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Física Eletricidade na prática

Beleza! Bora montar uma aula prática e topizeira sobre Resistor e LED para alunos de robótica. Vai ser daquelas que os alunos mexem na protoboard, veem o LED acendendo, programam e aprendem na prática!

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Tensão, Corrente e Resistência: Fundamentos Essenciais da Eletricidade

O entendimento aprofundado das grandezas elétricas fundamentais — tensão (ou diferença de potencial), corrente elétrica e resistência elétrica — é indispensável para qualquer aplicação em eletrônica, eletrotécnica e sistemas embarcados. Esses três elementos formam a base conceitual da Lei de Ohm, que por sua vez é pilar da análise e projeto de circuitos elétricos.

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Tensão Elétrica (U ou V)

A tensão elétrica, também conhecida como diferença de potencial elétrico, é uma medida da energia potencial elétrica por unidade de carga entre dois pontos de um campo elétrico. Em termos práticos, representa a "força" que impulsiona os elétrons ao longo de um condutor. Sua unidade no Sistema Internacional é o volt (V).

Fisicamente, a tensão pode ser entendida como o resultado da separação de cargas em um campo elétrico. Essa separação é promovida por fontes de energia como geradores, baterias e fontes de alimentação. Uma analogia comum é a de um reservatório de água: quanto maior a altura da coluna d’água (pressão), maior o potencial para movimentar o fluxo — da mesma forma, quanto maior a tensão, maior a capacidade de impulsionar os elétrons.

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Corrente Elétrica (I)

A corrente elétrica é o fluxo ordenado de cargas elétricas, geralmente elétrons, através de um condutor submetido a uma diferença de potencial. No Sistema Internacional, sua unidade é o ampère (A). Corrente contínua (DC) refere-se a um fluxo constante e unidirecional, enquanto a corrente alternada (AC) oscila periodicamente em direção e intensidade.

O comportamento da corrente está diretamente ligado às características do meio condutor e à resistência oferecida à movimentação das cargas.

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Resistência Elétrica (R)

A resistência elétrica é a propriedade de um material ou componente que se opõe à passagem da corrente elétrica. Resulta da interação dos elétrons com os átomos do condutor, gerando dissipação de energia, usualmente sob forma de calor (efeito Joule). Sua unidade é o ohm (Ω).

A resistência de um elemento depende de quatro fatores principais:

1. Material: condutores como cobre e alumínio oferecem baixa resistência, enquanto isolantes como borracha apresentam resistência muito alta.

2. Comprimento do condutor (L): maior comprimento, maior resistência.

3. Área da seção transversal (A): quanto maior a área, menor a resistência.

4. Temperatura (T): na maioria dos condutores, o aumento da temperatura eleva a resistência.

 

A relação entre essas grandezas é descrita pela Lei de Ohm:

V = R ⋅ I

Essa equação permite determinar qualquer uma das três grandezas a partir das outras duas e é fundamental para o dimensionamento de circuitos.

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Interação das Três Grandezas

A compreensão do comportamento dinâmico entre tensão, corrente e resistência é essencial não apenas para a análise de circuitos lineares, mas também para o entendimento de fenômenos em circuitos não lineares, sistemas reativos (com capacitância e indutância), circuitos digitais, sensores, motores e fontes de energia.

Por exemplo, a redução de resistência em um circuito (como ao utilizar condutores mais grossos ou supercondutores) pode provocar um aumento significativo da corrente, exigindo proteções adequadas. Por outro lado, o controle intencional da resistência — como em potenciômetros ou resistores — permite a regulação de tensões e correntes em sistemas de controle, iluminação, instrumentação, entre outros.

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Um pouco mais

O domínio conceitual e matemático da tensão, corrente e resistência constitui a base para qualquer avanço em sistemas elétricos e eletrônicos. Essas grandezas, além de fundamentais para a teoria, são de aplicação prática imediata em projetos de circuitos, diagnósticos de falhas e desenvolvimento de soluções tecnológicas nos mais diversos setores — da automação industrial à medicina, da robótica à geração de energia. Assim, a compreensão profunda desses conceitos não é apenas acadêmica, mas estratégica para a inovação tecnológica e robótica.

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Bora para prática!

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🧰 Materiais Necessários - figura 01

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• 1 Protoboard

• 1 LED (vermelho ou outro)

• 1 resistor de 220 ohms ou 330 ohms

• 1 resistor de 1k (opcional, para comparação)

• 1 Pack de Pilha de 6V com cabo

• Fonte de 5V (pode ser Arduino)

• 1 botão (push-button)

• 1 Arduino UNO (Vídeo aula)

• Jumpers

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🧩 Parte 1: Conceitos Rápidos

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Resistor:

• Controla a corrente elétrica.

• Evita que componentes como LED queimem.

• Unidade: Ohm (Ω) – usa-se a Lei de Ohm:
  V = R x I

 

LED (Diodo Emissor de Luz):

• Componente que acende ao ligar a uma fonte de energia (pilhas).

• Tem polaridade!

  • Terminal longo = positivo (ânodo)

  • Terminal curto = negativo (cátodo)

 

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🛠️ Parte 2: Circuito 1 – Acendendo um LED com resistor

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Desafio: Montar o circuito mais simples com LED e resistor.

🔌 Esquema figura 02.

 

Explicação:

• Sem resistor, o LED pode queimar.

• Testar diferentes resistores (220Ω, 1k) para ver brilho do LED mudando.

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🛠️ Parte 3: Circuito 2 – LED com botão

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Objetivo: Acender o LED só quando o botão for pressionado.

🔌 Esquema figura 03.

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Dica: Coloque resistor depois do botão ou depois do LED, ambos funcionam.

• Trocar o resistor e observar variação no brilho.

 

 

📸 Dica Extra

Peça aos alunos para filmarem ou tirarem fotos do circuito funcionando e explicarem o que acontece. Pode virar conteúdo para redes sociais do Vander LAB!

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