Por vários anos, a equipe do Best Car Audio forneceu artigos sobre recursos, funções e benefícios de todo tipo de produtos e serviços de áudio automotivo. Bem no nosso terceiro ano, é hora de voltar ao básico e falar sobre as teorias fundamentais da eletricidade e como elas se relacionam com nossos sistemas de áudio automotivo. Pegue algo para beber, fique confortável e aproveite: É hora de aprender sobre os fundamentos e a Lei de Ohm!
Em seus termos mais básicos, eletricidade é um grupo de elétrons carregados que pode ser usado para fazer trabalho. A eletricidade em nossos carros vem de duas fontes: a bateria e o alternador. Após a bateria ser usada para dar partida no carro, o alternador recarrega a bateria e fornece eletricidade para rodar ventiladores, luzes, circuitos eletrônicos e computadores que mantêm nossos carros rodando.
Para entender eletricidade, você precisa entender alguns termos. O primeiro que falaremos é tensão. Tensão é uma unidade de medida que quantifica a diferença de potencial elétrico entre dois pontos. A unidade SI de medida é volts e é representada com V maiúsculo.
Mais uma vez, em relação aos nossos veículos, temos um sistema elétrico de 12V. Mais especificamente, uma bateria de carro totalmente carregada repousa a 12,6 volts para um design convencional chumbo-ácido. Algumas baterias AGM repousam a 13,0 a 13,2 volts.
Você pode olhar para uma tensão como pressão elétrica. Imagine um tanque de água sentado em uma mesa. Se você conectar uma mangueira no fundo do tanque, a gravidade empurrará a água para fora da mangueira. Se você conseguir um tanque maior, há mais pressão empurrando a água para fora da mangueira. Então, mais tensão é análoga a mais pressão.
É importante saber a quantidade de eletricidade movendo-se através de um circuito. Usamos a unidade SI ampere para quantificar o volume de elétrons movendo-se em um condutor. A definição original para o ampere envolvia quantificação da força magnética criada entre dois condutores paralelos infinitamente longos (fios). Embora esta seja uma definição válida, nunca é usada em escolas ou qualquer treinamento. Uma explicação mais simples é que 1 amp de corrente é equivalente a 6,2415093 × 10¹⁸ cargas elementares movendo-se através de uma fronteira sobre um período de um segundo. Uma carga elementar é a carga elétrica transportada por um único próton.
Usando nossa analogia da água, a corrente fluindo em um circuito elétrico é similar à quantidade de água fluindo em um cano ou mangueira. A quantidade de água fluindo naquela mangueira seria medida em galões ou litros por minuto. Um número maior significa que há mais pressão empurrando a água. Então, de volta à nossa terminologia elétrica, quando mais tensão está presente, mais corrente flui através do nosso circuito.
Escolher um exemplo específico em um exemplo automotivo é complicado porque veículos diferem dramaticamente em suas necessidades elétricas. Dito isso, a maioria dos carros e caminhões novos tem um alternador que pode fornecer entre 65 e 120 amps de corrente para alimentar diferentes dispositivos. Baterias também variam muito assim como as classificações disponíveis para quantificar a quantidade de corrente que fornecerão. A maioria das baterias tem capacidade de 60 a 80 ampère-horas. Esta classificação descreve a capacidade de uma bateria de fornecer 1 amp de corrente por 60 a 80 horas antes de ser considerada esgotada. Infelizmente, a equação não pode ser invertida. Uma bateria não pode fornecer 60 a 80 amps de corrente por uma hora devido a limites no processo de conversão química.
Resistência é a descrição da oposição ao fluxo de corrente em um circuito. Usamos a unidade SI ohm para quantificar este valor. Diferente de tensão e corrente, o símbolo usado para representar resistência é a letra grega maiúscula ômega: Ω. Mais resistência em um circuito reduz a capacidade de elétrons fluírem e assim diminui o número de amps fluindo.
Em nosso exemplo de água e barril, beliscar a mangueira aumentaria a resistência e reduziria a quantidade de água que flui. Em um sistema elétrico, o tamanho dos condutores que usamos para ligar circuitos e o design dos próprios circuitos determinam quanta resistência está presente.
Felizmente, em circuitos simples, a relação entre tensão, corrente e resistência é linear. Quando temos mais tensão disponível, mais corrente flui para uma dada resistência. Da mesma forma, menos resistência em um circuito causa mais corrente a fluir para uma dada tensão. A lei de Ohm é uma equação matemática simples que permite calcular qualquer um dos três valores, desde que você saiba dois outros.
As três equações são:
Tensão = Corrente x Resistência
Corrente = Tensão ÷ Resistência
Resistência = Tensão ÷ Amperagem
V = I x R
I = V ÷ R
R = V ÷ I
Entender a lei de Ohm é o fator mais importante em trabalhar com e entender circuitos elétricos.
Uma das expressões mais comuns usadas no ensino de pessoas sobre a lei de Ohm é a seguinte: Em um circuito com um volt de potencial e resistência de um ohm, um amp de corrente fluirá. Vendo a relação entre esta afirmação, podemos calcular que para uma resistência fixa, dois amps de corrente fluirão se aumentarmos a tensão para dois volts. Dito de outra forma, à medida que o potencial de tensão aplicado a um circuito aumenta, a corrente através do circuito também aumentará, desde que a resistência permaneça constante.
Isso é tudo para nossa primeira lição sobre teoria elétrica de áudio automotivo. Na próxima lição, falaremos sobre como podemos usar eletricidade para fazer trabalho e discutiremos as equações usadas para quantificar este trabalho como potência.
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