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educacionalMaterial do professor - 2ª Edição

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Material de apoio - 3º Bimestre

Ensino Fundamental

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9ano - ciencias - 11junho - professor - corrigido_Layout 1 11/06/2013 18:21 Page 2

Marconi Ferreira Perillo JúniorGovernador do Estado de Goiás

Vanda Dasdores Siqueira BatistaSecretária de Estado da Educação

Raph Gomes AlvesSuperintendente de Inteligência Pedagógica e Formação

Márcia Rejane Martins da Silva BritoChefe do Núcleo da Escola de Formação

Valéria Marques de OliveiraGerente de Formação Central

Expediente

Gerência de Formação CentralElaboradores

Joviano Alves de Souza

Rodrigo da Silva

Cibele Pimenta Tiradentes

Fernanda Cirqueira Rodrigues

Lívio de Castro Pereira

Ranib Aparecida dos Santos Lopes

CCIÊNCIAS

Raph Gomes Alves

Marcelo Jerônimo Rodrigues Araújo

ORGANIZADORES DA ESTRUTURA PEDAGÓGICA

Caro Professor:

Queremos, hoje, entregar a você a nova versão deste CadernoEducacional, pensada e formulada pela Secretaria de Estado da Educação,com o objetivo principal de subsidiar a sua prática pedagógica.

Nesse sentido, a sua experiência e conhecimento são, de fato,extremamente importantes à medida que consideramos a produção dosaber o resultado de uma soma. E o orgulho da SEDUC centra-se nessaadição, afinal, a sua voz, professor, emerge, dentre tantas outras, em cadaproposta que aparece nesse material de apoio.

A nossa intenção não é a de lhe entregar um material pronto e acabado, esim a de permitir que, com o acréscimo de suas contribuições, este caderno setorne mais um recurso, auxiliando-o, diariamente na sublime tarefa de ensinar.

Ao perceber que o professor é alguém que concebe este Caderno como umeixo orientador de sua prática, o aluno aprende que o material em suas mãostambém funciona como um norte para conhecer o desconhecido. A ordem doséculo XXI é encorajar o aluno a se inteirar da multiplicidade do saber quecompõe as várias áreas do conhecimento, como a Língua Portuguesa, aMatemática, a Física, a Biologia [...] e, assim, estabelecer, a partir de cada esferado conhecimento múltiplas relações com o contexto atual e vindouro. Essatarefa, professor, é sua e é nossa também! Por isso, o Governo de Goiás traçouas diretrizes para a reforma educacional, a fim de promover um grande salto dequalidade na Educação do nosso Estado. A produção do Caderno Educacionalé uma das ações que acreditamos impactar e estimular a busca pelo saber.

O nosso muito obrigado pelo trabalho diário com os 600 mil alunosda Rede Estadual de Educação!

Apresentação

SumárioAula 1........Histórico da eletricidade ...............................................................................09Aula 2........Eletricidade e Magnetismo .............................................................................11Aula 3........Características elétricas da matéria ...............................................................15Aula 4........Condutores e isolantes ....................................................................................17Aula 5........Processos de eletrização..................................................................................22Aula 6........Atividades de revisão .......................................................................................25Aula 7........Grandezas elétricas: voltagem e corrente ....................................................26Aula 8........Grandezas elétricas: potência elétrica ..........................................................31Aula 9........Grandezas elétricas: energia elétrica.............................................................34Aula 10......Geração de energia elétrica. ...........................................................................36Aula 11......Geração de energia elétrica. ...........................................................................38Aula 12......Atividades de revisão .......................................................................................40Aula 13......Circuitos elétricos..............................................................................................41Aula 14.......Circuitos elétricos .....................................................................................................44Aula 15......Circuitos elétricos residenciais........................................................................47Aula 16......Economia residencial de energia ...................................................................49Aula 17......Atividades de revisão .......................................................................................52Aula 18......Energia elétrica e sociedade. ..........................................................................54Aula 19......Energia elétrica e tecnologia. .........................................................................56Aula 20......Atividades de revisão .......................................................................................58


CIÊNCIaS

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aula 01Histórico da eletricidadeLevantamento de conhecimentos prévios

Conceito básico

Os seres humanos primitivos não tinham conhecimento da energia elétrica. Como eles viviam? Como cozinhavamseus alimentos? Eles se divertiam?

Além disso, eles não tinham telefones. Como eles se comunicavam?

A história da eletricidadecomeçou no século VI a.C., com ofilósofo e matemático grego Thalesde Mileto (640-546 a. C.). Essegrande sábio da Grécia Antigaobservou que uma resina vegetalfóssil petrificada chamada âmbar(elektron em grego) atraia pequenospedaços de palhas depois de seresfregado em um tecido ou pele deanimais. A essa atração ele chamoude eletricidade. Então, a partir dessaconstatação Thales iniciou uma sériede estudos sobre o evento observadode forma que muitos pesquisadorescontribuíram para o conhecimentodessa atração entre os materiais, oqual chamou de objetos elétricos.

Após as descobertas de Thales deMileto passaram aproximadamente2000 anos até as novas contribuiçõespara a Eletricidade propostas porWilliam Gilbert (1540-1603), médico da rainha Elizabeth I.Gilbert repetiu as experiências com o âmbar e observou quea mesma atração também acontecia com outros objetos. O

resultado de seus estudos foipublicado no livro De Magnete, queapresentava considerações sobre osímãs e propunha que a Terra secomportava como um grande ímã.

No século XVII começaram osestudos sobre máquinas elétricas, emque uma esfera de enxofre ao girarproduzia eletricidade. Já no início doséculo XVIII, Stephen Gray (1666-1736) descobriu que um objetotambém poderia transferir acaracterística de atrair ou afastar umcorpo apenas pelo contato. E, então,observou que havia materiaiscondutores e isolantes elétricos, fatoeste, que levou Gray a concluir quepoderia direcionar a eletricidade deum corpo para outro. Durante essemesmo período Charles François DuFay (1698-1739) sugeriu duas formasde eletricidade fluidas: uma resinosa e

outra vítrea. A primeira caracterizava por objetos comeletricidades diferentes que se atraíam. Já na eletricidade vítrea,os corpos apresentavam a mesma eletricidade e se afastavam.

Professor(a), pode ser realizado um debate noqual é importante identificar a ciência como umconhecimento dinâmico em que a busca porinformações direcione os rumos da sabedoria.Além disso, destaque as formas de energia queexistia desde a antiguidade, como o fogo.

Expectativas de aprendizagem

u Compreender o processo científico de descoberta eaprimoramento dos conhecimentos acerca da eletricidade;

u Refletir a dinâmica do pensamento científico.

Fonte: adaptado de http://www.mundoeducacao.com.br/fisica/a-historia-eletricidade.htm ehttp://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/historia-da-eletricidade/historia-da-eletricidade-1.php acessado em 07/05/2013.

Filósofo grego Thales de Mileto.Fonte da imagem:

http://www.educ.fc.ul.pt/icm/icm99/icm28/tales.htm


CIÊNCIaS

10

AtividadesEm relação ao cientista Thales de Mileto, analise as sentenças a seguir e marque V, para verdadeiro, ou F, para falso.

( ) Inventou o para-raios e propôs os termos positivo e negativo. ( ) Descobriu a atração entre os objetos e chamou de eletricidade. ( ) Grande estudioso grego que viveu antes de Cristo.

1

Benjamin Franklin é muito conhecido e respeitado, principalmente pelos norte-americanos. Pois, dentre outrasações, desenvolveu um grande trabalho sobre eletricidade. Escreva quais foram as contribuições desse pesquisadorpara a humanidade?

2

Numere a segunda coluna de acordo com a primeira, associando os conceitos aos respectivos termos.

I – Condutores elétricos II – Isolantes elétricos III – Eletricidade resinosa IV – Eletricidade vítreaV – Átomo

( ) Corpos com a mesma eletricidade resultando no afastamento.( ) Objetos que transferem a eletricidade de um ponto para outro.( ) Unidade fundamental da matéria. ( ) Corpos com eletricidade diferentes que se atraem. ( ) Objetos que não transferem eletricidade.

3

F – V – V Benjamin Franklin que inventou os para-raios e considerou a eletricidade como um único fluido de modo que o objeto queperdia eletricidade era negativo e o que ganhava era positivo.

Benjamin Franklin inventou o para-raios e continuou a teoria de Du Fay propondo um único fluido aparecendo pela primeiravez os termos positivo e negativo para a eletricidade.

IV – I – V – III – II

Benjamin Franklin (1706-1790), político e cientista norte-americano que tem sua imagem divulgada nas cédulas de 100 dólaresaté hoje e inventou o para-raios continuou a teoria de Du Faypropondo um único fluido. A partir dessa proposta BenjaminFranklin denominou o corpo que perdia o fluido elétrico de negativoe o que recebia o fluido de eletricidade de positivo.

A ideia de átomo como componente da matéria proposta noséculo XIX tem contribuído de forma significativa para o estudo daeletricidade, uma vez que a característica elétrica é própria daspartículas atômicas elementares: elétrons, prótons e nêutrons

Professor(a), o site http://www2.elektro.com.br/elektroescolas/historia.asp. traz uma ferramenta de pesquisapara o tema, apresentando outros cientistas que contribuíram para os estudos de eletricidade, podendo serutilizada como fonte bibliográfica pelos estudantes:

Benjamin Franklin.Fonte da imagem: http://www.explicatorium.com/Benjamin-Franklin.php


CIÊNCIaS

11

Experimento: Eletrização dos corpos – ímã de balãoMaterial:Balão (de aniversário);Papel.Procedimento:Encha o balão e esfregue o papel em uma dassuas extremidades. Aproxime o balão doscabelos lisos de seu braço, por exemplo, e

observe a atração entre os corpos.Descrevendo a prática:1. Observe o que aconteceu com os cabelos eexplique qual fenômeno elétrico aconteceu.2. Por que foi preciso esfregar o papel no balão?Compare com o descobrimento da eletricidade.

Ocorre a eletrização do balão promovendo a atração dos cabelos.Para que o balão de eletrizasse por atrito, já que, inicialmente, ele estava neutro. Este mesmo fatoocorreu com Thales de Mileto utilizando o âmbar.

DESAFIO

Professor(a), aproveite esta atividade para explicar um pouco sobre os átomos e a constituição da matéria(elétrons, prótons e nêutrons).

Referências bibliográficasCANTO, Eduardo Leite do. Ciências naturais: aprendendo com o cotidiano– 3 ed. – São Paulo: Moderna, 2009.

aula 02

Eletricidade e MagnetismoLevantamento de conhecimentos prévios

Você já ouviu falar em magnetismo? Já viu um ímã? Para que ele serve?


u Compreender o conceito deeletromagnetismo;

u Reconhecer o magnetismo terrestre;

u Conhecer as principais teorias quecontribuíram para o conceito atual deeletromagnetismo e as suas utilizações.

Professor(a), faça com que os estudantes demonstrem osconhecimentos adquiridos no dia-a-dia com perguntas, como:

Complete a frase abaixo:O _____________ é um componente da matéria e as suas partículas _____________: elétrons, ______________ enêutrons apresentam a propriedade elétrica.

4

átomo – elementares – prótons.


CIÊNCIaS

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Conceito básico

O Eletromagnetismo é uma área da ciência que estuda as relações entre eletricidade e magnetismo. Osfenômenos elétricos são originados de fenômenos magnéticos. A própria geração de energia elétrica não ocorreriase não existissem os fenômenos magnéticos.

A forma mais fácil de se conhecer o magnetismo é observarmos o comportamento de um objeto que conhecemos, o ímã.Os ímãs são objetos feitos de materiais que tem a propriedade de atrair determinados metais. Os metais

fortemente atraídos por ímãs são chamados de ferromagnéticos. Os ímãs, assim como alguns dispositivos elétricos,apresentam dois polos distintos. Nos ímãs os polos são chamados de norte e sul (para não confundi-los com os poloselétricos positivo e negativo).

Os metais atraídos pelos ímãs recebem uma força magnética que pode inclusive provocar alterações elétricasneste material. Um exemplo destas alterações pode ser comprovado ao observarmos um eletroímã. Eletroímã é umímã artificial montado com uma pilha ou bateria e um fio condutor enrolado em um prego conforme a figura abaixo:

Observe que a energia elétrica gerada pela pilha circula no fio, fazendo com que o prego, torne-se um ímã(caracterizado pelos polos norte e sul). O efeito contrário também é possível, quando um grande ímã emmovimento é capaz de gerar energia elétrica. Isto ocorre no interior dos motores e geradores elétricos bemcomo nas turbinas de geração de energia elétrica em uma usina hidrelétrica.

Professor(a), esclareça aos estudantes sobre a dinâmica dos estudos em ciências e a utilização do método científico.

AtividadesLeia atenciosamente a frase a seguir e responda o que se pede:"A agulha de uma Bússola nada mais é que um ímã. Ao aproximar uma bússola de um aparelho elétrico ela nãosofre nenhuma interferência”.Esta afirmação é correta? Justifique.

1

Não, pois a energia elétrica na forma de corrente elétrica que circula no aparelho, gera interferências eletromagnéticas na bússola.

Corrente Corrente

NorteSul

PILHA


CIÊNCIaS

13

O esquema simplificado de um gerador elétrico pode ser explicado como um ímã que gira no interior de umenrolamento de fios condutores. De acordo com esta afirmação, explique a relação entre energia elétrica e magnetismo.3

Observe a figura do eletroímã presente no texto. Nela estão indicados os polos do ímã e o sentido da corrente elétrica.O que ocorreria com o ímã se mudássemos a polaridade (ou invertêssemos a posição da pilha) de ligação da pilha?4

Os pedaços de ímã se atrairão, pois a polaridade do ponto A é sul e a do ponto B é norte, conforme a propriedade dos ímãs.Ao dividirmos um ímã em duas ou mais partes, estas mantêm os polos distintos.

Quando o ímã se movimenta, provoca alterações no condutor de eletricidade. Estas alterações são percebidas quando se verificaa circulação de corrente e energia elétrica no condutor.

Alterando a polaridade da pilha, a polaridade do ímã também será alterada. Logo, o lado esquerdo do prego se tornará umpolo norte e o lado direito um polo sul.

NN

N

A

AS

Figura I Figura II Figura IIIS

SBB

Fabricando ímã com outro ímã

Material necessário, como ilustrado na imagem (figura 1):

DESAFIO

Professor(a), o site http://www.feiradeciencias.com.br apresenta vários experimentos sobremagnetismo que podem ser desenvolvidos conforme a realidade da escola e do perfil dosestudantes. O experimento a seguir foi adaptado desse endereço virtual.

agulhas de tricô (aço)

tachinhas

mola de açoclipesagulhas

As figuras abaixo representam um ímã em forma de barra com os devidos polos norte e sul. Suponha que a barraseja dividida em três pedaços, como mostra a figura II. Se colocarmos as duas pontas próximas o que acontecerá?2

Figura 1


CIÊNCIaS

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• Ímã que pode ser retirado de alto falantes, leitores de CD, DVD, motores elétricos miniatura,apresentam em seu interior fortes ímãs, os quais podem ser cuidadosamente retirados eaproveitados. • Barra de aço duro que pode ser: agulhas de tricô, de costura, molas de relógios, giletes,tesouras, alicates, chaves de fenda, formões, lâmina de serra para ferro etc. • Tachinhas ou clipesProcedimento:Esfregue o instrumento de aço escolhido várias vezes em um dos polos do ímã, movendo docentro para a ponta (figura 2). Logo após, repita o procedimento com a outra ponta do objetoe do ímã várias vezes. Em seguida, tente magnetizar/imantar as tachinhas e clipes e demaisobjetos de metal. Entretanto, não imante objetos digitais como relógios, pois este nãomarcará a hora com exatidão, devido ao magnetismo, e só voltará a funcionar corretamentedepois do relojoeiro desimantá-lo com as formas adequadas.

Para produzir ímãs por pouco tempo utilize objetos de ferro como pregos ou arames grossoscom mais de 15 centímetros. Você também vai precisar de 6 pregos de 60. Faça oprocedimento conforme a figura 3.

Agora compare os dois experimentos e escreva o que foi observado. Aponte as diferenças esemelhanças entre eles.O ferro doce permaneceu imantado apenas enquanto estava perto do imã permanente, enquanto oaço duro conservou seu magnetismo indefinidamente, depois de afastado da influência do imã.Podemos dizer, então, que o ferro doce adquire magnetismo temporário quando posto em contato ouperto de um ímã e que o aço duro adquire magnetismo permanente.

Figura 2

Figura 3

ímã

friccione o objeto de aço,do centro para a ponta

ímã perto doprego induzmagnetismo

afaste o ímã e oprego perderá omagnetismo

Referências bibliográficasCANTO, Eduardo Leite do. Ciências naturais: aprendendo com o cotidiano– 3 ed. – São Paulo: Moderna, 2009.


CIÊNCIaS

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aula 03

Características elétricas da matériaLevantamento de conhecimentos prévios

Você seria capaz de pegar pedaços de papel com uma régua?Você já viu um filete de água ser atraído por uma régua?Por que estes fenômenos acontecem? Seria mágica ou ciência?


u Identificar as características elétricas damatéria.

u Compreender que a eletricidade é umacaracterística microscópica da matéria.

Professor(a), verifique o que os estudantes sabem sobreeletrização dos corpos fazendo perguntas como:

Professor(a), converse com os estudantes sobre o uso da ciêncianos shows de magia.

Conceito básico

Vejamos um experimento fácil de ser realizado.Materiais, inicialmente, eletricamente neutros:• tubo de vidro (tubo de ensaio, por exemplo), ou régua de plástico.• pedaço de lã• pedaços de papel picadoProcedimento: Esfrega-se vigorosamente o pedaço de lã no tubo de vidro, tomando o cuidado de fazê-lo sempre

na mesma região.

Em seguida, separamos os dois e aproximamos o vidro (ou régua de plástico) dos pedaços de papel picado. Nota-se que o papel picado é atraído pelo bastão de vidro.

Esta atração ocorre porque o bastão de vidro se eletriza positivamente, ou seja, fica carregado com carga elétricapositiva, atraindo o papel que é um material neutro.

http://www.brasilescola.com/fisica/processo-eletrizacao.htm


CIÊNCIaS

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Tudo que existe, podemos chamar de matéria ou energia. Assim, os corpos, os objetos, as pessoas e as substânciassão matéria. Então, de onde vem a característica elétrica da matéria?

Diversas teorias foram propostas para justificar fenômenos elétricos. Atualmente, eles são explicados da seguintemaneira: todos os corpos são formados por átomos, os quais são compostos por partículas elementares, sendo elétronsprótons e nêutrons as principais delas. Os prótons e os nêutrons acham-se localizados, na parte central do átomo,chamada de núcleo. Ao redor do núcleo movem-se os elétrons. Os prótons se repelem, assim como acontece comos elétrons. Entre um próton e um elétron há atração. Esses comportamentos são idênticos aos observados entre osbastões de vidro e os panos de lã. Para explicá-los, associa-se aos prótons e aos elétrons uma propriedade físicadenominada carga elétrica, sendo que prótons e elétrons apresentam efeitos elétricos opostos. Por este motivo, háduas classes de cargas elétricas: positiva (a carga elétrica do próton) e negativa (a carga elétrica do elétron). Osnêutrons não têm carga elétrica porque não apresentam efeitos elétricos.

Num átomo, o número de prótons é igual ao número de elétrons; como um todo, o átomo é eletricamenteneutro. Desta forma, corpos positivos são corpos que “perderam” elétrons (ou o nº de elétrons é menor que onúmero de prótons) e corpos negativos “receberam” elétrons (ou o nº de elétrons é maior que o número de prótons).

Ao atritarmos o bastão de vidro e o pano de lã, ocorreu uma troca de elétrons entre eles, de modo que um ficoucom falta e o outro com excesso de elétrons. Os corpos que apresentam excesso ou falta de elétrons são chamadoscorpos eletrizados. Se num corpo o número de prótons é igual ao número de elétrons, dizemos que ele estáeletricamente neutro. Na experiência mostrada, elétrons passaram do vidro para a lã. A lã, com excesso de elétrons,apresenta carga elétrica negativa. O vidro cedeu elétrons e, portanto, apresenta carga elétrica positiva. O vidro e alã eletrizaram-se por atrito, adquirindo cargas elétricas de sinais opostos e mesmo sinal absoluto.

AtividadesUm modelo para explicar a composição microscópica da matéria consiste em reconhecer que ela é formada porátomos. Estes átomos, segundo o modelo estudado no texto desta aula, são compostos por três partículas.

a) Quais são as partículas do átomo?

1

O fato dos materiais tornarem-se positivos ou negativos é devido à falta ou excesso de determinada partículaelementar. Que partícula elementar é essa?

a) Prótonsb) Nêutronsc) Elétronsd) Partículas

2

O que é necessário para que um material seja positivo?3

Prótons, elétrons e nêutrons.

b) qual a carga elétrica de cada partícula?Prótons (+)Elétrons (-)Nêutrons são neutros, ou seja, não apresentam carga elétrica.

Gabarito: C

É necessário que o corpo perca elétrons, ou seja, seu número de elétrons é menor que o número de prótons.


CIÊNCIaS

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O que é necessário para que um material seja negativo?4

É necessário que o corpo receba elétrons, ou seja, seu número de elétrons é maior que o número de prótons.

Observe a afirmação:“Corpos neutros não apresentam partícula elétrica.”Esta afirmação é correta? Justifique:

A afirmação é errada. Corpos neutros são aqueles em que o número de partículas positivas (prótons)é igual ao número de partículas negativas (elétrons).

DESAFIO

aula 04

Condutores e isolantesLevantamento de conhecimentos prévios

O que é eletricidade?Como é feita a eletrização?O que são as cargas elétricas?


u Identificar materiais como bons e mauscondutores e isolantes elétricos, na análise desituações práticas e experimentais, relacionandoao risco de choques elétricos no corpo humanoe uso com segurança.

Professor(a), converse com os estudantes retomando osconhecimentos sobre eletrização, cargas elétricas.

Conceito básico

Fonte: http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/condutores-e-isolantes/condutores-e-isolantes-1.php


CIÊNCIaS

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Quando falamos de eletricidade é importante observar que os diversos materiais podem apresentar diferentescaracterísticas e comportamentos elétricos. Temos materiais que são bons condutores, ou seja, são aqueles materiais quefacilitam a passagem das cargas elétricas e outros materiais podem ser qualificados como maus condutores ou isolantes.Estes são os materiais que oferecem resistência, dificultando a passagem das cargas elétricas, vejamos as principaisdiferenças entre eles.

CONDUTORESGeralmente a eletricidade se desloca em um determinado circuito, ou seja, num percurso fechado. Desta forma é

necessário que exista uma união física entre os diversos pontos desse circuito. Essa união é feita através de um materialque permita que a corrente elétrica seja conduzida facilmente por ele.

Sendo assim, podemos concluir que um material condutor é aquele que permite a passagem da corrente elétrica.

Para que a passagem da corrente elétrica aconteça utilizam-se fiosmetálicos, desta forma haverá eficiência na condução da eletricidade.Podemos concluir, então, que em geral, metais são bons condutores deeletricidade.

ISOLANTES Tão importante quanto permitir a corrente elétrica de circular é a

necessidade de isolar a passagem da corrente por locais ou pontos quenão queremos que ela circule. Nestes casos usam-se materiais que seopõem à circulação da corrente elétrica. Tais materiais são chamados deisolantes ou dielétricos (não elétricos – o prefixo “di” significa negação).

Fonte: http://eletronicanoel.blogspot.com.br/2012/02/curso-de-eletronica-condutores-e.html

Fonte: http://www.tecnologiadoglobo.com/2009/03/diferenca-entre-condutores-e-isolantes-ou-dielectricos/

Professor(a), relembre com os estudantes quais são os materiais condutores: metais em geral (alumínio,ouro, cobre, prata, mercúrio).

Professor(a), pergunte aos estudantes por que os fios são encapados por borracha. E se eles sabem explicarporque os eletricistas usam bota de borracha.

Condutor (fio de cobre)

Isolante externo(PVC)

Isolante ou dielétrico(polietileno celular)


CIÊNCIaS

19

Materiais feitos de plástico ou de borracha são os melhores exemplos de materiais que permitem o isolamento, ouseja, são bons isolantes elétricos. Podemos perceber que os fios condutores de corrente elétrica dispõem de uma camadaisolante, a fim de evitar o contato entre o meio exterior e o fio condutor, desta forma nos protegendo do choque.

Existem também materiais que são semicondutores, ou seja, que não tem alta condutibilidade elétrica como os metais,nem baixa como os isolantes. Entre os semicondutores puros pode-se citar: o germânio e o silício. Porém, o silício tambémé aplicado na fabricação de cimentos, cimentos amianto, vidros, semicondutores, circuitos eletrônicos e silicones.

Fonte: http://www.senado.gov.br/senado/portaldoservidor/jornal/jornal70/dicas_seguranca.aspx

Fonte: http://quimicafbl.blogspot.com.br/2010/06/aluminio-ele-e-utilizado-na-fabricacao.html

AtividadesConsidere os seguintes materiais:1

a) Madeira secab) Vidro comumc) Algodão

d) Corpo humanoe) Ourof ) Náilon

g) Papel comumh) Alumínio


CIÊNCIaS

20

Complete o quadro abaixo com os materiais listados acima:

Material condutor Material isolanteCorpo humano Madeira seca

Ouro Vidro comumAlumínio Algodão------------ Náilon------------ Papel comum

Professor(a), de acordo com a facilidade relativa de movimentação das cargas elétricas na estrutura de diversosmateriais, naturais ou sintéticos, são classificados em condutores ou isolantes. Sendo assim, um materialcomporta-se como condutor elétrico quando permite a movimentação de portadores de carga elétrica em suaestrutura, caso contrário, ele é denominado de isolante.

A afirmação da figura é correta? Justifique sua resposta.

Uma caneca devidro é um ótimoisolante térmico

2

A imagem abaixo mostra alguns fios de cobre revestidos de plásticos. Identifique as partes indicadas na figuracomo isolante e condutor.

Isolante

Condutor

3

Sim, pois o isolante é considerado um material que não apresenta facilidade de movimento de corrente elétrica, e um dosexemplos é o vidro.


CIÊNCIaS

21

Localize as palavras abaixo:

choque; fio; amianto; condutor; isolante; carga elétrica; silício; papel; eletricidade, ouro; prata; metal. 4

C H O Q U E V G E R E T T U A X A D OB N N G F L A E T C F I O X A P O L TC E A T I E E B C V J L U U K H F M NC O N D U T O R S F G B R C D U I O AC V J L C R C E A T I C O X A P O L IX A P O L I X A P O L X A P O P X A MD U I O D C A R G A * E L E T R I C AG E R E S I L I C I O G E R E A E L EL X A P O D G E R E T T U A G T C V JU K H F M A C V J L L X A P O A C V JC V J L C D L X A P M E T A L C V J LD U P A P E L D U U K H F C V J L L X

DESAFIOVocê é capaz de dizer o que significa esta placa?

Placa de aviso sobre risco de choque.

Fonte: http://rede.wgr.com.br/photo/perigo-alta-tensao112kb


CIÊNCIaS

22

aula 05

Processos de eletrizaçãoLevantamento de conhecimentos prévios

Você já levou choque ao encostar-se na parte metaliza de um carro?

Você já colocou seu braço perto da tela da TV (de tudo deimagem)? Percebeu que seus pelos levantaram?

Por que isso tudo ocorre?

Se observarmos ao nosso redor, uma série de fenômenos elétricos ocorrem a todo momento. Quem já não teveos pelos do braço atraídos pela tela da Tv ou então quem nunca levou um pequeno choque ao tocar como os pésdescalços em um objeto metálico?

Isto acontece porque os corpos dos diferentes materiais podem se eletrizar, ou seja, podem adquirir cargaselétricas. Observe a figura:

Os cabelos do garoto estão arrepiados, pois os mesmos foram eletrizados de alguma forma. A matéria pode sereletrizada de três formas, chamadas de processos de eletrização, como veremos a seguir.

Processos de eletrizaçãoEletrização por atritoAtritando dois corpos feitos de materiais de diferentes naturezas (vidro e lã, plástico e tecido) os corpos se

eletrizam com cargas elétricas de sinais contrários. Logo, no atrito, um dos corpos ficará positivo e o outro negativo,


u Entender os efeitos da eletrização.

Professor(a), lembre os estudantes de processos deeletrização que ocorrem em seu dia-a-dia.

Conceito básico

http://escritoriodefisica.wordpress.com/2013/02/10/voce-sabe-como-funciona-o-gerador-de-van-der-graaf/

Cabelo sendo eletrizado por contato


CIÊNCIaS

23

gerando a atração eletrostática (elétrica) entre os corpos.Podemos verificar este processo assim: esfrega-se vigorosamente o pedaço de lã no tubo de vidro, tomando o

cuidado de fazê-lo sempre na mesma região.




Em seguida, separamos os dois e notamos que há entre eles uma força de atração:

Isso se deu devido a lã ter retirado elétrons do tubo de vidro, tornando-o eletrizado positivamente, enquantoela eletrizou-se negativamente.

Eletrização por contatoAo estabelecermos contato entre dois condutores isolados, um carregado eletricamente e outro neutro, as

cargas do corpo carregado serão conduzidas e divididas entre os dois condutores. Desta forma, na eletrizaçãopor contato, os condutores apresentarão a mesma carga e será exercida uma repulsão elétrica entre os corpos.

Eletrização por induçãoA indução eletrostática é o fenômeno de separação das cargas elétricas de sinais contrários em um mesmo

corpo. Assim, esse tipo de eletrização ocorre apenas pela aproximação entre um corpo eletrizado e um corponeutro, sem que entre eles aconteça qualquer tipo de contato.


CIÊNCIaS

24

Tendo duas esferas metálicas A e B (A carregada negativamente e B neutra), afastadas como mostra a figura1a. Quando aproximarmos as duas esferas, a presença de carga negativa presente em A, provocará uma separaçãode cargas em B(fig. 1b). Tendo posteriormente a separação de cargas chamamos de indução.

figura 1a figura 1bhttp://www.brasilescola.com/fisica/processo-eletrizacao.htm

AtividadesO garoto que está com os cabelos arrepiados na figura do início do texto está sofrendo um choque elétrico? Por quê?

O garoto não está tomando choque. O seu corpo foi eletrizado por contato ao tocar o aparelho. Como os fios de cabeloapresentaram o mesmo sinal eles se repeliram ficando arrepiados.

1

Os corpos podem ser eletrificados de algumas formas. Quais são elas?

Eletrização por contato, eletrização por atrito e eletrização por indução.

2

Na eletrização por atrito, os corpos se eletrizam com que tipo de cargas?

Com cargas opostas, ou seja, sendo os corpos inicialmente neutros. Depois deles eletrizados por atrito, um corpo obtém cargapositiva e o outro carga negativa.

3

Por que, ao nos aproximarmos da tela da TV ligada, os nossos pelos do braço são atraídos?

Pois os mesmos são eletrizados por indução.

4

DESAFIO

Um caminhão tanque que transporta combustível, ao descarregar o combustível, deixa umcabo aterrado no chão. Por que é necessário este aterramento?

O caminhão tanque quando está andando ele se eletriza, uma vez que ele estaciona em um postopara abastecer o tanque há a necessidade de deseletrizar a carcaça do caminhão, para evitar quehaja uma explosão.


CIÊNCIaS

25

aula 06

Atividades de revisãoExpectativas de aprendizagem

u Identificar materiais como bons e maus condutores e isolantes elétricos, na análisede situações práticas e experimentais, relacionando ao risco de choques elétricos nocorpo humano e uso com segurança.

Professor(a), nesta aula deatividades aproveite para realizarnivelamentos e retomadas deconceitos importantes.

A eletricidade é uma descoberta do mundo moderno. Esta afirmação é correta? Justifique:

Não. Os fenômenos elétricos já era observados e estudados na antiguidade.

1

Um corpo é carregado com carga positiva quando:

A. Apresenta excesso de prótons.B. Apresenta excesso de elétrons.C. Recebe cargas positivas.D. Apresenta falta de elétrons.

Gabarito DUm corpo é positivo quando o número de elétrons é menor que o número de prótons.

2

Observe a figura:

São razões para que existam condutores no circuito, exceto:A. Fechar o circuito.B. Conduzir a corrente.C. Interligar os dispositivos.D. Dissipar a energia elétrica.

3

Gabarito: DOs condutores transportam a energia elétrica.


CIÊNCIaS

26

Quando penteamos nossos cabelos, se eles estão secos, quanto mais os penteamos, mais arrepiados eles ficam. Estefenômeno acontece por que:

A. Os cabelos não se eletrizam.B. O contato do pente com os cabelos passa cargas magnéticas para eles.C. O atrito entre os pentes e o cabelo eletriza os fios com cargas de mesmo sinal e os fios de cabelo se repelem.D. O pente apresenta energia elétrica que deixa os cabelos carregados.

A. A composição química de nosso corpo o torna isolante de eletricidade.B. Com a eletricidade os hormônios agem de forma violenta nos levando à desorientação.C. A composição química do corpo humano o torna condutor de eletricidade.D. Nosso corpo sempre está isolado eletricamente de outros materiais.

Gabarito: C

Gabarito: C

4

O popularmente conhecido choque elétrico, na verdade é o efeito fisiológico da corrente elétrica. Quando em contatocom a eletricidade, podemos ficar desorientados, podemos sofrer queimadoras e podemos inclusive morrer. Este efeitoocorre no corpo humano pois:

5

aula 07

Grandezas elétricas: voltagem e correnteLevantamento de conhecimentos prévios

Conceito básico

Recordando as observações e estudos realizados nas aulas anteriores, responda:

Quais as grandezas elétricas observadas em aparelhos eletrodomésticos?O que significam os símbolos (V) e (A) encontrados nas especificações e manuais de operação dos

eletrodomésticos?

Voltagem e Corrente ElétricaQuando compramos um aparelho elétrico, o mesmo deve apresentar, em etiquetas ou no seu manual de

instruções, algumas especificações. Nestas especificações estão relacionadas a sua forma de instalação, bem como asligações elétricas. Nas especificações dos equipamentos também podem conter informações relativas ao consumode energia e as diretivas de segurança adotadas ao utilizar o aparelho.


u Identificar a voltagem em aparelhos elétricos.

u Identificar a corrente elétrica em aparelhoselétricos.

Professor(a), para o estudo de tensão e corrente elétricaos estudantes devem apresentar conhecimentos básicosde condutores e isolantes. Lembre-se de repassarinformações sobre segurança e manuseio, na realizaçãodas atividades. Faça o levantamento dos conhecimentosprévios, questionando-os.


CIÊNCIaS

27

Voltagem: A voltagem corresponde à diferença de potencial elétrico entre dois pontos, ou seja, indica a tensão em que os

equipamentos devem ser ligados. A unidade de medida da tensão ou voltagem são os volts (V). As indicações devoltagem, indicada nos equipamentos, devem ser iniciadas por um valor numérico, e em seguida, da unidade demedida (exemplo: 120 V). Em Goiás, a rede elétrica doméstica é, em geral, de 220 Volts. Isto significa que, paraligar um equipamento que não seja de 220 Volts, necessitaremos de um transformador de tensão.

O termo voltagem foi estabelecido em homenagem a Alessandro Volta devido às suas contribuições no estudo daeletricidade. O instrumento mais famoso criado por Volta é a pilha, dispositivo que converte energia química emenergia elétrica. Para que exista uma tensão ou uma diferença de potencial em um sistema elétrico ou circuito,necessita-se de uma fonte de tensão. Em geral, as fontes podem ser as pilhas e baterias ou ainda a própria rede elétrica.

Corrente elétrica:A corrente elétrica corresponde ao fenômeno físico das cargas em movimento. A carga efetiva, positiva ou

negativa de um corpo provém da falta ou do excesso de elétrons. Quando estes elétrons são submetidos a umadiferença de potencial (ou voltagem) eles se orientam e iniciam um movimento, que é a corrente elétrica em si. Aunidade de medida da corrente elétrica é o Ampére, simbolizada por A. Portanto, uma indicação como 10A, nosequipamentos, nos mostra que neste aparelho circulam 10 ampéres de corrente quando o mesmo está ligado.

A corrente elétrica pode se apresentar de duas formas: corrente contínua e corrente alternada.Corrente contínua: quando seu sinal (positivo ou negativo) não varia com o tempo. Este tipo de corrente ocorre

em equipamentos como pilhas e baterias.

Pilha: exemplo decorrente contínua

Corrente alternada: quando seu sinal (positivo ou negativo) varia com o tempo. É o tipo de corrente queexiste nas instalações domésticas. As redes de distribuição de energia utilizam corrente alternada, pois destaforma a energia pode ser conduzida por centenas de quilômetros sem grandes perdas.


CIÊNCIaS

28

Rede elétrica: exemplode corrente alternada

Nos equipamentos, as informações sobre o tipo de corrente, contínua ou alternada, devem ser informadasno próprio aparelho ou em seu manual de instruções.

Por exemplo, em um chuveiro de uma famosa marca, foram verificadas as informações a seguir:

Estes dados nos mostram que:O chuveiro ligado na posição “inverno” apresenta 220 V (Volts) de tensão e uma corrente elétrica de 20 A

(Ampéres) em corrente alternada. Já na posição “verão”, o mesmo apresenta 220 V, o que era esperado, pois opotencial de ligação do aparelho não muda, mas a corrente elétrica apresenta valor de 10 A em correntealternada. Podemos então, dizer que ligado na posição “inverno”, o chuveiro consome o dobro de correnteelétrica do que ao ser ligado na posição “verão”.

ESPECIFICAÇÕES

INvERNO

20 A (Ac)

10 A (Ac)

220 v

220 vvERãO


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Especificações doproduto

Alimentação e recepção

As especificações do produto estão sujeitas a alteraçõessem aviso prévio.Alimentaçãou Alimentação: 110 a 240 VAC,50 a 60 Hz

u Consumo de energia em espera: <0,15 W

u Temperatura ambiente: 5 a 40 graus Celsius

Para esta TV, percebemos que a alimentação, ou seja, a conexão de energia deve operar entre 110V e 240V,de corrente alternada, pois:

110 a 240 V – Indica a faixa de tensão em que a TV opera.VAC – indica que o aparelho deve ser ligado em uma tomada de corrente alternada.

Efeitos da corrente elétricaDevido à forma de transmissão e o tipo de material condutor utilizado, a corrente elétrica pode apresentar

os efeitos relacionados a seguir.Térmico: como correntes elétricas são movimentos de cargas e estas, por sua vez, são partículas, a corrente

elétrica provoca o aumento de temperatura e a transformação de calor nos condutores. Este efeito é chamadode Efeito Joule. Existem equipamentos (os resistores e resistências, por exemplo) que se utilizam do efeito Joulecomo seu princípio de funcionamento.

Luminoso: de acordo com a intensidade de propagação a corrente elétrica pode ser acompanhada da emissãode luz ou faíscas nos condutores.

Químico: a associação de determinados compostos químicos pode gerar corrente elétrica. Como ocorre,por exemplo, em pilhas e baterias.

Fisiológico: correntes elétricas podem afetar organismos vivos, provocando reflexos musculares equeimaduras. O efeito fisiológico da corrente elétrica é popularmente conhecido como choque elétrico.

AtividadesOs aparelhos eletrônicos e de comunicação estão cada vez mais acessíveis. Em geral você realiza a leitura das informaçõescontidas nos manuais de utilização destes aparelhos? Estas informações são importantes? Tente encontrar manuais deinstruções em sua casa, para verificar se os mesmos apresentam informações sobre a tensão e a corrente do aparelho.Anote o nome do aparelho e os valores encontrados de tensão e corrente.

Como esta questão é aberta, espera-se que os estudantes respondam que não leem manuais de instruções e que ao ler, asinformações não são todas acessíveis.

1

No manual de instruções de aparelho de TV temos os dados:


CIÊNCIaS

30

Uma forma de representar a matéria em sua estrutura microscópica é a utilização de modelos. Em um dos modelosatômicos, os átomos são representados como tendo três partículas: prótons, nêutrons e elétrons. Quais são as partículasque estão envolvidas na corrente elétrica? Como ocorre a circulação de corrente elétrica?

As partículas relacionadas à corrente elétrica são os elétrons. Quando estes elétrons são submetidos a uma diferença de potencial(ou voltagem) eles se orientam e iniciam um movimento, que é a corrente elétrica em si.

2

Descreva a diferença entre corrente contínua e corrente alternada, citando exemplos de dispositivos que operamcom cada uma delas:

Corrente contínua apresenta sinal constante, ou seja, polos positivos e negativos. A corrente contínua circula em pilhas e baterias.Na corrente alternada os sinais variam com o tempo. Corrente alternada é o tipo de corrente presente nas ligações elétricasde nossas casas, por exemplo.

3

O efeito observado é o efeito fisiológico da corrente, o choque elétrico.Para evitar choques elétricos, entre outras medidas, podemos destacar:- não tocar em equipamentos elétricos com as mãos úmidas ou molhadas;- tocar apenas nos revestimentos isolantes dos plugs de tomadas;- observar as condições de correto manuseio e uso dos equipamentos que, normalmente, estão nos manuais.

4 Observe a imagem:

A qual efeito da corrente elétrica esta imagem está associada? O que devemos fazer para evitarmos que isso ocorra?

DESAFIO

No carregador de baterias de um smartphone foram obtidas as seguintes especificações:

ENTRADA

SAÍDA

TENSãO100 A 200V AC

TENSãO6,5 V 1 mA

CORRENTE1 A

CORRENTE


CIÊNCIaS

31

Responda:a) Qual o significado da expressão AC na tensão de entrada?

b) Qual o significado da letra (m) na unidade de medida 1mA?

c) Qual a diferença entre entrada e saída, neste caso?Entrada é a ligação do equipamento na rede elétrica ou tomada. Saída é a conexão do carregadorno smartphone.

O “m” significa mili, prefixo correspondente a 10-3A ou a 0,001 A.

Significa que a corrente elétrica de entrada é alternada, portanto ele deverá ser ligado na tomada(corrente alternada).

aula 08

Grandezas elétricas: potência elétricaLevantamento de conhecimentos prévios


Dois aparelhos de som apresentam potências de 400W e 600W, respectivamente. Em qual dos aparelhos o som pode ser produzido com maior intensidade? Justifique


u Identificar o significado da potência de aparelhoselétricos em situações práticas envolvendo avaliaçãode consumo de energia elétrica.

Professor(a), iniciaremos as reflexões sobre o consumode energia elétrica, tratando da grandeza potênciaelétrica. Para complementar este estudo podem serfeitas analogias com potência mecânica e calorífica.No levantamento dos conhecimentos prévios, verifiquese os estudantes relacionam a potência com acapacidade de relacionar trabalho.

Conceito básicoPotência elétrica:Uma das grandezas elétricas mais importantes a serem observadas nas especificações de um eletrodoméstico ou aparelho

que possamos comparar é a potência elétrica. De acordo com a Física, o conceito de potência elétrica é o consumo de energiadividido pela unidade de tempo: Pot =

Assim, podemos definir a potência elétrica de um aparelho como a sua capacidade em realizar trabalho, ou como seuconsumo de energia em relação ao tempo. Nos aparelhos domésticos a potência elétrica é medida em Watt (W). Logo, ovalor desta potência pode determinar o quanto um aparelho é robusto ou o quanto ele consome de energia elétrica, emrelação a outros equipamentos.


CIÊNCIaS

32

No caso da escolha entre dois equipamentos, se os mesmos desempenham as mesmas funções, a escolha deve sempreser pelo de menor potência.

Uma situação clássica é a troca de lâmpadas incandescentes (as lâmpadas comuns) pelas lâmpadas fluorescentescompactas, que consomem menos energia, apresentando menor potência e iluminando da mesma forma.

Com base na potência dos eletrodomésticos foi criado o Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica(Procel) para a racionalização do consumo de energia elétrica. Foi criado então, um selo que mostra qual a capacidadeenergética e de potência do equipamento, qualificando-o como mais econômico (classificação A) ou menos econômico(Classificação G).

SELO DO PROCEL

AtividadesSegundo estudos, uma lâmpada fluorescente compacta de 11W apresenta mesma potência luminosa que uma lâmpadaincandescente comum de 40W. Qual das lâmpadas é mais econômica? Por quê?

Iluminando com a mesma potência luminosa, será mais econômica a lâmpada com menor potência elétrica.

1


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DESAFIO

Observe o selo da figura:

Se forem comparados dois refrigeradores: I-1000W de potência nominalII - 800W de potência nominalO refrigerador II foi classificado como C. Uma das qualificações possíveis para o refrigerador I é:a) Ab) Bc) Cd) DGabarito: DComo o refrigerador I apresenta potência de 1000W e o refrigerador II com 800W foi classificado comoC, nas alternativas, a única classificação possível para o refrigerador I é D.

Marque a alternativa que responda às seguintes perguntas. O que é potência elétrica. Qual sua unidade de medida?

a) Capacidade de produzir trabalho, medida em ampères;b) Movimento ordenado de elétrons, medido em volts;c) A capacidade de produzir trabalho, medida em watts;d) O trabalho realizado por um aparelho elétrico, medido em volts.

a) Quantos ferros elétricos apresentam a mesma potência de 3 chuveiros?

Gabarito: C

Fazendo uma relação direta (R), temos: R = 12.000W/1000W = 12 ferros elétricos

b) Se uma lâmpada econômica apresenta 40W, quantas lâmpadas destas correspondem ao funcionamento de um chuveiro?Fazendo uma relação direta (R), temos: R = 4000W/40W= 100 Lâmpadas

2

Em nossas casas os equipamentos com maior potência elétrica são chuveiros (em média 4000W) e ferros elétricos(em média 1000W). 3


CIÊNCIaS

34

Conceito básicoEnergia elétricaUm dos maiores entraves ao desenvolvimento do país é a disponibilidade de recursos energéticos. Um destes

recursos é a energia elétrica, que em nosso país é gerada, em sua maior parte, por usinas hidrelétricas. A energia elétrica pode ser definida com base na potência de um aparelho ou equipamento. Fisicamente, temos:

Logo, podemos entender que a energia elétrica consumida depende diretamente de dois fatores: a potência nominal defuncionamento do aparelho e o tempo o qual este permanece ligado. Em termos de unidades de medida temos duas situações,uma teórica e a outra prática.

Em teoria, a unidade padrão de medida de energia segundo o S.I. (Sistema Internacional de Unidades) é o Joule, quesignifica potência em Watt (W) e tempo em segundos (s). Na prática, porém, em nossas contas de energia elétrica fornecidaspelas concessionárias de energia a unidade de medida adotada é o quilowatt-hora (kW.h).

Como calcular ou prever a energia consumida por um aparelho?Inicialmente, deve-se verificar o valor da potência nominal do equipamento. Esta informação poderá ser encontrada no

próprio equipamento ou em seu manual de utilização. Caso o equipamento apresente selo do Procel, estas informaçõesconstarão nesta etiqueta.

Com o valor da potência verificado, geralmente em Watt, procedemos a sua conversão para a unidade de medidaquilowatt. Isto é realizado de forma simples, dividindo o valor da potência por 1000.

Em seguida, estimamos o tempo em que o equipamento ficará ligado por dia, por semana ou por mês. Mas, lembre-seque este período será na unidade de medida horas.

Por fim, multiplica-se o valor da potência, em quilowatt, pelo tempo encontrado, obtendo-se o valor de energia estimado em kW.h.Vejamos o exemplo a seguir.Exemplo – Considere um chuveiro com as especificações: 220 V, 10 A e 2200W que permanece ligado durante meia

hora por dia. Dessa forma, qual a energia, em kW.h, consumida por este equipamento durante 1 mês?Identificando a potência temos:P = 2200W ÷ 1000 = 2,2 kW

A potência nominal do aparelho é de 2,2 quilowatts

Em que:

E = energia elétrica (J ou kWh)P = potência elétrica ( W ou kW)

= tempo de funcionamento do aparelho (s ou h)

aula 09

Grandezas elétricas: energia elétricaLevantamento de conhecimentos prévios


u Identificar o significado dapotência de aparelhos elétricosem situações práticas envolvendoavaliação de consumo de energiaelétrica.

Professor(a), nesta aula trataremos do cálculo da energia elétrica. Lembramosque este cálculo pode ser feito em duas unidades de medida, Joules equilowatts-hora. Incentive os estudantes a refazer os cálculos dos exemplospara formalizar o conhecimento acerca das medidas de energia elétrica.Recordando as observações e estudos realizados nas aulas anteriores, responda:Dois aparelhos de som apresentam potências de 400W e 600W,

respectivamente. Qual deles consome mais energia elétrica?Por quê?

Professor(a), verifique se os estudantes conseguem relacionar a potência elevada com o gasto elevado deenergia. Aproveite para lembrá-los o que são grandezas direta e inversamente proporcionais.


CIÊNCIaS

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AtividadesObserve a tabela a seguir, onde constam as potências e o tempo médio de utilização de alguns eletrodomésticos:1

Eletrodomésticos Potência Média (Watts) Número de dias de uso / mês Tempo médio de uso por diaAr-Condicionado 4000 30 2 horas

Freezer 400 30 10 horasGeladeira 200 30 10 horas

Torneira Elétrica 3500 30 30 minutosSecador de Roupas 3500 12 1 hora

Lava-Louça 1500 30 40 minutosCafeteira Elétrica 1000 30 30 minutosComputador 250 30 2 horas

Forno a resistência 1500 20 30 minutosLâmpada Incandescente 100 30 5 horas

Chuveiro Elétrico 3500 30 8 minutosTV 90 30 5 horas

Forno Microondas 1300 30 20 minutosFerro Elétrico 1000 12 1 horaVentilador 100 30 4 horas

Lavadora de Roupas 1500 12 30 minutosRádio-Relógio 8 30 24 horasAspirador de Pó 1000 15 20 minutos

Torradeira 800 30 10 minutosSecador de Cabelo 700 10 30 minutosSecretária Eletrônica 4 30 24 horas

Videocassete 25 15 2 horasAparelho de Som 20 15 2 horas

Fonte: Light Serviços de Eletricidade S/A

0,5h=

= 15 horas

x 30 diasdia

Para efetivar o cálculo da energia, multiplicamos a potência em kW e o tempo mensal em horas:

Logo, a energia consumida pelo chuveiro em 30 dias é da ordem de 33 kW.h.

E = P .

E = 2,2 ∙15 = 33 kWh

Professor(a), a resolução da atividade a seguir requer cálculos. Assim, o tempo para sua execução poderáexceder uma aula. Caso isto aconteça, recomenda-se que a atividade possa ser realizada em casa. Além disso, como a atividade requer muito tempo, foi sugerida apenas uma atividade para esta aula.

Estimando-se o tempo mensal em horas que o equipamento permanece ligado, temos:


CIÊNCIaS

36

aula 10

Geração de energia elétricaLevantamento de conhecimentos prévios

Conceito básico


u Identificar e compreender a maneira comopodemos gerar energia elétrica.

Professor(a), a geração de energia elétrica constitui umdos alicerces de desenvolvimento de um país. Destaforma, o tema deve ser tratado de forma abrangentee contextualizada com os estudantes. Comece a aulaperguntando aos estudantes se eles sabem de ondevem a energia utilizada pelos eletrodomésticospresentes em nossas casas.

Você sabe de onde vem a energia que os aparelhos elétricos consomem?Será que podemos produzir energia? E poderíamos armazená-la?

Geração de energia elétricaOs conceitos de energia concorrem para confirmar que energia não pode ser criada e nem destruída, apenas,

transformada. Com a geração da energia elétrica temos a comprovação desta teoria. A energia elétrica provém dacirculação ou do movimento dos elétrons. Nas mais diferentes formas de transformação para se obter energia elétrica,temos a presença de turbinas. No interior das turbinas temos enormes ímãs que entrando em movimento, provocamo surgimento de corrente elétrica nos condutores. A energia deste movimento de cargas é a energia elétrica. Omovimento das turbinas é, então, um dos geradores de energia elétrica.

O movimento das turbinas pode ser gerado por:- energia do movimento da água- energia do movimento dos ventos- vapor d´água gerado pela queima combustíveis fósseis, não-fósseis e nucleares.

De acordo com os dados da tabela, calcule a energia mensal consumida pelos seguintes equipamentos (adote o númerode dias de uso contidos na tabela):

a) Geladeira: 60 kWh

b) Computador: 15 kWh

c) Lâmpada (considere 5 lâmpadas): 75 kWh

d) TV: 13,5 kWh

e) Chuveiro elétrico: 14 kWh


CIÊNCIaS

37

A energia elétrica também pode ser gerada por alterações de calor, por diferenças de potencial e por interaçõesmagnéticas. Assim, a energia elétrica também pode ser gerada nos seguintes meios de conversão:

Energia solar: por meio de células fotovoltaicas, a energia luminosa do sol é convertida em energia elétrica. Estemeio de geração de energia elétrica ainda não é utilizado em larga escala devido ao custo elevado dos equipamentos e àpequena potência gerada nesta conversão.

Energia eólica: realiza a conversão da energia mecânica dos ventos em energia elétrica. Esta forma de geração deenergia elétrica necessita de grandes áreas. Estas áreas, por sua vez devem ser varridas por grandes correntes de ar. Oalto custo e os ruídos provocados nesta geração fazem com que sua utilização ainda seja em pequenas escalas.

Energia térmica: nesta transformação operam as chamadas usinas termelétricas, onde o calor é convertido em energiaelétrica. O que diferencia as diversas termelétricas é a forma como o calor é gerado. Este calor pode ser gerado comcombustíveis nucleares e combustíveis fósseis e não-fósseis.

Energia Mecânica: nesta transformação as energias potencial e cinética da água são aproveitadas para mover turbinas.Nas turbinas a energia do movimento é convertida em energia magnética e, em seguida, convertida em energia elétrica.

Atividades

Utilizamos energia elétrica diariamente, mas você sabe como ela é gerada? Descreva como pode ser gerada aenergia elétrica.1

Professor(a), para as atividades, recomenda-se a utilização de pesquisas orientadas nos livros didáticos e na internet.

A energia elétrica provém da circulação ou do movimento dos elétrons. Nas mais diferentes formas de transformação para se obterenergia elétrica, temos a presença de turbinas. No interior das turbinas temos enormes ímãs que entrando em movimento, provocamo surgimento de corrente elétrica nos condutores. A energia deste movimento de cargas é a energia elétrica.


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Respostas variadas, o esquema ou desenho deve conter informações sobre o movimento da turbina, bem como a presençade forças magnéticas.

Faça o esquema (desenho) de uma turbina de geração de energia elétrica:2

Em Goiás a energia é gerada em hidrelétricas. Como estas dependem diretamento do nível dos lagos, a falta ou excesso dechuvas interferem diretamente na geração de energia elétrica.

Em Goiás a geração de energia elétrica é principalmente hidrelétrica. Explique por que o clima interfere diretamentena geração de energia elétrica em Goiás.3

Utilizamos a forças dos ventos e do vapor de água (produzido fornecendo calor à água) para mover turbinas eletromagnéticas.

Sabemos que a energia pode ser gerada de várias formas. Explique como podemos gerar energia elétrica com osventos e com o calor.4

Os processos de geração de energia elétrica têm aspectos positivos e negativos. Assim, descreva umprocesso de geração de energia elétrica sustentável e viável para ser aplicado em nosso estado.

Respostas variadas. Deve-se avaliar na correção da atividade, a viabilidade técnica e econômica doprocesso escolhido pelos estudantes.

DESAFIO

Professor(a), este desafio pode ser proposto como uma atividade de pesquisa extraclasse.

aula 11

Geração de energia elétricaLevantamento de conhecimentos prévios


u Identificar e compreender a maneira comopodemos gerar energia elétrica

Professor(a), promova um debate orientando os estudantessobre os melhores meios de se obter energia elétrica.

Você sabe que tipos de usinas podem ser utilizadas paragerar energia elétrica?


39

Conceito básico

Usinas de Geração de energia elétrica:As usinas mais utilizadas para a geração em massa de energia elétrica são:• Hidrelétricas;• Termelétricas;• Termonucleares.

Usina HidrelétricaAs usinas hidrelétricas são as que utilizam a conversão da energia do movimento da água (energia potencial e

cinética). Podemos entender que a energia do movimento da água é utilizada para mover as turbinas. Nas turbinas aenergia de movimento é convertida em energia magnética e, por fim, a energia magnética é convertida em energiaelétrica. Nesse caso, há a necessidade de represar a água de córregos ou rios, formando reservatórios (lagos).

A geração de energia elétrica por hidrelétricas apresenta alguns aspectos positivos, como:• É considerada uma energia limpa e renovável por não gerar resíduos diretos.• Por não haver a necessidade de compra de combustível para a geração de energia, o preço de geração é mais baixo.• O custo de manutenção da usina é relativamente baixo.• Possui grande potencial de geração de energia.Contudo, alguns aspectos negativos também estão presentes neste tipo de geração de energia. Vejamos:• O custo da obra é muito alto e gera grandes impactos ambientais, como inundações e mudança no curso de rios,

podendo haver até mesmo a mudança de locais de cidades.• Há uma forte dependência da natureza, ou seja, se não chover a produção de energia fica comprometida.• Necessidade de se manter linhas de transmissão para levar a energia do local de produção até os consumidores finais.

Usina termelétricaNas usinas termelétricas ocorre a queima de algum combustível para gerar calor e aquecer a água. Uma vez

aquecida, a água é transformada em vapor e a agitação do vapor movimenta as turbinas. Nas turbinas, assim como nasusinas hidrelétricas, ocorre a conversão da energia de movimento em energia magnética e, por fim, em energia elétrica.

Vejamos alguns aspectos positivos da geração de energia elétrica através de termelétricas.• O custo de construção da usina é relativamente baixo.• Podem ser utilizados variados combustíveis (gasolina, óleo diesel, álcool, lenha, carvão vegetal, carvão mineral,

gás natural, bagaço de cana-de-açúcar etc.)• Pode ser construída nas proximidades do local de consumo, eliminando a necessidade de linhas de transmissão.Alguns aspectos negativos também estão presentes:• Altamente poluente por gerar resíduos e gases do efeito estufa, que são lançados diretamente na atmosfera.• O custo da energia fica mais alto pela necessidade de compra de combustível, em geral, derivado de petróleo.

Usina nuclear:As usinas nucleares utilizam elementos químicos, como o Urânio e o Plutônio, enriquecidos em um processo de

fissão nuclear. Esta reação nuclear ocorre no interior de um reator, que é a parte principal da usina. Neste processo sãogeradas enormes quantidades de calor para aquecer a água. Uma vez aquecida, a água é transformada em vapor e aagitação do vapor movimenta as turbinas. Nas turbinas, assim como nas usinas hidrelétricas, ocorre a conversão daenergia de movimento em energia magnética e, por fim, em energia elétrica.

As usinas nucleares apresentam aspectos positivos e negativos. Vejamos alguns positivos:• Se usada corretamente, pode ser considerada uma fonte limpa e renovável de energia.• Não depende do relevo ou de condições climáticas para operar.• Pode ser construída nas proximidades de centros consumidores de energia.• Uma ótima alternativa para países de clima frio, por seu funcionamento não depender de condições naturais.Agora, alguns aspectos negativos:• O custo da tecnologia torna a energia muito cara. Poucos países dominam completamente a técnica de geração


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e preparo de combustível nuclear.• Pode gerar sérios problemas ambientais em caso de vazamento de radiação.• O lixo nuclear deve ser destinado a depósitos específicos. Estes depósitos apresentam elevado custo de operação.

AtividadesOrganizem-se em grupos com três componentes. Cada grupo deverá elaborar um desenho, esquema ou fluxograma sobreo funcionamento de um dos três tipos de usinas tratados no texto. Juntamente com o esquema, o grupo deverá elaborarum texto contendo aspectos positivos e negativos de cada tipo de usina.

aula 12


u Identificar o significado da potência de aparelhos elétricos

u Identificar a voltagem em aparelhos elétricos

Professor(a), nesta aula de atividades aproveitepara realizar nivelamentos e retomadas deconceitos importantes.

AtividadesUm chuveiro apresenta uma etiqueta com as informações:

Quais grandezas são correspondentes aos números I, II e III:

I – potência elétricaII – Voltagem oou tensãoIII- Corrente elétrica ou amperagem.

Gabarito: C

1

A corrente elétrica pode ser entendida como a circulação de cargas elétricas. Assim a corrente elétrica:

A. Corresponde ao transporte de prótons.B. Corresponde á falta ou excesso de elétrons.C. Corresponde ao movimento ordenado de portadores de carga.D. Corresponde à tensão de ligação dos equipamentos.

2

I 4400WII 220VIII 20A

Professor(a), para esta aula, é proposta uma atividade de confecção de esquemas, teorias e debate orientado sobrequal a melhor forma de gerar energia elétrica. Ao final, proponha um estudo de caso como forma de desafio, ondeos estudantes devem escolher qual o melhor tipo de usina para os países: Brasil, Arábia Saudita e Japão. Lembre-se de destacar aspectos geográficos e econômicos destes três países.


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41

Gabarito: A, quanto maior a potência, maior o consumo de energia do equipamento:

Entre os equipamentos a seguir, qual consome mais energia elétrica?A. Ferro elétrico 2000W.B. Forno elétrico 800W.C. Máquina de lavar roupas 1800WD. Microondas 600W

3

A energia elétrica em kW.h será dada por:P = 40W x 8 lâmpadas = 320W (dividindo por 1000, temos 0,32kW)∆t = 8 horas x 30 dias = 240 horasE = P . ∆tE = 0,32 . 240E = 76,8 kW.h

A energia elétrica total em kW.h será dada pela soma da energia consumida por cada aparelho:Ar condicionadoE = P . ∆tE = 1,5 . 4E = 6 kW.hChuveiro elétricoE = P . ∆tE = 3,3 . 1E = 3,3 kW.h

FreezerE = P . ∆tE = 0,2 . 2E = 0,4 kW.hGeladeiraE = P . ∆tE = 0,35 . 4E = 1,4 kW.h

LâmpadasE = P . ∆tE = 0,1 .6E = 0,6 kW.hAssim a energia total consumida será:E = 6 + 3,3 + 0,4 + 1,4 + 0,6 =E = 11.7 kW.h

Em uma sala de aula temos 8 lâmpadas de 40W. Se as luzes da sala permanecerem acesas durante 8 horas diárias,qual a energia em kW.h consumida pelas lâmpadas em 30 dias?4

Dadas as informações:

Calcule a energia total consumida pelos equipamentos em 1 dia:

5Potência e tempo efetivo de uso diário do equipamentoAparelho Potência (kW) Tempo de uso diário(h)

Ar condicionado 1,5 4Chuveiro elétrico 3,3 1

Freezer 0,2 2Geladeira 0,35 4Lâmpada 0,10 6

aula 13

Circuitos elétricosExpectativas de aprendizagem

u Identificar e compreender a representação decircuitos elétricos.

Professor(a), circuitos elétricos simples podem ser montados comos estudantes para comprovar as teorias estudadas. Pilhas comuns,lâmpadas e fios podem ser materiais utilizados. Aproveite asmontagens para revisar conceitos como tensão, corrente e potência.

Levantamento de conhecimentos prévios


CIÊNCIaS

42


Como representar as ligações elétricas? Você já deve ter ouvido falar em circuito elétrico. Mas, o que é um circuito elétrico?

CircuitosUm circuito nada mais é que a representação gráfica ou esquemática de um sistema elétrico. Nesta representação

devemos colocar as características de cada componente observando suas especificações elétricas. Ao se analisar umcircuito, as principais especificações a serem consideradas são a potência e a tensão. Assim, imaginemos uma lâmpadade lanterna que conectamos a um fio e a uma pilha. Como podemos representar estas ligações?

Neste circuito temos a representação de uma pilha comum (a fonte de 1,5 V) e três lâmpadas ligadas emsérie. Neste tipo de circuito ligamos todos os dispositivos em um mesmo fio, assim, quando uma lâmpadaacender, todas acenderão. Quando uma das lâmpadas por qualquer motivo apagar, todas apagarão. A intensidadeda luz das lâmpadas também irá variar, diminuindo gradativamente.

Conceito básico

Professor(a), nas turmas em que for possível e houver materiais disponíveis, as atividades teóricas podem sersubstituídas pela montagem prática dos circuitos utilizados nos exemplos. Para estas montagens serão necessáriaspilhas comuns, lâmpadas comuns de lanternas e fios para ligação.

AtividadesOs elementos de circuitos podem ser classificados em geradores e receptores. Classifique os componentes a seguir,escrevendo “G” para geradores e “R” para receptores:1

1W/1,5V 1W/1,5V 1W/1,5V

1,5V

1,5 v 1w/1,5vPILHA

LÂMPADA

Na representação temos o símbolo correspondente à pilha, que é a fonte de energia ou o gerador deeletricidade do circuito. A lâmpada corresponde ao que chamamos de carga ou receptor. O fio é representadopelas ligações entre a fonte (pilha) e a lâmpada. O circuito deve apresentar um caminho fechado e devem serrepresentados os geradores e os receptores de energia. No caso representado na figura, temos um circuito emsérie, ou seja, todos os equipamentos são ligados apenas por um fio.

Observe o circuito abaixo.

(G) Pilhas(R) motores

(G) baterias(R) telefone celular

(R) lâmpada(R) relógio digital


CIÊNCIaS

43

Um carrinho de brinquedo, movido a pilhas, tem um motor e duas lâmpadas nos faróis. Sãoutilizadas quatro pilhas comuns de 1,5 V para acionar o brinquedo e todos os dispositivos operamna mesma tensão das pilhas. Faça um esquema representando o circuito elétrico do carrinho:

DESAFIO

Observe o circuito a seguir:

Que indicações temos para classificar o circuito acima como um circuito em série?

O circuito apresenta apenas um caminho para a corrente elétrica. Se uma das lâmpadas apagar, a outra também apagará.

Respostas variadas, uma das montagens possíveis seria a seguinte:

2

Uma lanterna de determinada marca deve ser utilizada com duas pilhas médias em série. Usando a notação decircuitos do texto, como poderíamos esquematizar o circuito desta lanterna?3

1W/1,5V

1,5V 1,5V

1W/1,5V1,5V1,5V1,5V1,5V 1W/1,5VMOTOR


CIÊNCIaS

44

aula 14

Circuitos elétricosLevantamento de conhecimentos prévios


u Identificar e compreender a representação de circuitos elétricos.

uDiferenciar circuitos em série e paralelo.

Conceito básico

CircuitosComo vimos na aula anterior, um circuito nada mais é que a representação gráfica ou esquemática de um sistema

elétrico. Nas representações dos circuitos devemos colocar as características de cada componente, observando suasespecificações elétricas. Assim, as principais especificações para se analisar um circuito são a potência e a tensão.

Os circuitos podem ser ligados em série ou em paralelo. Considerando a ligação de circuitos, comparando sériee paralelo, temos:

Recordando as observações e estudos realizados nas aulas anteriores, responda:Por que nas tomadas dos equipamentos devemos ter três conexões?

Professor(a), circuitos elétricos simples podemser montados com os estudantes paracomprovar as teorias estudadas. Pilhas comuns,lâmpadas e fios podem ser materiais utilizados.Aproveite as montagens para revisar conceitoscomo tensão, corrente e potência.

Logo, podemos representar um circuito em paralelo com uma pilha e duas lâmpadas como sendo:

1W/1,5V1W/1,5V1,5V


CIÊNCIaS

45

Caso o circuito apresentasse duas pilhas e quatro lâmpadas, poderíamos representar:

1W/1,5V1W/1,5V1W/1,5V1W/1,5V1,5V1,5V

Professor(a), nas turmas em que for possível e houver materiais disponíveis, as atividades teóricas podem sersubstituídas pela montagem prática dos circuitos utilizados nos exemplos. Para estas montagens serão necessáriaspilhas comuns, lâmpadas comuns de lanternas e fios para ligação.

AtividadesOs circuitos podem ser classificados em série ou paralelo. Classifique as informações a seguir, escrevendo “S”quando se referirem a um circuito em série ou “P”, quando as informações forem relativas a circuitos em paralelo.

(S) Se uma lâmpada apaga todas apagam.(P) Se uma lâmpada apaga outras podem ficar acesas.(P) Mesma intensidade na luz de cada lâmpada.(S) Diferentes intensidades na luz de cada lâmpada.(S) Apenas um fio conectando todo o circuito.(P) Mais de um fio conectando o circuito.

1


Que indicações temos para classificar o circuito acima como um circuito em paralelo?

2

O circuito representado na figura apresenta dois caminhos de condução da corrente elétrica. Portanto, podemos concluir que ocircuito está em paralelo. Assim, se uma das lâmpadas apagar, a outra pode permanecer ligada.


CIÊNCIaS

46

Uma lanterna possui uma única lâmpada que deve ser ligada com duas pilhas médias todas ligadas em paralelo.Dessa forma, usando a notação de circuitos do texto, como poderíamos esquematizar o circuito desta lanterna?3

1W/1,5V1,5V 1,5V

Respostas variadas, uma das montagens possíveis:

Podemos ligar quatro pilhas comuns de 1,5V em série ou em paralelo. Responda:

a) Esquematize um circuito em que as pilhas estão em série e outro em que elas estejam em paralelo.

b) O que pode ser concluído em relação à voltagem final dos circuitos formados pelas pilhas?

Série

No circuito série as voltagens se somam (6V), no circuito em paralelo, permanece a mesma (1,5V).

DESAFIO

1,5V 1,5V 1,5V 1,5V

1,5V1,5V1,5V1,5V

Paralelo:


CIÊNCIaS

47

aula 15

Circuitos elétricos residenciaisLevantamento de conhecimentos prévios


u Compreender as instalações elétricas de nossas casas comoum grande circuito identificando os principais dispositivoselétricos utilizados.

Recordando as observações e estudos realizados nas aulas anteriores, responda:Os eletrodomésticos que utilizamos poderiam ser ligados por meio de baterias?Nos plugues de tomada dos equipamentos mais modernos temos três conexões, por quê?

Professor(a), para esta aula lembre osestudantes da maneira correta de manusear edos perigos ao utilizar os equipamentoseletrodomésticos. Realizaremos a análise dasligações elétricas residenciais por meio darepresentação de circuitos.

Conceito básico

Circuitos ResidenciaisA energia elétrica que chega a nossas casas é conduzida através da corrente elétrica. A corrente elétrica nas linhas

de transmissão, nos fios dos postes e por consequência em nossas casas é da forma alternada, ou seja, não apresentaum polo positivo e um polo negativo, a corrente muda de sinal cerca de 60 vezes por segundo (por isso afirmamosque a frequência da rede é de 60Hz). Ao chegar em nossas casas a corrente alternada circula em dois ou três fios,podendo estar em 110V ou 220V.

Os aparelhos eletrodomésticos de nossas casas estão ligados em paralelo, ou seja, temos dois fios onde é mantidauma voltagem de 220 V (ou 110V em outros estados). Observe a figura a seguir:

Assim, temos a fonte (220V, 60 Hz), que representa um disjuntor ligado à rede elétrica, duas lâmpadas, umaparelho de T.V. e um forno elétrico. Perceba que todos estão ligados em paralelo. Dessa forma, quando desligamoso interruptor de um aparelho, os outros podem permanecer ligados.

Além disso, em redes elétricas modernas temos a presença de uma terceira ligação no plugue da tomadarepresentando o fio TERRA. Esta conexão serve para que, havendo risco de curto-circuito ou excesso de cargas nosistema, elas sejam descarregadas na conexão terra, protegendo os equipamentos.

Cada equipamento ou eletrodoméstico ligado nas tomadas requer uma determinada corrente elétrica,consumindo uma determinada potência. Desta forma, a tomada que utilizamos para ligar uma TV não pode ser amesma que utilizamos para ligar um chuveiro ou uma máquina de lavar, aparelhos estes que apresentam maiorespotências consumindo mais energia.

Cada equipamento a mais e cada nova ligação interferem diretamente no gasto de energia e na disposição dosistema elétrico em nossas residências. Assim, a utilização das chamadas emendas ou “gambiarras” oferecem riscosà vida e promovem gastos maiores com a energia elétrica consumida. Portanto, cada alteração deve ser avaliada erealizada por um profissional técnico em instalações elétricas.

220 V/60 Hz/0 Deg 20W/220V 20W/220V

Professor(a), para a realização das atividades pode ser necessária a revisão de algumas grandezas elétricas tratadasnas aulas anteriores, tais como voltagem, corrente e potência.

TV FORNO


CIÊNCIaS

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AtividadesPor que podemos afirmar que os eletrodomésticos de nossas residências operam em corrente alternada e sãoligados em paralelo, quando observamos os plugues das tomadas?

A corrente é alternada, pois a mesma não apresenta um sinal definido. As ligações são em paralelo, pois todos osequipamentos apresentam a mesma voltagem.

1

Na casa de João está sendo construída uma garagem coberta. Ele deseja colocar uma lâmpada nesta garagem.Qual o procedimento mais correto que João deve tomar, já que ele não tem muito conhecimento em instalações

a) ( ) João deve puxar dois fios e ligá-los a um bocal onde a nova lâmpada será ligada.b) ( ) João deve fazer uma emenda no fio para instalar um interruptor e uma lâmpada fluorescente.c) ( ) João deve chamar um técnico em instalações elétricas para verificar a possibilidade de instalação da novalâmpada.d) ( ) João deve escolher lâmpadas incandescentes, pois elas consomem mais energia, o que facilita sua instalação.

Gabarito: C

Respostas variadas. Ranib cometeu vários erros. Ao cortar o pino sem uma avaliação técnica ela não tinha condições de prevero que ocorreria com o aparelho, nem mesmo se ele funcionaria sem a conexão que foi cortada.

Cada equipamento ligado fora das especificações e cada emenda de fios ou “gambiarras” podem provocar desde aquecimentosaté curtos circuitos em nossas residências. Estas duas situações são características de maior consumo de energia elétrica, poisaumenta a resistência elétrica global do sistema elétrico de nossas casas.

2

Ao comprar um computador novo Ranib percebeu que o plugue apresentava três pinos, enquanto que as tomadasde sua casa tinham apenas dois pinos. Como o pino extra indicava a ligação terra, Ranib, utilizando um alicate,cortou este pino para ligar seu computador. Descreva por que a atitude de Ranib foi errada:

3

Por que a ligação de tomadas e equipamentos fora das especificações provoca um maior gasto de energia elétrica?4

Observe o circuito residencial mostrado na figura e responda:

a) Qual a voltagem da rede elétrica deste circuito?Como mostrado na fonte a voltagem da rede é de 220V.

DESAFIO

220 V/60 Hz 10 W 10 W 10 W 10 W 10 WTV CHUVEIROFORNO


CIÊNCIaS

49

b) Os equipamentos estão ligados em série ou paralelo?Como todos devem ser ligados na mesma tensão, estão ligados em paralelo.

c) Qual a tensão do chuveiro?A tensão ou voltagem do chuveiro é a mesma da rede, 220V.

d) O tipo de fio utilizado para conexão das lâmpadas pode ser o mesmo para ligar o chuveiroe o forno elétrico?

Não, aparelhos de maior consumo e maior potência devem ser ligados em fios mais grossos.

aula 16

Economia residencial de energiaLevantamento de conhecimentos prévios

Expectativasde aprendizagem

u Identificar o significado dapotência de aparelhos elétricosem situações práticasdesenvolvendo avaliação deconsumo de energia elétrica.

Por que o Brasil ainda corre o risco de sofrer “apagões” de energia elétrica?Por que existe o horário de verão?

Professor(a), nesta aula podem ser realizados debates e exposiçõessobre a economia e uso racional de energia elétrica. Se necessário, criecom os estudantes uma rotina de boas práticas em relação ao consumode energia elétrica, tais como comprar equipamentos que consomemmenos energia, desligar lâmpadas de ambientes não utilizados etc. Aocomentar sobre os “apagões”, destacar as razões para a ocorrênciadesta situação: picos de consumo de energia elétrica, sistema elétricosobrecarregado e pouca disponibilidade de energia elétrica.

Conceito básico

Consumo de energia elétricaA dependência da energia elétrica é uma realidade da vida moderna. Basta verificarmos como fica nossa vida,

quando por algum motivo, falta energia elétrica em nossas casas. Não é apenas a busca por fontes alternativasde energia que irá resolver os problemas de falta de energia em longo prazo. Em Goiás, a maior parte da energiaprovém das hidrelétricas. A dependência, portanto, da água e das condições do clima podem, em algummomento, gerar problemas sérios da falta de energia elétrica. O consumo consciente e a busca poreletrodomésticos, aparelhos e equipamentos mais eficientes podem, em curto prazo, amenizar os problemascausados pela falta de energia elétrica.


CIÊNCIaS

50

Mais do que buscar equipamentos mais eficientes e com menores taxas de consumo de energia elétrica, devemosmoldar nossos hábitos. Devemos compreender que, embora seja um recurso renovável, economizar energia elétricacontribui diretamente para a economia de água, além de diminuir o impacto ambiental das ações humanas.

Descrevemos, a seguir, algumas medidas que poderão ser tomadas para uma utilização mais racional da energiaelétrica em nossas casas, sem abrirmos mão do conforto e da tecnologia.

Banho:Não demore no banho, o tempo recomendado é de 8 minutos. Posicione corretamente a chave de seleção de potência

de seu chuveiro de acordo com a temperatura ambiente. Em dias quentes, posicione-a no “verão” e em dias frios, no “inverno”.

Eletrodomésticos:Geladeira: Este aparelho, junto com o ferro de passar roupas, é o que mais consome energia elétrica em uma

residência. Sempre a mantenha limpa (fazer o degelo). Não coloque alimentos quentes na geladeira. Quando a abrir,pegue tudo que for necessário e feche-a sem demora. Não coloque sacos plásticos, nem panos, entre as prateleiras(gradeados) da geladeira, isso impede as correntes de convecção de “espalhar” o ar frio.

Ferro de passar roupas:acumule o maior número de roupas possível para passar de uma só vez. Além disso, bater a roupaantes de colocá-la para secar (ou passar a mão antes de usar o ferro) ajuda na redução do tempo de utilização do aparelho.

Máquina de lavar roupas: acumule o maior número de roupas para lavá-las todas de uma vez.

Aparelhos eletrônicos:As “fontes“ (ou transformadores de tensão) destes aparelhos consomem energia mesmo não estando utilizando-os.

Então as retire da tomada quando terminar de usar.Os aparelhos em modo stand-by (espera) também consomem energia, o melhor é tirá-los da tomada quando

não estiverem em uso.Aparelho de TV:Não o deixe ligado se não estiver realmente assistindo. Cuidado para não deixá-lo ligado quando dormir.Computador: Não deixar ligado quando não estiver utilizando.

Iluminação:Aproveite a iluminação natural de sua casa abrindo as janelas, cortinhas e portas durante o dia. Utilize lâmpadas

fluorescentes, são bem mais econômicas do que as incandescentes. Não exagere na potência das lâmpadas, utilize-a deacordo com o objetivo e tamanho do ambiente (uma lâmpada de 100W no quarto é um absurdo).

Economia de energia elétricaObserve a contribuição de alguns eletrodomésticos para o consumo residencial de energia:

Ferroelétrico

Outros

Geladeira

Lavadora de roupasLâmpadas

Chuveiroelétrico


CIÊNCIaS

51

AtividadesPor que podemos afirmar que chuveiros, máquinas de lavar e ferros elétricos são os “vilões” das nossas contas de energia?

Porque eles são os equipamentos de maior potência, portanto, os que mais consomem energia elétrica.

1

No horário de verão os relógios devem ser adiantados em uma hora. As principais justificativas para o horário de verãosão a economia de energia elétrica e o desvio do horário de pico de uso da eletricidade nas residências. Explique emtermos do consumo de energia elétrica o significado das duas justificativas da existência do horário de verão.

No horário de verão os dias são maiores, podendo então, ser utilizada por mais tempo a luz natural do sol ao invés das lâmpadas.O desvio do horário de pico acontece, pois as pessoas começam a utilizar mais tarde os equipamentos eletrodomésticos.

2

Descreva como economizar energia elétrica quando:a) Preparamos a comida:b) Tomamos banho:c) Assistimos TV:

respostas variadas. Verificar se as respostas dos estudantes estão ligadas ao consumo de energia elétrica.a) Pegar todos os alimentos na geladeira de uma só vez, evitando a abertura desnecessária da porta.b) Reduzir o tempo de banho, bem como a potência do chuveiro.c) Apagar as luzes do ambiente onde está a TV. Não utilizar vários equipamentos de entretenimento ao mesmo tempo.

3

Preencha o quadro a seguir com ações reais que possibilitem o uso racional de energia elétrica em nossasresidências, conforme o modelo:4

EQUIPAMENTO AÇÃO

TV Retirar o plugue da tomada quando o aparelho não estiver em uso

MICRO-ONDAS

MÁQUINA DE LAVAR ROUPAS

LÂMPADAS

GELADEIRA

CHUVEIRO

FREEZER

TABLET

NOTEBOOK


CIÊNCIaS

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Qual a relação entre o uso racional de energia elétrica e a preservação do ambiente?

Sabemos que qualquer forma de geração de energia produz impactos ambientais negativos. Destaforma, qualquer economia de energia irá interferir diretamente na preservação do meio ambiente, jáque todo sistema brasileiro de energia elétrica está interligado (hidrelétricas e termelétricas).

DESAFIO

aula 17


uCompreender as instalações elétricas de nossas casas como um grandecircuito identificando os principais dispositivos elétricos utilizados.

Professor(a): Nesta aula de atividadesaproveite para realizar nivelamentos eretomadas de conceitos importantes.

AtividadesEm Goiás os equipamentos devem ser ligados em 220V. responda:a) O que ocorre se ligarmos um equipamento de 110V em uma rede de 220V?

O equipamento não funcionará e pode ocorrer um curto-circuito interno “queimando” o equipamento.

b) Como devemos proceder para ligar um equipamento de 110V em uma rede de 220V?O equipamento deve ser ligado em um transformador que reduz a tensão da rede.

1

Os elementos de circuitos podem ser classificados em geradores e receptores. Classifique os componentes a seguir em(G) geradores ou (R) receptores:(R) Microondas(G) Pilhas(R) smartphone(G) bateria(R) TV(R) lâmpadas

2


CIÊNCIaS

53


a) O circuito está ligado em série ou em paralelo?Como o caminho para a corrente elétrica é único, o circuito é em série.

b) O que ocorrerá se cortarmos o fio em qualquer ponto?Como o circuito é em série, todas as lâmpadas irão apagar.

c) O que ocorrerá se uma das lâmpadas apagar?Ao apagar uma lâmpada a outra também irá apagar:

3

Preencha o quadro a seguir com ações reais que possibilitem o uso racional de energia elétrica em nossasresidências, conforme o modelo:4

Nas residências, para serem ligados na rede elétrica, todos os eletrodomésticos devem apresentar a mesmavoltagem. Isto ocorre porqueA. o circuito elétrico residencial é ligado em série.B. o circuito elétrico residencial é ligado em paralelo.C. todos os dispositivos do circuito residencial apresentam corrente alternada.D. o circuito elétrico residencial interliga os equipamentos em curto.

5

EQUIPAMENTO AÇÃO

TV Retirar o plugue da tomada quando o aparelho não estiver em uso

FERRO ELÉTRICO Juntar todas as roupas para serem passadas de uma vez

LÂMPADAS Ligá-las apenas quando realmente for necessário

CHUVEIRO Fechar o registro de água enquanto nos ensaboamos

TANQUINHO Lavar todas as roupas de uma vez

FORNO ELÉTRICO

COMPUTADOR Desligar monitores de vídeo ao deixar o computador em espera

SMARTPHONE Realizar a carga da bateria apenas quando for necessário

Gabarito: BComo os equipamentos apresentam mesma voltagem, a rede deve ser ligada em paralelo.


CIÊNCIaS

54

aula 18

Energia elétrica e sociedade



u Compreender a evolução do uso da eletricidade na organizaçãoda sociedade e na produção de tecnologias.

De que formas pode ser gerada energia elétrica?

MATRIZ DE ENERGIA ELÉTRICA DO BRASIL

Fonte: ANEEL

Professor(a), faça o levantamento dos conhecimentos prévios, questionando:

Professor(a), nesta aula será analisada amatriz energética elétrica do Brasil. Revisecom os estudantes os diferentes meios de segerar energia elétrica.

Conceito básico

Matriz energética é o relatório onde são contabilizadas e analisadas todas as fontes de energia, renováveis e nãorenováveis de uma determinada região, estado ou país. Na matriz energética existem dados como o tipo de fonte deenergia, a capacidade de geração de energia elétrica e a contribuição percentual de determinada fonte energética.

O desenvolvimento de um estado ou de um país está diretamente ligado á disponibilidade de energia elétrica.Assim, um dos fatores analisados para considerar um país desenvolvido ou em desenvolvimento é o fornecimentode energia elétrica para os diferentes meios de produção.

Até mesmo o nível de desenvolvimento econômico de uma família pode ser analisado pelo consumo de energiaelétrica. Quanto mais energia a família consome, mais elevado é seu nível social, pois significa que em casa existemmuitos equipamentos eletroeletrônicos.

A seguir, temos a matriz de energia elétrica do Brasil, que será utilizada para a resolução das atividades propostas.


CIÊNCIaS

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Atividades

De que fonte é obtida a maior parte da energia elétrica consumida no país? Qual o percentual representado por esta fonte?

Analisando a matriz de energia elétrica do Brasil, responda:

Analisando a matriz energética, verificamos que 64,48% da energia elétrica consumida no país provém das hidrelétricas.

1

Quais são as fontes de combustíveis fósseis utilizadas para gerar energia elétrica no país? Estas fontes sãorenováveis? São poluentes?

Na matriz energética temos os combustíveis fósseis: gás, petróleo e carvão mineral.Combustíveis fósseis são considerados fontes não renováveis de energia. Como a geração de energia a partir destes combustíveisconsiste na sua queima, eles são considerados poluentes.

2

Descreva o que é biomassa, destacando qual a participação da biomassa na geração de energia elétrica no Brasil.

Biomassa são combustíveis recentes gerados á partir de organismos vivos (cana, madeira etc). No Brasil a biomassa contribuicom 7,94% da geração de energia elétrica.

3

Fontes de energia nuclear e eólica podem ser consideradas alternativas em relação às demais fontes de energiaelétrica. No Brasil, o uso dessas duas fontes é significativo? Justifique.

Analisando a matriz energética percebemos que a utilização de energia nuclear e eólica ainda não é significativa, pois contribuemcom apenas 3,09% da geração de energia elétrica.

4


CIÊNCIaS

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No Brasil, a maior parte da energia elétrica é gerada por hidrelétricas (64,48%). Quais os principaisimpactos ambientais gerados para se construir e utilizar uma usina hidrelétrica?

Respostas variadas.Podemos destacar a inundação de grandes áreas, acabando com o habitat de muitas espécies animaise vegetais, o desvio e transposição do curso dos rios e a produção de matéria orgânica decompostano fundo dos lagos.

DESAFIO

aula 19

Energia elétrica e tecnologia


Conceito básico


u Compreender a evolução do uso da eletricidade na organizaçãoda sociedade e na produção de tecnologias.

O que é tecnologia?Um machado pode ser considerado como tecnologia?Por que dizemos que estamos na era do conhecimento e da tecnologia?

Podemos entender tecnologia como sendo tudo o que facilita a vida do ser humano. Um abridor de latas, porexemplo, é uma forma de tecnologia. Desde a revolução industrial os meios de produção têm evoluído consideravelmente.A razão mais efetiva pela qual esta evolução ocorreu e ocorre é a utilização de energia elétrica. As máquinas eequipamentos são movidos por esta forma de energia indispensável ao mundo moderno. Cada novo equipamento ouaparelho que surge para facilitar ou otimizar nossas atividades requer a disponibilidade de energia elétrica.

A existência da energia elétrica já era de conhecimento público desde o século XVIII, contudo, sua incorporação aodia a dia e ao processo produtivo não foi tarefa simples. Em 1867, o transporte da energia entre a fonte geradora e os

Professor(a), faça o levantamento dos conhecimentos prévios, questionando:

Professor(a), nesta aula será analisada arelação entre tecnologia e energia elétrica. Emum conceito mais amplo, será apresentada adefinição de tecnologia, para um debate inicialcom os estudantes. Procure mostrar que nemsempre a tecnologia está relacionada a novas“invenções” da humanidade.

tec.no.lo.gi.a(tecno+logo+ia) sf. 1. Conjunto de conhecimentos científicos que se aplicam a um determinado ramo de atividade.2. Aplicação dos conhecimentos e princípios científicos à produção em geral.


CIÊNCIaS

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AtividadesExiste tecnologia sem envolver energia elétrica? Explique.

Sim, existem outras formas de tecnologia que não usam energia elétrica. Ferramentas manuais são exemplos disso.1

Você consegue apontar uma atividade (trabalho, estudo ou entretenimento) que utilize eletricidade sem ser umaparelho elétrico tecnológico? Justifique.

Respostas variadas. Os estudantes possivelmente responderão que não. Espera-se que os estudantes façam relações diretas entreeletricidade e tecnologia.

2

Observe as figuras:

As figuras mostram dois equipamentos altamente evoluídos, que são utilizados pelo ser humano. São equipamentosde comunicação e entretenimento:

a) A eletricidade está ligada à evolução destes dois equipamentos? Justifique sua resposta.Sim, a evolução do telefone celular e dos aparelhos de TV está diretamente ligada à eletricidade.

b) Em termos do consumo de energia elétrica, quando comparamos estes aparelhos com outros mais antigos, elesconsomem mais ou menos energia? Por quê?

Equipamentos mais modernos tem a tendência de consumir menos energia por possuírem tecnologia mais avançada.

3

poucos consumidores brasileiros acontecia com dínamos, mas a tecnologia não era suficiente para a sua utilização emlarga escala e transporte para longas distâncias. O progresso mundial do uso da eletricidade foi impulsionado pelosurgimento de tecnologias para distribuição, que se desenvolveu rapidamente, graças à demanda crescente de indústrias,mas sua primeira aplicação deu-se na iluminação pública. Os primeiros sistemas de distribuição foram instalados no finaldo século XIX na Inglaterra, na França e na Itália e, no Brasil, a expansão dos serviços de energia e, consequentemente,dos sistemas de distribuição deveu-se, principalmente, à necessidade da disseminação da iluminação pública.

No século XX, os equipamentos e eletrodomésticos foram criados e desenvolvidos com o pano de fundo daeletricidade. Uma sociedade cada vez mais tecnológica impulsionou o surgimento de novos equipamentos eeletrodomésticos. Cada novo recurso criado, cada nova tecnologia desenvolvida, fez crescer a demanda de energiaelétrica. Com o desenvolvimento da microeletrônica e das telecomunicações, as empresas e as residências tornaram-secentros cheios de aparatos tecnológicos alimentados por energia elétrica. Mesmo quando se estudam novas formas degerar energia, sem agredir o ambiente e sem utilizar combustíveis fósseis, a eletricidade está envolvida.


CIÊNCIaS

58

Recentemente foi desenvolvido um carregador de bateria de celulares que utiliza energia solar. Dispositivos quecaptam e concentram a luz do sol permitem que o aparelho funcione. Nesta “invenção” existe a relação entre aenergia elétrica e tecnologia? Explique.

Sim. Embora o equipamento utilize energia solar, ela é convertida em energia elétrica para o carregamento das baterias. Estecarregador solar é, portanto, uma nova tecnologia.

4

Realizamos o estudo de eletricidade e tecnologia. Percebemos que tecnologia é tudo o quefacilita a vida do ser humano e que desta forma, as novas tecnologias estão ligadasdiretamente à eletricidade. Assim, complete a tabela a seguir descrevendo atividades quevocê realiza em seu cotidiano, destacando aquelas com e sem energia elétrica. O desafio éenumerar o maior número possível de atividades.

DESAFIO

ATIVIDADES REALIZADAS COM EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS E

TECNOLÓGICOS

ATIVIDADES REALIZADAS SEM EQUIPAMENTOS ELÉTRICOS E

TECNOLÓGICOS

aula 20


u Compreender a evolução do uso da eletricidade naprodução de tecnologias.

Professor(a), nesta aula de atividades aproveite pararealizar nivelamentos e retomadas de conceitosimportantes.


CIÊNCIaS

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AtividadesQuais as partículas elementares que carregam a carga elétrica?

Prótons(+)Elétrons (-)

1

Qual a diferença entre materiais isolantes e condutores?

Isolantes são materiais que oferecem elevada resistência à passagem de corrente elétrica. Condutores oferecem pequena resistênciaà passagem de corrente elétrica.

2

Entre as grandezas elétricas a seguir, qual está diretamete ligada ao consumo de energia elétrica de um equipamento?A. Corrente elétricaB. Voltagem C. Potência elétricaD. Resistividade

Gabarito: C

Gabarito: B

Como os novos equipamentos e as novas tecnologias em sua maioria estão ligados à energia elétrica e as populações estão emcrescimento, a demanda por energia elétrica sempre aumentará.

3

Por que a demanda de energia elétrica tende a aumentar ao longo dos anos ?4

Equipamentos em stand-by consomem energia elétrica, pois

A. os dispositivos são obsoletos e permanecem ligados.B. mesmo em stand-by o equipamento desempenha funções que consomem energia.C. os fabricantes não aconselham o desligamento total dos equipamentos.D. não apresentam tecnologia suficiente para permanecerem desligados.

5


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