensão sobre o resistor será de 7V! Agora, usaremos a Lei de Ohm para encontrar o valor do resistor:

$$ V = R \cdot I $$

Queremos encontrar R, então manipulamos a equação:

$ R = \frac{V}{I} $

Substituindo valores:

$$ R = \frac{7V}{20mA} = 350\Omega $$

Concluímos que, para o funcionamento correto do LED, será necessário um resistor de 350Ω!

Usando o software de simulação de circuitos Tinkercad, montamos esse circuito simples para melhorar a visualização do circuito!

Figura 1: Simulação

Simulação do circuito

Fonte: Autor

Nos próximos capítulos, iremos abordar com mais detalhes as ferramentas mostradas no exemplo anterior!

Ferramentas Básicas


Ferramentas Básicas

Multímetro

Multímetro

O multímetro é um instrumento que mede diferentes grandezas elétricas, como tensão, corrente e resistência. Ele é fundamental para analisar circuitos e verificar se estão funcionando corretamente.

Figura 1: Multímetro Digital

Multímetro Digital

Fonte: Fluke

A seguir, temos um exemplo simples de aplicação de um multímetro. Em escala de tensão alternada, usamos as ponteiras do instrumento para medir a tensão presente na tomada.

Figura 2: Aplicação do Multímetro

Aplicação do Multímetro

Fonte: Autor

No mercado, existem diversos modelos de multímetros, variando funcionalidades, precisão e recursos adicionais. Cada modelo é projetado para atender diferentes necessidades, desde usos domésticos e educativos até aplicações profissionais mais complexas.

Ferramentas Básicas

Protoboard

Protoboard

A protoboard é uma ferramenta utilizada para montar circuitos de maneira temporária, sem a necessidade de solda. Apesar de não suportar circuitos de altas correntes, ela facilita os testes de projetos antes de uma montagem definitiva.

Figura 1: Protoboard

Protoboard

Fonte: MakerHero

Figura 2: Protoboard com circuito real

Protoboard com circuito real

Fonte: MakerHero

Através do software de simulação TinkerCad, temos alguns exemplos de circuitos em protoboard.

Figura 3: Simulação circuito paralelo

Simulação circuito paralelo

Fonte: Tinkercad

Para aprimorar seus conhecimentos sobre circuitos, recomenda-se a leitura e prática de montagem de circuitos dentro da plataforma.

Acesse: Tinkercad

Componentes Eletrônicos

Os componentes eletrônicos são os elementos que formam um circuito. Aqui veremos alguns dos mais importantes!

Componentes Eletrônicos

Resistores

Os resistores são responsáveis por limitar a corrente elétrica em um circuito. São usados para dividir tensão, proteger componentes, dentre outras aplicações.

Figura 1: Tipos de resistores

Tipos de resistores

Fonte: curtocircuito.com.br


Figura 2: Simbologias

Simbologias

Fonte: curtocircuito.com.br

Existem diversos tipos de resistores no mercado, e todos eles são usados em uma infinidade de aplicações. Nesta apostila, vamos focar em componentes PTH (“Through-Hole”, ou em português, “Montagem através do furo”).

Figura 3: Componente PTH

Componente PTH

Fonte: MakerHero

Mas como identificar o valor de cada resistor?
Existe uma tabela universal com códigos de cores para identificar visualmente o valor do resistor, sem a necessidade de fazer a medição um a um.

Figura 4: Códigos de cores para resistores

Códigos de cores para resistores

Fonte: Mouser

A seguir veremos um exemplo:

Quais as cores de um resistor de 10k (10.000)?

Analisando a tabela de cores, sabemos que:

Figura 5: Resistor 10k

Resistor 10k

Fonte: Tinkercad

Componentes Eletrônicos

Capacitores

Os capacitores são dispositivos que armazenam energia temporariamente na forma de campo elétrico. São usados para filtrar sinais, estabilizar tensões, retificar correntes, entre outras aplicações.

Figura 1: Tipos de capacitores

Tipos de capacitores

Fonte: Curto Circuito


Como dito anteriormente, os capacitores armazenam energia por um curto período de tempo, porém, não são baterias!
Diferentemente das baterias, os capacitores não produzem partículas carregadas, mas permitem que elas se acumulem em suas placas, criando uma tensão entre elas. A energia de um capacitor é produzida por uma fonte externa.

Quanto maior for a tensão aplicada no capacitor, maior será a carga acumulada em suas placas, e maior será a queda de tensão.

Associação de Capacitores

Em um circuito composto por capacitores, para calcular a capacitância equivalente, seguimos um procedimento semelhante ao dos resistores, mas de forma inversa.

Para um circuito em série:

$$ \frac{1}{C_t} = \frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2} + \frac{1}{C_3} $$

Figura 2: Associação de capacitores em série

Associação de capacitores em série

Fonte: Toda Matéria


Para um circuito em paralelo:

$$ C_t = C_1 + C_2 + C_3 $$

Figura 3: Associação de capacitores em paralelo

Associação de capacitores em paralelo

Fonte: Toda Matéria

Componentes Eletrônicos

Diodos

Os diodos são dispositivos que permitem que a corrente elétrica passe em apenas uma direção. São usados como retificadores (transformam corrente alternada em contínua) e como proteção contra polaridade reversa.

Formado por uma junção PN, quando polarizado diretamente, a corrente fluirá com maior facilidade, pois o componente apresenta uma resistência muito baixa.
Quando polarizado no sentido inverso, a corrente não fluirá.


Polarização dos Diodos

Figura 1: Polarização dos Diodos

Polarização dos Diodos

Fonte: Eletrônica Analógica - Newton C Braga


Simbologia

Figura 2: Simbologia

Simbologia

Fonte: MakerHero


Tipos de Diodos

Figura 3: Tipos de Diodos

Tipos de Diodos

Fonte: Blog Raisa


Diodo 1N4007

Um modelo muito utilizado é o 1N4007. Conhecido como retificador, esse diodo pode operar em diversos tipos de circuitos (CC e CA), suportando tensões de até 1000V!

Para mais informações sobre este componente, consulte o datasheet:
🔗 Datasheet 1N4007


Abaixo temos um exemplo do funcionamento desse componente:

Figura A: Tipos de Diodos

Exemplo de diodo polarizado inversamente

Figura B: Tipos de Diodos

Exemplo de diodo polarizado diretamente

Fonte: Autor

Componentes Eletrônicos

Transistores

Os transistores são componentes eletrônicos usados para amplificar ou controlar sinais elétricos.
Eles são aplicados em amplificadores de áudio, interruptores eletrônicos, controle de motores, entre outros circuitos.


Tipos de Transistores

Figura 1: Tipos de Transistores

Tipos de Transistores

Fonte: Blog Fazedores


Simbologia

Figura 2: Simbologia

Simbologia do Transistor

Fonte: HWLibre


Formação do Transistor

O transistor é formado por materiais do tipo P e N, que podem ser organizados em duas estruturas diferentes, alternando os materiais.

Abaixo, temos uma ilustração de sua formação e símbolo:

Figura 3: Formação e símbolo do transistor

Formação e símbolo do transistor

Fonte: Eletrônica Analógica - Newton C Braga

Introdução à Solda

Introdução à Solda

Segurança

A soldagem é um processo que une componentes eletrônicos a uma placa de circuito utilizando estanho. Antes de se iniciar o processo de soldagem, deve-se ficar atento às boas práticas de segurança na hora de realizar a solda!

Equipamentos de Proteção

Os dois principais equipamentos de proteção que devem ser utilizados são:

O uso de óculos de proteção é essencial na soldagem eletrônica, pois o aquecimento excessivo do estanho pode fazer com que o fluxo interno evapore rapidamente, resultando em pequenos respingos. Esses respingos podem atingir os olhos, causando irritação, queimaduras ou até lesões mais graves. Para evitar acidentes, sempre utilize óculos de proteção ao soldar, garantindo a segurança da visão contra possíveis projeções de material quente.

Figura 1: Óculos de Proteção

Óculos de Proteção

Fonte: American Vek


Usar máscara ao soldar é essencial porque, durante o processo, são liberados vapores que podem ser prejudiciais à saúde. Esses gases podem irritar o nariz, a garganta e até causar problemas respiratórios com o tempo.

Ninguém quer ficar com aquela sensação ruim de garganta arranhando depois de um tempo soldando, né? Então, para evitar isso e cuidar bem da saúde, a máscara é um item indispensável!

Figura 2: Máscara de proteção

Máscara de Proteção

Fonte: Elastobor

Introdução à Solda

Ferramentas para Solda

Nesta introdução, iremos abordar a soldagem com estanho, que é o tipo mais comum de solda!

Para iniciar um processo de solda, é importante conhecer as seguintes ferramentas:

Responsável por aquecer o estanho e realizar uma solda eficiente.

Figura 15: Ferro de Solda

Ferro de Solda

Fonte: RoboCore

Material condutor utilizado para solda. Deve-se tomar muito cuidado ao utilizá-lo, pois o chumbo está presente em sua composição.

Figura 16: Estanho

Estanho

Fonte: Incorzul

O sugador de solda é uma ferramenta para auxiliar na remoção de estanho da PCB. Ele literalmente suga o estanho aquecido e o remove completamente da placa. É essencial para remoção de componentes.

Figura 16: Sugador de Solda

Sugador de Solda

Fonte: Hikari Ferramentas

É uma placa básica feita de material isolante, que possui cobre em uma ou em ambas as faces. Muito indicada para iniciantes no processo de soldagem de circuitos.

Figura 17: Placa perfurada, sem solda

Placa de Fenolite

Fonte: RoboCore

🔎 Para Saber Mais

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Introdução à Solda

Boas Práticas e Erros Comuns na Soldagem

Qualidade da Solda

Uma boa solda não é só questão de aparência, ela é fundamental para garantir que seu circuito funcione como esperado. Para isso, aqui estão alguns pontos essenciais para garantir uma solda de qualidade:

Lembre-se: Usar excesso de estanho pode criar problemas, como curtos e falhas nas conexões.

Erros Comuns a Evitar

Com a prática, você vai aprender o que fazer e o que não fazer. No começo, é normal cometer alguns erros, mas ficar atento a esses detalhes pode ajudar a evitar problemas mais sérios:

Dicas para Iniciantes

A soldagem pode parecer um desafio no início, mas não se preocupe, com o tempo você vai pegar o jeito. Abaixo temos algumas dicas para auxiliar o seu processo!