Aprenda sobre eletrónica - sem qualquer eletricidade! Construa circuitos mecânicos com a Spintrónica. Sinta a força da tensão e veja o fluxo da corrente. A eletrónica é abstrata, mas a Spintrónica torna os circuitos tangíveis, irresistivelmente tocáveis e profundamente intuitivos.

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Está aqui, está finalmente aqui, olha para isto. É o jogo da spintrónica. Não é fixe? Eles patrocinaram o artigo, mas eu pessoalmente comprei este segundo kit porque gostei muito. Eis porquê. Isto é um transístor. Há também um condensador, um indutor, uma resistência, um interrutor, um amperímetro, junções, etc. e é tudo alimentado por uma bateria mecânica.

Utilizamos uma corrente para transferir a energia das baterias para os componentes e fazer versões mecânicas de circuitos eléctricos. A energia é transferida da bateria para o componente e depois de volta para a bateria, tal como num circuito elétrico. Vou mostrar-lhe como utilizá-los todos e até há um simulador online. Veja AQUI .

Resistência

A eletricidade é difícil de visualizar porque não conseguimos ver os electrões no fio, mas podemos ver como a corrente se move. Podemos acrescentar um elo azul para facilitar ainda mais a visualização. Também podemos ver e sentir a tensão do circuito, mas essa parte será mostrada mais adiante neste artigo.

Repare que se eu usar esta resistência de 1000 ohm, a corrente gira lentamente. Mas se eu usar esta resistência de 200 ohm, a corrente pode mover-se muito mais depressa porque a resistência é menor. Tal como uma corrente maior flui num circuito elétrico de menor resistência. A velocidade da corrente representa a corrente.

Se retirarmos a resistência, temos um curto-circuito, ou seja, toda a energia volta para a bateria sem qualquer resistência.

Em eletrónica, podemos ver a corrente com um amperímetro, que não funciona com correntes, por isso usamos este dispositivo, que nos permite ouvir a corrente. Quanto menor for a resistência, maior será a corrente e, portanto, maior será o tom. Um circuito de baixa corrente produzirá um tom baixo.

Não se preocupe, há um livro de puzzles com estes kits que explica os componentes, fornece tutoriais e lança desafios, as respostas estão no verso, mas não faça batota. Há também um enredo lindamente ilustrado para seguir, ensinando-lhe os símbolos eléctricos, como funcionam os circuitos e dando-lhe também diagramas de circuitos equivalentes.

Circuito em série

Este circuito simples em série tem uma pilha, um interrutor e uma resistência. O interrutor permite-nos controlar a corrente. Assim, se ligarmos a pilha mecânica ao interrutor e depois o interrutor à resistência, podemos controlar a corrente utilizando o interrutor. Também podemos fazer o mesmo circuito com apenas uma corrente. O fio tem de voltar à pilha para completar o circuito e a corrente também tem de completar o circuitoNum circuito em série, a corrente é a mesma em qualquer ponto do circuito e a corrente tem a mesma velocidade em todos os componentes. Se adicionarmos mais resistência, a corrente diminui, pelo que a corrente se move mais devagar.

Circuito paralelo

E este circuito de resistências em paralelo, como é que o podemos fazer? Repara que há uma junção no circuito que divide a corrente. Bem, nós também temos uma junção mecânica. Portanto, se ligarmos a bateria à junção e depois ligarmos a primeira resistência e depois a segunda, temos agora um circuito em paralelo. Repara que as correntes não têm a mesma velocidade. É mais lento no circuito de alta resistência,Tal como menos electrões circulam na versão eléctrica, os circuitos paralelos dividem a corrente.

Se adicionarmos uma resistência aqui, faremos um circuito paralelo em série. A energia tem de fluir da bateria para a junção, depois através de qualquer uma das resistências paralelas e depois através da resistência em série para voltar à bateria. É como se tivéssemos um circuito elétrico.

Condensador

E um condensador? Se ligarmos uma pilha a um condensador, este carrega-se instantaneamente até à tensão da pilha e depois pára porque não há lugar para onde os electrões possam fluir. O mesmo acontece quando ligamos o condensador mecânico à pilha. A pilha pára e temos energia armazenada no condensador. Neste caso, a energia está armazenada nesta mola, repare que no topo mostra 6 volts de rotação,porque a bateria também tem 6 volts. Temos de curto-circuitar o circuito para descarregar o condensador. Podemos abrandar a velocidade de carga com uma resistência, porque a resistência limita a corrente. O mesmo acontece com o condensador mecânico, que se carrega mais lentamente com a resistência ligada. Podemos acrescentar um interrutor para controlar o momento da carga. Basta acrescentar um interrutor em série.

Para descarregar o condensador, precisamos de outro caminho com um interrutor. Abrindo o primeiro interrutor e fechando o segundo interrutor, o condensador pode descarregar-se. O mesmo acontece com o circuito mecânico. Mas o condensador descarrega-se instantaneamente. Como podemos parar isso? Acrescentamos outra resistência. Isso abranda a velocidade de descarga.

Divisor de tensão

Quando colocamos duas resistências de igual dimensão em série, criamos um divisor de tensão. A queda de tensão em ambas é igual, por isso, quando medimos a tensão entre elas e a terra, vemos metade da tensão da bateria. Então, se tivermos duas resistências de 500 ohm em série, como podemos medir a tensão? Basta colocar uma junção entre elas e depois ligar o condensador à junção.Vemos que a tensão é de 3 volts de rotação.

Se trocarmos a resistência 2 por 1000 ohms, a tensão aumenta para 4 volts. Se, em vez disso, trocarmos a resistência 1 por 1000 ohms, lemos 2 volts de rotação. O total é sempre somado à tensão da bateria. Portanto, se esta resistência está a perder 2 volts, então a outra deve estar a perder 4 volts para fazer os 6 volts da bateria. Esta é a Lei de Kirchoffs. A soma de todas as tensões é zero. A bateria fornece 6 volts, istosubtrai 2 volts e esta subtrai 4 volts.

Agora, se colocarmos 3 resistências em série, partilhando uma corrente, como podemos medir a queda de tensão de cada resistência? Trocamos a resistência por uma junção. Ligamos a resistência à junção, depois ligamos o condensador também à junção. As resistências continuam todas em série, a junção envia energia para a resistência e depois de volta para as outras resistências. O condensador faz exatamente o mesmo, portantoestá em paralelo com a resistência.

A bateria fornece 6 volts, a primeira resistência perde cerca de 0,7 volts, pelo que a corrente aqui tem cerca de 5,3 volts. Depois, a segunda resistência perde cerca de 1,8 volts, pelo que a corrente aqui é de 3,5 volts, e a resistência final perde 3,5 volts, pelo que a corrente aqui é de 0 volts. A soma total da tensão do circuito é zero. Quanto maior for a resistência, maior será a queda de tensão.

Lembre-se que a tensão é uma força de empurrão num circuito, muitas vezes pensamos nela como pressão.

Assim, na primeira resistência de 200 ohm, se retirarmos o condensador e segurarmos a roda dentada superior com os dedos, podemos sentir uma pequena força de empurrão. Mas se tentarmos com a resistência de 1000 ohm, a força é muito mais forte porque a queda de tensão é muito maior. Assim, podemos sentir a tensão no circuito e podemos ver a corrente representada pela velocidade da corrente.

Transístor

Também temos este componente, o transístor. Um transístor é utilizado para controlar outros circuitos. Aqui o LED está desligado, o transístor está a bloquear a corrente fornecendo uma grande resistência. Mas, quando aplicamos uma tensão ao pino de controlo, a resistência diminui e permite que a corrente flua, o LED acende-se. Quanto mais tensão aplicarmos, menor será a resistência. Com o transístor mecânico, aA roda dentada superior é o controlador, a roda dentada inferior é o circuito que queremos controlar. Em vez de um LED, vamos usar uma resistência. Repare que não roda até aplicarmos uma tensão ou pressão à roda dentada superior. Quanto mais rodarmos, mais depressa roda. Isto porque a roda dentada inferior está ligada a este anel de borracha e estes pequenos braços estão a empurrar contra ele, aplicando resistência como uma pastilha de travão.rodar a roda dentada superior, os braços são puxados para dentro, o que os levanta e reduz a resistência.

Então, como é que controlamos a roda dentada superior? Bem, podíamos usar um interrutor, mas assim que aplicamos tensão, ele abre-se completamente e depois não podemos desligá-lo. Fica preso aberto.

Assim, precisamos de ligar uma resistência em paralelo, para que, quando desligarmos o interrutor, o transístor possa descarregar através da resistência.

Para o circuito de controlo, vamos utilizar uma resistência e o altifalante. Mas quando carregamos no interrutor, este não se liga, porque precisamos de uma fonte de alimentação para esta secção.

Assim, adicionamos uma junção, ligamos a resistência à junção e também ao interrutor. Agora, quando pressionamos o interrutor, o transístor abre-se permitindo que a corrente passe pelo altifalante.

Indutor

Se ligarmos o indutor e o interrutor em série, quando fecho o interrutor o indutor gira, demora um pouco a carregar-se e a ganhar velocidade.

Mas, quando abro o interrutor, o indutor destrói o circuito. Tem de libertar a sua energia armazenada e não tem para onde ir.

Assim, temos de adicionar uma resistência em paralelo com o indutor, para que este tenha um caminho para dissipar a sua energia.

Repare que tanto a resistência como o indutor rodam ao mesmo tempo e no mesmo sentido. O indutor demora mais tempo a atingir a velocidade máxima enquanto armazena energia. A resistência atinge quase instantaneamente a velocidade máxima. Mas quando abro o interrutor, a resistência inverte o sentido, veja como a corrente inverte o sentido.

No circuito elétrico, podemos ver que, quando eu ligo o circuito, a corrente flui através de ambos os componentes. Aumenta lentamente através do indutor enquanto este armazena energia no seu campo magnético. Mas, quando abro o interrutor, o campo magnético começa a colapsar e isto empurra os electrões. Estes fluem agora através da resistência no sentido oposto, para voltarem ao indutor. Tal como vemos aA corrente inverte-se no circuito mecânico.

Díodo

Um díodo é um dispositivo que só permite que a corrente flua numa direção. Mas, requer uma pequena tensão para abrir e permitir que a corrente flua. Podemos fazer um díodo a partir do transístor, ligando-o assim ao conetor. Quando aplico uma pequena força ou tensão com as minhas mãos, o transístor abre-se e, nesse momento, a corrente pode mover-se. Mas, se inverter a direção, o transístor fecha-se ePara mudar de direção, podemos mudar a posição da alavanca e funciona em sentido inverso.

Retificador

As tomadas eléctricas das nossas casas fornecem corrente alternada, em que a corrente inverte o sentido, pelo que temos uma tensão positiva e negativa. Mas os nossos aparelhos electrónicos utilizam corrente contínua, em que a corrente se move num só sentido na região positiva. Precisamos de um retificador para passar de corrente alternada para corrente contínua. Para isso, utilizamos apenas 2 díodos numa configuração básica. A saída é ondulada, mas apenas na região positivapor isso, é uma saída DC seca, com uma entrada AC.

Se ligarmos dois díodos de transístores desta forma, temos uma entrada AC, mas obtemos uma saída DC irregular no altifalante. Em eletrónica, podemos utilizar condensadores para suavizar esta ondulação em DC suave.

Mas também podemos fazer isso na spintrónica. Os condensadores fornecem um filtro passa-baixo. O altifalante é agora muito mais suave.

Há tantos circuitos incríveis que podemos construir com os kits, que recomendo vivamente que os consultem AQUI .