Hoje estudaremos o que são componentes eletrônicos passivos. No sentido da palavra os componentes passivos são capazes de receber, armazenar e devolver energia. Eles não são capazes portanto de amplificar ou aplicar ganho, que é uma função dos componentes ativos.

Existem três unidades básicas passivas na elétrica e eletrônica, conhecidas como resistor, capacitor e indutor. Demais componentes como reostato, variac, transformadores, entre outros são apenas variações das três unidades básicas.

O resistor

O resistor é um componente elétrico cujo objetivo é se opor à passagem de uma corrente elétrica. Ele não armazena energia de nenhum tipo, apenas dissipa na forma de calor.

A unidade de medida de resistência elétrica é o Ohm, em homenagem ao físico e matemático Alemão Georg Simon Ohm. Os resistores podem vir em vários formatos e ter diversas aplicações. 

De forma geral qualquer condutor elétrico, terminal de componente ou trilha de placa de circuito impresso pode ser considerado um resistor. Isto porque nenhum material é um condutor perfeito.

Na eletrônica ele pode se apresentar em formato SMD (montagem em superfície) ou TH (passante). Na elétrica ele pode ter diversos formatos, inclusive potenciômetros e reostatos (que são resistores mecanicamente variáveis).

De acordo com a lei de Ohm, existem relações entre tensão elétrica, corrente elétrica e resistência elétrica. A resistência elétrica (R) é a relação (divisão) entre tensão (V) e corrente (I).

R = V / I

A equação acima significa por exemplo que um resistor tem o valor de 1 Ohm quando sobre ele é medido 1V e circula 1A. O resistor deste exemplo é dito Ôhmico. 

Existem ainda resistores não ôhmicos, que não respeitam a equação acima. Isto porque a sua resistência não se mantém quando sua temperatura varia, então a corrente circulando pelo mesmo não é proporcional à tensão medida. 

Um grande exemplo de resistor não ôhmico são as lâmpadas incandescentes, o valor de resistência elétrica a frio é diferente daquele com ela ligada.

O indutor

O segundo componente passivo que estudaremos é o indutor, que é basicamente composto por “voltas de fio” em formato espiral, permitindo que o mesmo armazene energia na forma de campo magnético.

A principal característica do indutor é a facilidade com que ele deixa passar corrente contínua e dificuldade para deixar passar corrente alternada.

A corrente contínua é entendida como um valor de tensão ou corrente cujo valor não varia com o tempo, que se mantém constante. Exemplos de equipamentos de corrente contínua são as pilhas e baterias, bem como os carregadores de celular.

A corrente alternada é uma tensão ou corrente cujo valor alterna entre positivo e negativo, podendo ser senoidal, quadrada, retangular, triangular ou aleatória. Exemplo de corrente alternada é a tomada de energia da nossa casa.

Os indutores se comportam como um curto-circuito para a corrente contínua porque sem variação de tensão não há fluxo magnético. Você pode inclusive simular a utilização de um indutor via TinkerCAD.

Já para corrente alternada eles se apresentam como uma impedância (a relação entre corrente e tensão em circuitos de corrente alternada). Neste caso há fluxo magnético armazenado no indutor.

A equação que rege o indutor é 

L = di/dt

onde di/dt é a forma diferencial de representar a variação da corrente no tempo.

Os indutores encontram muitas aplicações na elétrica e eletrônica. Um motor elétrico por exemplo é um tipo de indutor. Em fontes eletrônicas chaveadas eles são utilizados como elementos para armazenar energia, além de filtros para alta frequência. Eles ainda podem compor eletroímãs, que são ímãs criados com a aplicação de energia elétrica em um indutor.

Outra aplicação interessante dos indutores são os transformadores, onde energia elétrica é transferida de forma isolada (ou não) entre dois circuitos.

Acima vemos uma representação das linhas de fluxo magnético presentes em um indutor. Na imagem não representa bem, porém todas as linhas “se fecham”, todas as que saem entram novamente. É através destas linhas invisíveis que o indutor armazena energia elétrica.

O capacitor

Neste momento estudaremos o capacitor, um elemento passivo cujo objetivo é armazenar energia na forma de campo elétrico. Podemos entender o capacitor como sendo formado por duas ou mais placas metálicas dispostas em paralelo.

Ao contrário do indutor, para corrente contínua o capacitor é um circuito aberto. Já para corrente alternada ele apresenta uma impedância, sendo que na frequência correta representa um curto (resistência zero).

Sua unidadade de medida é o Farad, em homenagem ao cientista Britânico Michael Faraday. A equação que o rege é 

C = q. V

 onde q é a carga elétrica e V é a tensão elétrica. Significa que o capacitor terá um (1) Farad quando uma carga de um Coulomb estiver presente com uma tensão de 1V.

As aplicações do capacitor vão deste filtragem de sinais (como por exemplo em retificadores de energia), bloqueio de tensão CC (por exemplo em medições com osciloscópio) até armazenamento de energia (utilizando supercapacitores com altos valores de Farad).

Outra aplicação muito interessante dos capacitores é na proteção de circuitos integrados, onde eles são aplicados para filtrar ruídos (jogar para a terra).

Fechamento

Ao conhecer os três componentes básicos da elétrica/eletrônica você já deu o primeiro passo em direção ao entendimento da matéria. Os componentes passivos são e foram a base destas ciências, visto que até meados da década de 1950 os semicondutores (elementos ativos) nem existiam.

Muitos dos componentes que você vê e estuda na internet (varivolt, bobina de tesla, touch-screen capacitivo) são apenas aplicações dos três componentes passivos.