Os engenheiros eléctricos utilizam a electricidade para realizar tarefas úteis, concebendo circuitos em que as tensões e correntes são controladas, modificadas, e utilizadas por uma variedade de componentes diferentes. Estas tensões e correntes, porém, representam energia: um circuito é um sistema energético em que a tensão funciona como energia potencial e a corrente é semelhante à energia cinética. Os componentes que incorporamos nos circuitos eléctricos não podem controlar e utilizar energia eléctrica, a menos que algo esteja também a gerar energia eléctrica, e é por isso que os circuitos têm fontes de tensão e de corrente. Chamamos a estes elementos fontes porque fornecem um circuito com a energia eléctrica necessária para uma funcionalidade adequada.
Características das Fontes de Tensão
Uma fonte de tensão gera uma diferença potencial entre os seus dois terminais. Quando estes dois terminais são ligados a uma rede de componentes interligados que formam um caminho condutor contínuo, a corrente fluirá.
Circuitos eléctricos simples consistem frequentemente numa fonte de tensão ligada a uns poucos componentes. Nestas situações, o terminal negativo da fonte é interpretado como o nó de referência de zero volts, e consequentemente o nó ligado ao terminal positivo da fonte terá uma tensão igual ao valor da fonte.
No entanto, é importante ter em mente que as fontes de tensão podem ocupar várias posições dentro de uma rede eléctrica, e consequentemente, o terminal negativo nem sempre estará a 0 V. Por exemplo:
Assim, o valor da fonte nem sempre indica a tensão no terminal positivo; em vez disso, o valor da fonte indica a diferença de tensão entre o terminal negativo da fonte e o terminal positivo da fonte.
Unidades
O valor de uma fonte de tensão é a diferença potencial gerada entre os dois terminais da fonte, e consequentemente, o valor é reportado em volts. Um volts é igual a um joule por coulomb. Assim, a voltagem indica a quantidade de energia potencial por coulomb de carga eléctrica. Para pôr isto em termos práticos, se uma fonte de 5 V e uma fonte de 10 V estiverem ligadas a dois circuitos idênticos, a fonte de 10 V impulsiona a carga eléctrica com o dobro da energia e, consequentemente, produzirá o dobro da corrente.
Fontes de Tensão Ideal
Quando um símbolo de fonte de tensão aparece num esquema, representa uma fonte de tensão ideal. Por “ideal” entendemos que a tensão gerada pela fonte nunca flutua e não é afectada pela quantidade de corrente extraída pelo circuito. As fontes de tensão da vida real nunca são ideais.
É frequente que esta diferença entre teoria e realidade não tenha qualquer efeito significativo no funcionamento do circuito e possa, portanto, ser ignorada. Por vezes, porém, precisamos de introduzir elementos de circuito adicionais para ter em conta as características não ideais das fontes de tensão da vida real.
Características das Fontes de Corrente
Uma fonte de corrente estabelece uma quantidade especificada de corrente eléctrica numa porção de um circuito. O valor da fonte de corrente é a magnitude do fluxo de corrente criado pela fonte, e o símbolo inclui uma seta para indicar a direcção da corrente.
Quando se vê uma fonte de corrente num diagrama de circuito, sabe-se que o caminho condutor ligado à fonte de corrente terá um fluxo de corrente igual ao valor da fonte. Se este caminho se separar em múltiplos ramos, como mostra o diagrama abaixo, é necessário efectuar uma análise do circuito para determinar a proporção da corrente da fonte que é entregue a cada ramo.
Unidades
O valor de uma fonte de corrente é relatado em amperes. Esta unidade diz-nos a taxa a que a carga eléctrica flui através de um determinado ponto de um circuito. Se medirmos uma corrente de um ampere, sabemos que uma coulomb de carga passa por qualquer ponto do ramo medido a cada segundo.
Fontes de Corrente de Calvário
Uma fonte de corrente ideal gera sempre a sua corrente nominal exacta e não é afectada pelas características do circuito ao qual está ligada. As fontes de corrente da vida real, como as fontes de tensão da vida real, não são ideais e devem ser representadas por uma fonte ideal em conjunto com pelo menos um componente adicional.
Exemplos de fontes de tensão e corrente
Quando analisamos e concebemos circuitos básicos, vemos fontes de tensão muito mais frequentemente do que fontes de corrente porque os sistemas electrónicos são normalmente alimentados por baterias ou fontes de alimentação de corrente contínua regulada, e ambas funcionam como fontes de tensão.
Não vemos tipicamente fontes de corrente como o principal fornecedor de energia eléctrica de um circuito. São mais comummente um meio de capturar o comportamento dos componentes do circuito, tais como díodos e transístores sensíveis à luz. Uma excepção é a célula fotovoltaica, que é modelada como fonte de corrente (em conjunto com alguns outros componentes) e pode funcionar como fonte primária de energia para um circuito alimentado por energia solar.
Conclusão
Esta breve discussão sobre fontes de tensão e corrente deu-lhe algumas informações básicas sobre estes dois meios fundamentais de introduzir energia eléctrica num circuito. Em futuros tutoriais em vídeo, analisaremos a diferença entre fontes dependentes e fontes independentes e a relação entre fontes de tensão de corrente alternada (CA) e fontes de tensão de corrente contínua (CC).