Eletrônica Analógica Prof. Arnaldo I. T. Consultant I. I. A. Consultant.

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1 Eletrônica Analógica Prof. Arnaldo I. T. Consultant I. I. A. Consultant

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3 Físico - - Química Materiais
dos Materiais

4 A Existência da Corrente Elétrica no interior
das Estruturas Atômicas que formatam físico-quimicamente os Materiais usados nos Componentes dos Circuitos Eletroeletrônicos pode ser descrita observando-se a própria Trajetória da Evolução Científica que, ao longo dos tempos, foi propondo as mais variadas Modelagens Atômicas Fundamentais, com o intuito de se entender & explicar a Composição Fundamental da Matéria & também os vários Fenômenos Físicos que a envolvem, tal como, os próprios Métodos de Obtenção & Condução da Corrente Elétrica pelos Corpos ;

5 OBJETOS DE ESTUDO PRINCIPAIS :
Segmento qualquer de Material Condutor Elétrico submetido a Níveis Controlados de Tensão Elétrica assim como aos seus Principais Comportamentos Físico-Químicos Operacionais ; Cabo Coaxial para Distribuição de Energia Prata ( Ag ) Ouro ( Au ) Platina ( Pt ) Cobre ( Cu ) Alumínio ( Al ) Tungstênio ( W ) Níquel ( Ni ) Cádmio ( Cd ) Ligas Metálicas Condutor Metálico Material Dielétrico Blindagem Interna Isolante Externo Física Clássica : Materiais formados apenas por Moléculas, Átomos, Prótons, Elétrons & Nêutrons ;

6 Durante toda a Trajetória de Desenvolvimento & Evolução Científica
da Físico-Química foram propostos vários Tipos de Modelagens Atômicas Fundamentais, com o intuito de se entender & também de explicar, plausivelmente, as Origens, os Métodos de Obtenção, assim como a própria Composição Fundamental da Matéria ; Inicialmente, de Formas Filosóficas, como Leucipo & Demócrito (450 A.C.), posteriormente de Modos Científicos, através dos Modelos Atômicos de Dalton (Modelo da Bola de Bilhar ), de Thompson (Modelo Pudim de Passas ), de Rutherford (Modelo Planetário – 1911) & de Bohr (Modelo Planetário Energético – 1913), muitas foram as Contribuições Científicas “Ad hoc” que vieram se tornar as Referências Técnicas dos Estudos da Atomística & da Matéria ; Órbitas Secundárias e- Núcleo Positivo Prótons Núcleo + e- Rutherford 1911 Bohr 1913

7 Diagrama Esquemático Padrão para a Estrutura Atômica de um μ-Segmento
Núcleo Prótons & Nêutrons elétron Diagrama Esquemático Padrão para a Estrutura Atômica de um μ-Segmento de Material Condutor Elétrico, aonde estão demonstrados os possíveis Deslocamentos Eletrônicos desordenados ( típicos de um Material em Repouso ) Modelo Atômico de Sommerfeld ( Divulgação Científica ) Órbitas Eletrônicas Elípticas

8 Modelo Atômico de Schrödinger -- 1926
ORBITAIS Elétrons se movimentando com vários valores de Momento Angular, ocupando Regiões E.E. específicas existentes nos Espaços Internos disponíveis, dentro das Estruturas Atômicas dos Materiais Núcleo Atômico Regiões Orbitais Descartando Idéias sobre Órbitas Eletrônicas Precisas (Circulares ou Elípticas), este Modelo propõem Regiões Espaciais Delimitadas Energeticamente (Orbitais), aonde seria muito mais provável encontrar elétrons deslocando-se desordenadamente, a partir de inúmeras Variações Comportamentais Imprevisíveis características às Partículas Atômicas já conhecidas &/ou mesmo às próprias Influências de Ondas Eletromagnéticas previamente definidas.

9 A partir de 1926, o Modelo Atômico de Schröndinger se tornaria aquele
mais aceito pela Comunidade Científica, sendo implementado a partir de um Modelo Estrutural de Caráter Matemático-Probabilístico que estaria diretamente baseado nos seguintes Princípios Científicos : __ Princípio da Incerteza de Heisenberg : Seria impossível determinar, simultaneamente & com total precisão, a Posição & a Velocidade de um elétron dentro dos μ-espaços existentes em uma Estrutura Atômica qualquer, a partir de um determinado instante de tempo convencional ; __ Princípio da Dualidade da Matéria de Louis de Broglie : Aonde os elétrons poderiam apresentar Características Físico-Químicas DUAIS, capazes de se comportar operacionalmente como Matéria & Energia & assim sendo, deveriam ser tratados como Partículas-Onda Elementares ;   # O Conceito dos Orbitais de Schröndinger, preconiza que EXISTEM certas Regiões do Espaço Sub-dimensional, em torno do Núcleo da Estrutura Atômica, aonde seriam muito maiores & plausíveis as Probabilidades Técnicas de se investigar & comprovar, com sucesso, a existência de elétrons aptos a se deslocarem de suas Órbitas & que seriam capazes de provocar Ações Físico-Químicas relevantes ;

10 Modelagem Sub-Atômica Gell-Mann / Zweig
Padrão Atual de Modelo Atômico 1964 / 1968 Modelo Atômico Atual que reúne os Conhecimentos da Teoria Quântica, incluindo os Conceitos relativos às Interações Fortes (Cromodinâmica Quântica) com a Teoria Unificada relacionada às Interações Fracas & às Forças Eletromagnéticas

11 Em função dos próprios Níveis de Ação característicos das
principais Forças Interativas Fundamentais da Matéria ( Forças Gravitacional, Eletromagnética, Forte & Fraca ) ... ... Devido ao Número de Partículas Atômicas & Sub-Atômicas Fundamentais ou Não, ser cada vez mais Crescente ... ... Pelos Comportamentos Físico-Químicos DUAIS caracteristicamente apresentados pelos elétrons ... ▼ Impossível definir uma “Modelagem Única & Definitiva” capaz de representar tecnicamente, de maneira simples, consistente & padronizada, TODAS as Principais Estruturas da Matéria, com seus Níveis Atômicos & Sub-Atômicos ! ! !

12 para as principais Freqüências Operacionais das Ondas Eletromagnéticas
Configurações Oscilatórias para as principais Freqüências Operacionais das Ondas Eletromagnéticas produzidas por elétrons confinados dentro de suas Estruturas Atômicas, de acordo com os seus principais Estados Quânticos, seus sucessivos Níveis de Energia, & Interatividade Eletromagnética em relação aos Núcleos Atômicos dos mais variados Materiais

13 Mapa Conceitual da Estrutura Atômica ( Ano 2008 )
Matéria Moléculas Estruturas Moleculares Estruturas Atômicas

14 Interações Fundamentais da Matéria

15 Em 1820, Michael Faraday já havia proposto experimentalmente
todo o Conceito das Linhas de Força Elétrica, através dos Princípios Técnicos a seguir : ▼ Em cada Ponto do Espaço, a direção do Campo Elétrico seria determinada pela tangente relativa às Linhas de Força ; ▼ Em cada Ponto do Espaço, o valor do Campo Elétrico seria determinado pelo No.o de Linhas de Força por Unidade de Área ; Assim : Quanto maior a Densidade das Linhas de Campo, maior seria a própria Intensidade do Campo Elétrico envolvido ; q1 = 16,0 μC q2 = - 16,0 μC q1 = 16,0 μC q2 = 16,0 μC

16 de Campos Eletromagnéticos dentro do Espaço Físico de Interação ;
▼ Carga Elétrica, Magnética ou Gravitacional modifica o Espaço em torno de si & tal Modificação Física se manifesta na forma de Campos E / M / G ; ▼ As Linhas de Força são apenas Representação Geométrica das Influências de Campos Eletromagnéticos dentro do Espaço Físico de Interação ; ▼ Linhas de Força não se cruzam & não desaparecem no Espaço : àquelas de Natureza Elétrica se originariam nas Cargas Positivas & se projetariam até as Cargas Negativas, enquanto àquelas de Origem Magnética se originariam em um Pólo Norte & se projetariam até um Pólo Sul ; ▼ A Intensidade de um Campo depende da Densidade das Linhas de Força : em Regiões onde tais Linhas estão próximas umas das outras, o Campo é Forte & aonde as Linhas estiverem afastadas umas das outras, o Campo fatalmente será Fraco ; ▼ Caso haja, na Região de Abrangência do Campo, uma 2ª. Carga de mesma Natureza E / M / G, o Campo da 1ª. Carga irá exercer Influência Direta sobre a 2ª. Carga, gerando uma Força (exclusiva/ de Atração no caso Gravitacional & de Atração ou Repulsão nos casos de Campo Elétrico & Magnético) ; ▼ Este Efeito será Recíproco entre Cargas, pois a 1ª. Carga também será afetada pelo Campo da 2ª. Carga, com Força de Igual Intensidade, na mesma Direção, mas no Sentido Oposto do Campo analisado ; ▼ Interações entre Campos & Cargas não ocorrem instantaneamente, mas se propagam com a Velocidade da Luz ( km /segundo ), que é muito Alta, mas não é Infinita & muito menos Instantânea ! ! !

17 Experimento Básico Comprovatório
Material Condutor de formato retilíneo, sem q.q. Influências Termo-Mecânicas do Meio Externo é submetido a uma d.d.p. E (V) ( f.e.m. ), a partir da Fonte Variável de Tensão Elétrica G, após o fechamento do Interruptor S : Em alguns milisegundos, ocorrerão os seguintes Fenômenos Físico-Químicos em tal Condutor : a) Aparecimento do Campo Eletromag. E ; b) Geração da Força Elétrica F que aparecerá em Oposição Vetorial ao Campo E ; c) Força F atua no Coeficiente de Resistência Elétrica deste Material Condutor [ F ↑↑  ↓↓ R ( Ω ) ] ; d) Inicialização Simultânea dos Processos F.Q. : ◙ Agitação Termo-Mecânica dos elétrons (em relação às suas Regiões Atômicas Orbitais) ; ◙ Orientação Eletrônica em relação à Força F ; ◙ Ação da Velocidade de Deriva Eletrônica ; e) Início da Movimentação Eletrônica Ordenada (Sentido da Força F & contrário ao Campo E) ; f) Formação do Fluxo E.E. no sentido da Força F ; g) Estabelecimento da Corrente Elétrica i (A) no Condutor & no próprio Circuito E.E. ; Experimento Básico Comprovatório S + G E ( V ) i ( A ) E R ( Ω ) i ( A ) F C O N D U T R Linhas de Campo Eletro Mag.

18 ▼ Convencionou-se tecnicamente que : quando uma Fonte de
Energia Elétrica for inserida em um Circuito Eletroeletrônico, esta deve possuir uma Indicação do Posicionamento a ser adotada para seus Pólos Positivos & Negativos, permitindo, desse modo, determinar o Sentido da Corrente Elétrica circulante no próprio Circuito E.E. que estiver sendo analisado ; ▼ Quando um Condutor for conectado entre o Pólo Negativo & o Pólo Positivo de uma Fonte Geradora de f.e.m., o “Excesso” de Cargas Elétricas presentes no Pólo Negativo passaria a fluir complementando a “Falta de elétrons” que iria se acentuar no Pólo Positivo do Dispositivo Fornecedor de d. d. p. ; ( ◙ Sentido Real da Corrente Elétrica nos Condutores ) ▼ Em função de Convenções Técnicas históricas, principalmente para o Estudo da Eletrônica, considera-se que as Cargas Elétricas que se movimentam nos Circuitos E. E. seriam Cargas Positivas que se deslocam do Pólo Positivo em direção ao Pólo Negativo, & que, na prática, produziriam os mesmos Efeitos Eletroeletrônicos da Existência da Corrente Elétrica neste mesmo Circuito E. E. ; ( ◙ Sentido Convencional da Corrente Elétrica nos Condutores )

19 Intensidades de Corrente Elétrica obtidas para um Material Condutor
Facilmente percebe-se, inclusive a Níveis Experimentais, que as próprias Intensidades de Corrente Elétrica obtidas para um Material Condutor estão sujeitas aos Níveis de Variações Controladas que ocorrem durante Processos de Aplicação das Tensões Elétricas de acordo com as próprias Características Físico-Químicas Intrínsecas deste Condutor ; Este Tipo de Comportamento Diferenciado da Corrente Elétrica se deve aos Níveis de Resistência Elétrica dos diversos Tipos de Materiais Condutores que, por sua vez, também estão diretamente relacionados aos seguintes Aspectos Físico-Químicos & Técnicos dos Materiais empregados: -- Características Microscópicas dos Materiais Condutores : ◙ Organização Atômica Estrutural Interna ; ◙ Espaçamento Disponível para Movimentação dos elétrons livres ; ◙ Velocidades Médias de Deriva & de Arrasto de tais elétrons ; ◙ Número de elétrons livres por Unidade de Volume do Material ; ... -- Características Macroscópicas dos Materiais Condutores : ◙ Tipo & Formato do Material Condutor devidamente utilizado ; ◙ Área da Seção Transversal & Comprimento do Condutor ; ◙ Condições Operacionais de Temperatura & Umidade ; ◙ Existência de Tensões Mecânicas Excessivas neste Condutor ; ...

20 dos Fluxos Elétricos nos Circuitos Eletroeletrônicos ? ? ?
Mas, apenas o Núcleo Atômico produziria TODAS as Interações Fundamentais que inibem ou viabilizam os Comportamentos dos Fluxos Elétricos nos Circuitos Eletroeletrônicos ? ? ? Entendendo-se bem os Efeitos Eletromagnéticos dentro dos Circuitos Eletrônicos fica bem mais fácil controlar a Produção & Aplicação das Correntes Elétricas sobre os Materiais Supercondutores, Condutores & nos Semicondutores ! ! ! Quando as Cargas Elétricas se movimentam ao longo de um Condutor Retilíneo, estas devem percorrer rigorosamente as Rotas Lineares determinadas pelas Características Físicas do Material Condutor que estaria sendo utilizado, sem quaisquer Perdas Elétricas que são capazes de às desviarem de suas Trajetórias Retilíneas originais . . . Apesar dos Níveis de Performance & Eficiência Operacional característicos dos Circuitos E. E. atuais, NÃO SE TORNOU possível controlar totalmente os Fluxos E. E., de maneira a se extinguir TODAS as Perdas Elétricas nos Componentes E. E., principalmente em relação aos Circuitos Integrados Digitais utilizados diversas Aplicações dos Circuitos Eletrônicos ! ! !

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