Dia destes me perguntaram: -
preciso testar uma fonte, qual o valor do resistor que devo usar como carga?
Esta é uma questão que deveria
ser bem conhecida pelos técnicos porque, muitas vezes, precisamos eliminar a
dúvida se o defeito está realmente na fonte ou na carga que ela está
alimentando, ou seja, o circuito propriamente dito.
Por outro lado, se
simplesmente desligarmos a fonte ele poderá funcionar embora esteja com
defeito.
Como funcionar se está com
defeito?
Isso parece que não faz
sentido! Então...
As fontes chaveadas têm
diversos circuitos de proteção e dentre eles um que faz a monitoração da
corrente de carga para manter a fonte estabilizada quando a carga varia.
Assim, se houver uma falha
neste circuito de monitoração, ao desconectarmo-la das placas que ela alimenta
a fonte funcionará normalmente o que nos levará a falsa conclusão de que ela
está funcionando corretamente.
Se você tem outro equipamento
igual funcionando pode optar pelo troca-troca para determinar onde realmente
está o defeito, entretanto este é um procedimento que eu, particularmente, não
recomendo muito.
A razão é simples. Se você
tem um equipamento funcionando é melhor não fazê-lo de cobaia por que, vai que
a bruxa esteja solta!
A melhor opção é testar a
fonte com uma carga simulada e para isso você precisa saber o valor da carga.
Esta carga “fantasma” é
definida por dois valores: resistência e potência.
Para definir estes valores
você terá que se fazer duas continhas muito simples: uma de dividir e outra de
multiplicar.
Na verdade o que se se tem
que fazer é uma aplicação prática da primeira Lei de Ohm que é ensinada na
física do ensino médio (não sei pra quê!).
Em geral, muitos alunos (com
toda razão) não entendem para que serve aquilo, principalmente se ele está
pretendendo estudar direito, jornalismo ou qualquer coisa que não tenha nada a
ver com tecnologia. Mas está é outra história.
Comecemos pelo valor da tal
resistência da carga “fantasma”.
Para encontrar este valor é
preciso saber o valor da tensão da fonte e da corrente consumida pelo circuito
“pendurado” nela, ou seja, vamos aplicar a tal Lei de Ohm.
Não se desespere. Prometo que
não vai doer nada.
Vamos a um exemplo.
Suponhamos que a tensão da nossa fonte em analise seja 5V e que ela deva
fornecer 2A para a carga.
Vamos resumir isto assim: V =
5 volt (algumas pessoas também escrevem E ou U no lugar do V) e I = 2 ampère.
Dividindo o valor da tensão
(V) pela corrente (I) obtemos 5/2 = 2,5ohms.
Não se assuste com o valor
tão baixo para resistência. É Isto mesmo um valor bem baixo, porque a corrente
é alta. Quanto maior a corrente menor será o valor da resistência.
Matematicamente diz-se que
grandezas que tem este comportamento são inversamente proporcionais, ou seja,
quando uma aumenta a outra desce e vice-versa.
Então a corrente num circuito
é inversamente proporcional a resistência.
Quem descobriu isto foi um
alemão (tinha que ser!) chamado Georg Simon Ohm lá por volta de 1826 (caramba,
há quanto tempo!), mas ele só ficou famoso a partir de 1841(antes de derrotar o
Brasil por 7 a 1!). Por isso, é que a Lei tem o nome dele. Muito justo, não é
mesmo?
Mas vamos continuar com o
teste de carga da nossa fonte.
É muito importante também
saber a potência que vai ser dissipada no resistor “fantasma” para que possamos
usar um que “aguente” a corrente, senão ele queima rapidinho.
Para encontrar a potência
basta multiplicar a tensão pela corrente, ou seja, P = V x I que nosso exemplo
será: 5V x 2A = 10W.
O “W” é o símbolo de watt que
é a unidade utilizada para potência.
Reparou que quando a corrente
aumenta a potência também aumenta. Neste caso temos grandezas diretamente
proporcionais.
Na prática é melhor colocar
um resistor que suporte uma potência entre 20 a 50% maior. Como o cálculo nos
deu 10W podemos colocar algo, no mínimo, entre 12 e 15W (se for mais não têm
importância.
Vamos entender bem isso.
O valor da resistência
calculada é “imexível”. Neste exemplo tem que ser 2,5ohms e não se discute.
Já a potência para a escolha
do resistor pode e deve ser maior que a calculada.
Quando se fala em potência de
um resistor, ou seja, os “watts” não significa que ele “produza” aquela
potência e sim que está apto a suportá-la, ou melhor, dissipá-la. Em outras
palavras, ele aguenta a corrente que vai produzir aquela potência.
Entretanto, quando se fala na
potência de uma lâmpada estamos dizendo que quando ela receber a tensão para a
qual foi especificada ela irá “fornecer” a quantidade de watts que está
especificada e corresponderá a uma
determinada luminosidade.
É importante entender bem
este conceito caso queira usar lâmpadas como carga fantasma em lugar de
resistores como algumas pessoas fazem.
Mas fique atento que neste
caso (da lâmpada) não podemos pensar no valor da resistência da lâmpada e sim
na potência.
Voltemos ao nosso exemplo de
carga fantasma de 2A para uma fonte de 5V cujo valor da resistência já calculamos e nos deu 2,5 ohms.
Podemos colocar, por exemplo,
quatro resistores de 10 ohms/10W em paralelo onde teremos 2,5ohms (10/4) com
capacidade e dissipar até 40W (10 x 4) o que nos dá uma boa margem de
dissipação evitando que os resistores queimem.
Como realizar o teste
A primeira providência deve
ser ligar a fonte através de uma lâmpada série de potência adequada. E se você
não sabe qual a “potência adequada” sugiro que leia meu post sobre isso.
A seguir monte o seguinte
“esquema” ou set up
.
Obs. Embora no desenho eu
tenha representado instrumentos
analógicos e claro que você poderá utilizar os digitais.
Algumas consideraçoes sobre o
set up de teste
Embora na figura tenham sido
mostrados intrumentos analógicos, você poderá utilizar multímetros digitais,
sendo, obviamente, necessarios dois aparelhos. Um para medir corrente e outro
para medir tensão.
É extremamente útil o uso do
amperímetro para verificar se a corrente na carga fantasma está dentro do valor
esperado.
Por outro lado o voltímetro
indicará se a fonte está fornecendo a tensão correta quando está sob carga.
A partir das leituras obtidas
você poderá tirar algumas conclusões sobre o funcionamento e saber se ela está
ou não funcionando corretamente.
Para quem quer saber mais
sobre a Lei de Ohm
Esta Lei é, sem dúvida, uma
das mais importantes da eletricidade e, por conseguinte também da eletrônica.
Na verdade o “alemão” descobriu duas leis importantes para a eletricidade.
Uma delas, chamada de segunda
lei, estabelece o valor da resistência em função de três grandezas: o tipo do
material condutor (cobre, ferro, alumínio, etc) o comprimento do fio e a
“grossura” dele, tecnicamente chamada de área da secção reta.
A outra lei, a segunda, que
nos interessa no momento estabelece a relação entre a tensão, a corrente e a
resistência.
Uma maneira simples de
visualizarmos e nos lembrarmos da relação entre estas três grandezas (V, R e I)
estabelecida pela Lei de Ohm é usando o triângulo mostrado abaixo.
Vejamos como utilizar este “triângulo”.
Se a intenção for encontrar o
valor da corrente I basta “esconder” o I e você percebe que terá V dividido por
R.
E finalmente pode ser que
você conheça a tensão V e a corrente I, como no exemplo da nossa carga
fantasma, e precisa saber o valor da R a ser utilizada.
Então, você “esconde” o R e
descobre que deverá dividir V por I.
Comprovando os resultados com um simulador virtual
Para entender definitivamente
a Lei de Ohm sugiro que você vá ao link da Universidade do Colorado onde há um
simulador para você brincar virtualmente com a Lei de Ohm.
http://phet.colorado.edu/sims/ohms-law/ohms-law_pt_BR.html
Você tem dois cursores onde
pode variar o valor da tensão ou da resistência e o simulador calculará
automaticamente a corrente no circuito. Experimente você vai gostar.
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Artigo publicado em 12/07/2014 em
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