Apostila Física - Volume 03 - Eletromagnetismo

8/14/2019 Apostila Fsica - Volume 03 - Eletromagnetismo

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14. Motores eltricos

15. ms e bobinas

16. Campainhas e medidores eltricos17. Fora magntica e corrente eltrica

18. Fora e campo magnticos

23. A corrente eltrica vista por dentro

24. Fumaa, cheiros e campos

28. A onipresena das interaes eltricas

33. Plugados na televiso34. Luz, cmara, AO!

35. Transmisso area de informaes

36. Radiaes eletromagnticas37. Salvando e gravando

9. A potncia nos aparelhos resistivos

10. O controle da corrente eltrica

1. Onde no est a eetricidade?

2. Pondo ordem dentro e fora de casa

3. Elementos dos circuitos eltricos

4. Cuidado! 110 ou 220?

6. Atividade e exerccios

7. Chuveiros eltricos

8. Lmpadas e fusveis

21. Dnamo de bicicleta

22. Transformadores no circuito

5. A conta de luz

11. Ligaes eltricas na residncia

12. Circuitos eltricos e sua representao

13. Exerccios

25. Exerccios: geradores e outrosdispositivos (1a parte)26. Pilhas e baterias

27. Fora e campo eltrico

30. Diferentes formas de comunicao31. Al, pronto. Desculpe, engano!

32. Radio ouvintes

29. Exerccios: geradores e outrosdispositivios (2a parte)

38. Tamanhos so documentos

39. Partculas e interaes40. Exerccios20. Usinas geradoras de eletricidade

19. Exerccios: ms e motores eltricos

leituras de

fsicaGREF

para ler, fazer e pensarELETROMAGNETISMO

1 a 40

Vol. 3


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Leituras de Fsica uma publicao do

GREF - Grupo de Reelaborao do Ensino de FsicaInstituto de Fsica da USP

EQUIPE DE ELABORAO DAS LEITURAS DE FSICAAnna Ceclia Copelli

Carlos Toscano

Dorival Rodrigues TeixeiraIsilda Sampaio Silva

Jairo Alves Pereira

Joo Martins

Lus Carlos de Menezes (coordenador)

Lus Paulo de Carvalho Piassi

Suely Baldin Pelaes

Wilton da Silva Dias

Yassuko Hosoume (coordenadora)

ILUSTRAES:Fernando Chu de Menezes

Mrio Antonio Kanno

COLABORADORES ACADMICOS:Marcelo de Carvalho Bonetti

ELABORADORES PARTICIPANTES DE ETAPAS ANTERIORES:Cassio Costa Laranjeiras

Cintia Cristina Paganini

Marco Antonio Corra

Rebeca Villas Boas Cardoso de Oliveira

APLICADORES: Centenas de professores do ensino pblico, com seusalunos, fizeram uso de verses anteriores de diferentes partes desta

publicao, tendo contribudo para sua avaliao e aper feioamento, que

deve prosseguir na presente utilizao.

Financiamento e apoio:

Convnio USP/MEC-FNDE

Sub-programa de educao para as Cincias (CAPES-MEC)

FAPESP / MEC - Programa Pr-Cincia

Secretaria da Educao do Estado de So Paulo - CENP

A reproduo deste material permitida, desde queobservadas as seguintes condies:

1. Esta pgina deve estar presente em todas as cpiasimpressas ou eletrnicas.

2. Nenhuma alterao, excluso ou acrscimo de qualquerespcie podem ser efetuados no material.

3. As cpias impressas ou eletrnicas no podem serutilizadas com fins comerciais de qualquer espcie.

junho de 2005

GREF

Grupo de Reelaborao do Ensino de FsicaInstituto de Fsica da USP

Rua do Mato, travessa R, 187Edifcio Principal, Ala 2, sala 303

05508-900 So Paulo - SP

fone: (011) 3091-7011fax:(011) 3091-7057

Site oficial: www.if.usp.br/gref


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Apresentao

O GREF, Grupo de Reelaborao do Ensino de Fsica, reuniu por vrios anos no Instituto de Fsica da Universidade de So Pauloalguns docentes universitrios e vrios professores da rede estadual paulista de ensino pblico. Essa equipe, dedicada aoaperfeioamento em servio de professores de fsica, apresentou em trs livros1 sua proposta de ensino. Em seguida, concebeuestas Leituras de Fsica para alunos, que tm sido continuamente aperfeioadas a partir de sugestes decorrentes de suaaplicao escolar.A concepo de educao dialgica de Paulo Freire, na discusso de temas da vida real, est entre as que inspiraram o trabalho

do GREF, resultando em critrios incorporados s Leituras, mas que podem ser explicitados para os professores que as utilizem: Processos e equipamentos, do cotidiano de alunos e professores, interligam a realidade vivida e os contedos cientficos

escolares, o que facilita o desenvolvimento de habilidades prticas nos alunos, associadas a uma compreenso universalda fsica.

Os alunos so interlocutores essenciais, desde o primeiro dia, participando do levantamento temtico de conceitos,equipamentos e processos relacionados ao assunto tratado, como Mecnica, Termodinmica, ptica ouEletromagnetismo.

A linguagem e o formato das leituras procuram facilitar seu uso e cadenciar o aprendizado. Uma primeira pginaapresenta o assunto, duas pginas centrais problematizam e desenvolvem os contedos cientficos e uma quarta pginasugere atividades, exerccios e desafios.

O nmero de Leituras leva em conta a quantidade de aulas usualmente reservadas fsica, para poupar o professor danecessidade de promover cortes substanciais nos contedos gerais e especficos tratados.

O trabalho desenvolvido pelo GREF, que tambm teve eco nos Parmetros Curriculares Nacionais para o ensino de Cincias eMatemtica, d margem aos professores de cincias em geral a tratar as suas disciplinas de forma articulada com o aprendizadoda fsica. As Leituras de Fsica do GREF para alunos tm sido utilizadas h vrios anos na forma de apostilas, em nossa redeestadual e em nvel nacional, numa grande variedade de escolas pblicas de ensino mdio regular e de ensino tcnico.Professores e alunos tm feito uso de cpias obtidas diretamente pela internet 2 e se espera que isto continue acontecendo,sem finalidade lucrativa.

Os que conceberam essas Leituras se alegram com a presente edio, pela Secretaria de Educao do Estado de So Paulo, quefar chegar o resultado de seu trabalho a um nmero maior de alunos, na forma de trs livros.

Bom trabalho!

Coordenadores e elaboradores do GREF/IFUSP

1 Mecnica (Vol 1); Fsica Trmica e ptica (Vol.2) e Eletromagnetismo (Vol 3), publicados pela EDUSP, Editora da Universidade de So Paulo.2www.if.usp.br/gref


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1Onde no est a

eletricidade?

A figura a seguir voc provavelmente j observounos volumes anteriores desta coleo. Agora,

entretanto, o jogo diferente. Voc vai analis-la eresponder questo proposta ao lado.

Voc vai elaborar, em

conjunto com seus

colegas de classe, umalista de coisas que

faro parte do

programa deste curso.


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1Leia o texto a seguir, escrito pelo poeta e escritor CarlosDrummond de Andrade, e responda s questes.

Carta a

uma senhora

Falei de cozinha, estive quase te escolhendo o grillautomtico de 6 utilidades porta de vidro refratrio ecompleto controle visual, s no comprei-o porque dizque esses negcios eletrodomsticos do prazer umasemana, chateao o resto do ms, depois enconsta-seeles no armrio da copa.

A garotinha fez esta redao no ginsio:

"Mamy, hoje dia das Mes e eu desejo-lhe

milhes de felicidades e tudo mais que a Sra. sabe. Sendohoje o dia das Mes, data sublime conforme a professoraexplicou o sacrifcio de ser Me que a gente no est naidade de entender mas um dia entenderemos, resolvilhe oferecer um presente bem bacaninha e fui ver asvitrinas e li as revistas.

Pensei em dar Sra. o radiofono Hi-Fi de somestereofnico e caixa acstica de 2 alto-falantesamplificador e transformador mas fiquei na dvida se noera prefervel uma tv legal de cinescpio multirreacionrio

som frontal, antena telescpica embutida, mas o nossoapartamento um ovo de tico-tico, talvez a Sra. adorasseo transistor de 3 faixas de ondas e 4 pilhas de lanternabem simplesinho, levava para a cozinha e se divertiaenquanto faz comida. Mas a Sra. se queixa tanto dobarulho e dor de cabea, desisti desse projeto musical, uma pena, enfim trata-se de um modesto sacrifcio desua filhinha em inteno da melhor Me do Brasil.

Como a gente no tem armrio da copa, me lembrei dedar um, serve de copa, despensa e bar, chapeado de aotecnicamente subdesenvolvido. Tinha tambm um

conjunto para cozinha de pintura porcelanizada fechomagntico ultra-silencioso puxador de alumnioanodizado, um amoreco. Fiquei na dvida e depois temo refrigerador de 17 ps cbicos integralmente utilizveis,congelador cabendo um leito ou peru inteiro, esse euvi que no cabe l em casa, sai dessa!

Me virei para a mquina de lavar roupa sistemade tambor rotativo mas a Sra. podia ficar ofendida deuquerer acabar com a sua roupa lavada no tanque, alvinhaque nem pomba branca, Mamy esfrega e bate com tanto

capricho enquanto eu estou no cinema ou tomo sorvetecom a turma. Quase entrei na loja para comprar oaparelho de ar condicionado de 3 capacidades, nossoapartamentinho de fundo embaixo do terrao um forno,mas a Sra. vive espirrando, o melhor no inventar moda.

Mamy, o brao di de escrever e tinha umliquidificador de 3 velocidades, sempre quis que a Sra.no tomasse trabalho de espremer a laranja, a mquinade tric faz 500 pontos, a Sra. sozinha faz muito mais.Um secador de cabelo para Mamy! gritei, com capaceteplstico mas passei adiante, a Sra. no desses luxos, ea poltrona anatmica me tentou, um estouro, mas eusabia que minha Mezinha nunca tem tempo de sentar.

Mais o que? Ah sim, o colar de prolas acetinadas, caixade talco de plstico perolado, par de meias, etc. Acabeiachando tudo meio chato, tanta coisa para uma garotinhas comprar e uma pessoa s usar, mesmo sendo a Memais bonita e merecedora do Universo. E depois, Mamy,eu no tinha nem 20 cruzeiros, eu pensava na vspera

deste Dia a gente recebesse no sei como uma carteiracheia de notas amarelas, no recebi nada e te ofereoeste beijo bem beijado e carinhoso de tua filhinhaIsabel".

Onde no est a eletricidade?


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questes

oba

1. Quantos presentes Isabel

pensou em dar para sua Mamy?

2. Quais eram e quais no eram

eltricos?

Para finalizar esta introduo ao estudo da Eletricidade vocvai fazer uma lista dos aparelhos, instrumentos, componenteseltricos e eletrnicos que usa ou conhece em casa, notrabalho ou no lazer. Essa lista ser o ponto de partida paraa sua prxima aula.

Esquentar gua, iluminar os ambientes internos de umaresidncia, escritrio, providenciar uma torrada para ocaf da manh, falar ao telefone, aspirar o p, encerar ocho, fazer as contas para ver se o dinheiro vai dar para

pagar as contas, assistir a um filme em vdeo, ou a um jogoesportivo ao vivo, ouvir msica, acordar ao som das notciasdo dia, enviar um fax, receber recados gravados numasecretria eltrnica, enviar mensagens atravs de umarede de computadores, so exemplos de atividades quefazemos hoje com a ajuda da Eletricidade.

No toa que, nos momentos em que o fornecimentode eletricidade interrompido, a nossa vida sofre umagrande alterao: ficamos de certo modo desamparados

quando estamos em nossa casa; a alegria geral quandoh dispensa das aulas na escola; o metr e os trens urbanosno funcionam; os semforos se apagam etc.

A Enciclopdia Mirador, apresenta a seguinte conceituaopara a palavra eletricidade :

1.Conceito -So fenmenos eltricos todos aqueles que envolvemcargas eltricas em repouso ou em movimento; as cargas em

movimento so usualmente eltrons. A importncia da eletricidade

advm essencialmente da possibilidade de se transformar a energia

da corrente eltrica em outra forma de energia: mecnica, trmica,

luminosa etc.

ELETRICIDADE

Uma outra maneira de

percebermos a presena da

eletricidade em nosso dia-a-dia

consiste em fazer um levantamento

das atividades que voc realizou

hoje, desde o momento em que saiu

da cama. Anote a resposta no

caderno.

A seguir assinale qual delas

dependeu da eletricidade para ser

realizada.


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Eletricidade na natureza:

relmpago

Eletricidade no corpo humano:

impulsos eltricos

do olho para o crebro

A viso o sentido que domina a nossavida! Ela comea com a luz refletida pelo objetoque estamos observando e que atinge o nosso olho.Aps atravessar vrias substncias transparentes, formada uma imagem invertida do objeto numaregio do olho chamada retina.

Ela uma membrana transparente, cujoformato se assemelha ao fundo de uma concha. Nasclulas da retina encontram-se substncias qumicassensveis luz. A incidncia da luz sobre taissubstncias produz impulsos eltricos que soenviados para uma deteminada regio do crebro

atravs do nervo ptico.

Embora a imagem na retina seja invertida, no crebro que ela colocada na posio normal.

objeto

imagem invertida

nervo ptico

crebro

sensao

Os raios ou relmpagos so descargaseltricas naturais que so produzidas quando seforma uma enorme tenso entre duas regies daatmosfera (100.000 vezes maior que a tenso de 220volts de sua residncia para ligar o chuveiro). Nessascondies, o ar no se comporta como um isolanteeltrico e o valor da corrente eltrica pode atingirvalores de at 200.000 ampres.

Em certos casos pode-se sobreviver a um raio,desde que a corrente eltrica seja desviada dosrgos vitais para as partes superficiais do corpo,como a pele molhada de suor ou a roupa molhadapela chuva ou tambm pelo medo.


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2

Pondo ordem dentroe fora de casa

Voc vai organizar as

"coisas" da

eletricidade ao mesmo

tempo que constri um

plano de curso.

Ser que possvelorganizar isso


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2Quando pensamos nas coisas que utilizamos dentro e forade casa, no laser e no trabalho, ou mesmo nas coisas queconhecemos mas que esto distantes de ns, a lista muito grande.

Se voc pensou um pouco nisso quando foi solicitado nofinal da aula, certamente apareceram coisas como asexemplificadas na tabela 1.

tabela 1

Essa tabela apenas uma amostra das coisas em que vocpode ter pensado e que associamos eletricidade, demaneira mais imediata e direta.

Se pensarmos no processo de fabricao dessas coisas,

certamente a eletricidade tambm estar presente.

Olhando os aparelhos que compem essa lista, cada umtem uma especificidade prpria, de acordo com o usoque dele fazemos.

Mas se pensarmos no que eles produzem enquantofuncionam, veremos que possvel achar mais pontos emcomum, pelo menos em alguns deles. Por exemplo, algunsaparelhos que utilizamos em nosso dia-a-dia tm como

funo comum produzir o aquecimento.Identifique na lista ao lado os aparelhos que tm essa funo.

Alm desses que voc identificou na lista, certamenteexistem outros.

Todos eles tm em comum o fato de transformarem aenergia eltrica fornecida por uma fonte em energiatrmica. Esses aparelhos so os que tm a construo maissimples: possuem um pedao de fio emforma de espiral cujo nome resistor.

Quando um aparelho desse tipo posto para funcionar, o resistor aquecido. por isso que tais aparelhosso denominados de resistivos.

resistor

Pondo ordem dentro e fora de casa


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Se tivermos um olho mais atento no que os aparelhosfazem quando so colocados em funcionamento,notaremos que grande parte deles produz algum tipo demovimento, isto , transformam a maior parte da energia

eltrica que recebem da fonte em energia mecnica. Vejana tabela da pgina anterior quais deles tm essacaracterstica. Dentre os que voc identificou, existem, porexemplo, os ilustrados a seguir:

Nos dias de hoje, os aparelhos eltricos mais atrativos estoligados comunicao ou ao armazenamento deinformaes.

Consulte a lista da pgina anterior e verifique se existealgum com esta caracterstica. Outros esto ilustradosabaixo.

Estes, como outros aparelhos eltricos, so constitudosde muitos componentes, como fios, chaves, ms,resistores, botes interruptores, diodos, transistores etc.

Consulte novamente a lista da pgina ao lado e verifiquese existe algum outro.

Encontrando semelhanas nas funes desempenhadaspelos aparelhos eltricos foi possvel formar quatro grandesgrupos: os que produzem aquecimento, os que produzemmovimento, aqueles que so utilizados na comunicao eno armazenamento de informaes e aqueles que sofontes de energia eltrica e possibilitam colocar todos osdemais em funcionamento.

Tais aparelhos permitem a comunicao entre uma oumais pessoas, como o rdio, a tev, o telefone e o micro-computador, ou o armazenamento de informaes, como

as fitas magnticas e os disquetes. Eles fazem parte deum conjunto muito maior e, por isso, podem formar umagrupamento chamado elementos de comunicao einformao.

Esse conjunto forma um grupo denominado componenteseltricos e eletrnicos.

Tais aparelhos so denominados motores eltricos. Elesso utilizados para realizar inmeros trabalhos: moer, picar,lustrar, furar, cortar, ventilar, medir etc.

Para funcionar, os aparelhos eltricos precisam ser"alimentados" energeticamente por uma fonte de energiaeltrica. No dia-a-dia fazemos uso de vrios tipos de fonte;lembre-se de algumas ou identifique-as na lista ao lado.

Existem algumas que hoje so pouco usadas, como odnamo de bicicleta. Outras, como os alternadores, estopresentes nos automveis.

Aparelhos que transformam outras formas de energia(mecnica, qumica,..) em energia eltrica sodenominados fontes.

Algumas fontes esto ilustradas a seguir:

Em conjunto eles formam um agrupamento.


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Durante o curso iremos discutir as "coisas" do levantamento, use os critrios propostos para classific-las, completando atabela no seu caderno. Se alguma "coisa" no encaixou em nenhuma coluna, coloque-a na coluna de outros.

Resistivos Motores Fontes Comunicadores Componentes Outros

...... ....... ........ ......... ........ ........

exercitando....

Cuidado com o choque eltrico!!

Quando nosso corpo fizer parte de um circuito eltrico, bem provvel que tomaremosum choque eltrico, se o circuito estiver fechado e ligado a uma fonte de energia

eltrica. Nesse caso, algum trecho do nosso corpo ser submetido a corrente eltricado circuito, e, dependendo de sua intensidade, os efeitos podem ser muito graves.

A parte de nosso corpo que pode integrar um circuito eltrico pode ser pequenacomo a regio formada pelo dedo polegar e o dedo indicador, quando mexemos nosbotes de um aparelho ou nos fios da instalao. Outras vezes chega a tomar quase ocorpo todo, envolvendo toda parte do corpo entre a mo e os ps, conforme indica afigura. Esse tipo de choque ocorre, por exemplo, quando estamos com os ps descalosno banheiro e com a mo vamos ligar ou desligar o chuveiro.

condutor

corrente

Uma maneira de evitar os choques eltricos fazer a ligao dos aparelhos terra. O "fioterra" feito enterrando-se, no local da instalao, uma barra de cobre em local mido, paragarantir alta condutividade eltrica entre os condutores e a terra.

Conectado barra, deve haver umfio de cobre que siga junto aosdemais fios da intalao eltrica,formando, no caso da tomada, o

terceiro fio.

O fio terra tambm utilizado paraaterramento das carcaas metlicasde chuveiros e outros aparelhos,conforme ilustra a figura ao lado.

Se o trecho do nosso corpo que faz parte do circuito eltricoenvolve as duas mos, o risco maior que nas situaesanteriores. Isso porque a corrente eltrica passa diretamentepelo corao. Dependendo de sua intensidade, pode provocarat fibrilao ventricular, o que pode levar morte em poucosminutos.


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3Elementos dos

circuitos eltricos

Nesta aula voc

vai reconhecer os

difentes tipos de

circuito e os seus

elementos principais.

Ligar e desligar; abrir efechar; acender e apagar;sintonizar...

Adivinhe do que ns

estamos falando.


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3Ao colocar um aparelho eltrico em funcionamentoestamos fechando um circuito eltrico. Esse circuito constitudo de aparelho eltrico; fonte de energiaeltrica, que pode estar situada prximo ou distante do

aparelho; e fios de ligao, que conectamadequadamente um ao outro.

Para facilitar o manuseio, os circuitos eltricos contm umelemento extremamente importante, que o interruptor.Nos aparelhos eltricos o interruptor o boto liga-desliga.J no circuito eltrico residencial existem vrios locais ondeele pode ser interrompido, tais como: chaves, disjuntores,tomadas, plugues, soquetes onde so rosqueadas aslmpadas, dentre outros.

A principal funo dos fios de ligao em um circuitoeltrico delimitar o local que servir como um caminhoou uma trilha atravs da qual a energia eltrica da fontechega at o aparelho eltrico e assim, passa ser utilizadapor ele. Por exemplo, o fio de cobre utilizado na instalaoeltrica residencial inclui uma capa plstica. O metal, nessecaso, o caminho ou a trilha por onde a energia eltrica

da fonte vai chegar at os aparelhos e a capa plstica que um material isolante, delimita esse caminho. Quando aenergia da fonte est sendo utilizada pelo aparelho,dizemos que o circuito est fechado e que h umacorrente eltrica.

Quando ligamos uma lanterna e sua lmpada acende, o seucircuito eltrico, constituido de filamento da lmpada e seuspontos de contato fios de ligao cujas extremidades soconectadas aos dois terminais da pilha , est fechado.

Desse modo, a energia qumica da pilha, transformada emenergia eltrica, utilizada pela lmpada.

O mesmo se d quando acendemos uma lmpada ouligamos um chuveiro, s que nestes casos, a fonte estlonge e de uso coletivo: a usina.

Quando ligamos para uma pessoa por um telefone comum,pelo sistema de fios, estamos tentando fechar um circuitoeltrico que envolve o nosso aparelho, uma ou mais centraistefnicas e o aparelho telefnico que est sendo chamado.Esse circuito, que parte da rede eltrica tefefnica,

constitudo de fios de ligao e vrios pontos deinterrupo.

Se o telefone da outra pessoa est fora do gancho, o circuitoeltrico no fecha e, por isso, a ligao no se completa.O mesmo se d quando o fone no retirado do gancho;isto , toca e ningum atende.

Mais recentemente, as ligaes telefnicas tambm estosendo realizadas atravs de microcomputadores, nos quaisa voz complementada por mensagens e imagens na tela.

Nesta situao, se a ligao entre os microcomputadores feita atravs de fios condutores de eletricidade, vriospontos de interrupo so encontrados ao longo dessecircuito e que durante a comunicao so acionados parafech-lo.

Elementos dos circuitos eltricos


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Quando ligamos o rdio, mesmo que nenhuma estaoesteja sintonizada, estamos fechando o seu circuitoeltrico interno que inclui, entre muitas coisas, a fonte deenergia, fios de ligao, o alto-falante. Ao sintonizarmosuma estao, algo a mais acontece, relacionado com a

antena do aparelho e a da estao. Que tipo de coisa essa voc vai estudar em detalhes neste curso, mais adiante.Agora, podemos adiantar que a antena da estaocomunica-se com a do aparelho de rdio sem necessidadede fios.

Com a TV acontece algo semelhante quando sintonizamosuma determinada estao. A diferena reside em que acomunicao entre as antenas do aparelho e da estaoescolhida envolve, alm do som, a imagem. Internamente,o aparelho de TV contm vrios circuitos eltricos queenvolvem diferentes materiais condutores de eletricidade.Tais circuitos esto conetados mesma fonte de energia

eltrica que faz funcionar os demais aparelhos eltricosque so ligados na rede eltrica residencial.

Mais recentemente temos encontrado cada vez mais oschamados telefones celulares. Internamente, os circuitoseltricos so alimentados por uma bateria, mas acomunicao entre eles d-se por meio de antenas.

A comunicao entre microcomputadores tambm tem sidopossvel no apenas atravs de circuitos com fios mastambm fazendo uso de antenas. Com o crescimento dascomunicaes entre governos, instituies cientficas,bibliotecas, dos mais diferentes locais do planeta, alm doseventos que hoje tm transmisso para todas as regiesou boa parte delas, a utilizao de antenas e satlitesartificiais tem sido cada vez mais presente.


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Atividade experimental

faa voc mesmo...

2- Faa uma lista dos materiais acima identificados e classifique-os como condutores ou isolantes eltricos.

nome do componente ou dispositivo materiais utilizados funo que desempenha no circuito

soquete porcelana e lato faz a ligao entre a lmpada eos fios de ligao

fios de ligao

interruptor

plugue

tomada

1- Voc realizar nesta atividade um levantamento dos componentes e dispositivos eltricos residenciais e a identificao

das suas funes para a constatao de alguns parmentros comuns aos aparelhos eltricos. Veja o exemplo a seguir esiga em frente com os outros componentes, alm dos que j esto listados.


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134. pregador de boto

Todo aparelho eltrico tem um manual cominstrues de uso e informaes sobre as condiesde seu funcionamento. Muitas vezes, elas tambmaparecem nas "chapinhas" fixadas nos prprios

aparelhos.

.

3. escovador de sapatos

2. palitador de dentes

Voc vai escolher pelo menos 5 aparelhos eltricos de sua

casa e anotar todas as informaes que esto nas suas"chapinhas". Veja como fazer observando o exemplo aseguir:

Cuidado!

110 ou 220 ?Aqui voc vai

aprender

um pouco deEletricidade com as

informaes das

"chapinhas" dos

aparelhos eltricos.

4

aparelhos eltricos informaes dos fabricantes

60 voltas por minuto - cc

15 watts

1. ventilador de bolso

3 dentes por vez - 0,5 W

( escove os dentes aps)

um p por vez

frequncia de escovao

20 hertz

2 pilhas de 1,5 volt

linha corrente


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4Com o levantamento das informaes voc deve terpercebido que elas podem aparecer de diferentesmaneiras: existem nmeros, letras, palavras e sinais. Oimportante saber que muitas vezes, apesar de aparecer

de forma diferente, trata-se da mesma informao. Porexemplo: em alguns aparelhos vem escrito 110 V; em outrosvem escrito voltagem 110 V; j em outros essa mesmainformao aparece como tenso eltrica 110 volts.

aparelho informao do fabricante

aspirador de p 110 volts

mquina de lavar roupa tenso eltrica 110 V

lmpada 110 V

Veja que por simples comparao voc pode saber que setrata de vrias informaes a respeito de uma mesmagrandeza eltrica, que no caso a tenso, o seuvalornumrico, que 110; a suaunidade de medida, que volt e o smbolo de sua unidade, que V.

Se voc observar o conjunto das informaes que aparecemnos aparelhos, perceber que existem outras grandezas

eltricas, com outros valores, unidades de medida esmbolos diferentes.

Que outras grandezas eltricas voc identificou nas

informaes dos fabricantes?

Para organizar as suas respostas voc pode construir umatabela como a ilustrada a seguir:

nome da grandeza o valor e sua unidade o smbolo

1. tenso eltrica 110/220 volts V

2. ... .... ..

... .... ..

Pelo levantamento das informaes fornecidas pelosfabricantes de aparelhos eltricos e sua organizao emtabelas de acordo com o que voc acabou de fazer, foramidentificadas algumas das principais grandezas eltricas.

Comentaremos algo sobre elas a partir de agora.

Tenso eltrica ou voltagem (U)

Os aparelhos eltricos que so ligados na tomada ou rede eltrica da residncia trazem escrito os valores de110 V ou 220 V. Alguns aparelhos, como os rdios, porexemplo, permitem que se ajuste o aparelho tensoda rede eltrica da residncia da cidade onde voc mora

e que pode ser 110 V ou 220 V.

Outros aparelhos, como a geladeira, a mquina de lavarroupas, o ferro de passar, o liquidificador, no tm tal botoque permite o ajuste da tenso. Eles funcionam ou na tenso110 V ou na 220 V.

No caso de um desses aparelhos ser l igado numa tensomaior que a especificada pelo fabricante, ele queimaquase imediatamente. Se ele for ligado a uma tenso menorque a especificada, ou o aparelho no funciona ou funciona

precariamente.

3.

Cuidado! 110 ou 220?


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Potncia (P)

A potncia a grandeza eltrica que indica o consumode energia eltrica do aparelho em cada unidade de

tempo de seu funcionamento. Por exemplo, se umalmpada tem potncia de 100 watts, significa que em cadasegundo de funcionamento ela consome 100 joules deenergia eltrica.

A maioria dos aparelhos eltricos tem apenas um valor depotncia, mas existem alguns que trazem escrito mais deum valor, como por exemplo o chuveiro eltrico. Nessecaso, ele tem geralmente um valor para a posio veroe outro para o inverno. Na vero, em que a gua menosaquecida, o valor menor. Na inverno, em que a gua mais aquecida, o valor da potncia maior e,conseqentemente, o consumo de energia eltrica tambm maior.

Corrente eltrica (i)

A maioria dos aparelhos eltricos no traz essa informaoespecificada. Ela, entretanto, est presente em todos osaparelhos eltricos quando eles esto em funcionamento.

A corrente eltrica uma grandeza cujo valor depende dapotncia do aparelho e tambm da tenso em que ele colocado para funcionar. Por exemplo, uma lmpada de100 watts feita para funcionar na tenso 110 volts, quandoligada requer maior corrente eltrica que uma de potncia

Existem dois tipos de corrente eltrica: a corrente contnua,que fornecida por pilhas e baterias, e a corrente alternada,que aquela fornecida pelas usinas para casas, indstriasetc.

A corrente contnua tem valor que no se altera para ummesmo aparelho e tem como smbolo nos folhetos oumesmo nas chapinhas dos aparelhos as letras "CC" ou"DC".

A corrente alternada tem um valor que varia dentro deum intervalo durante o funcionamento de um mesmoaparelho eltrico. Ela tem como smbolos as letras "CA"ou "AC" ou mesmo o sinal ~.

Freqncia (f)

Embora a freqncia seja uma grandeza presente na maioria

dos aparelhos eltricos nos valores 50/60 e na unidadehertz (Hz), ela no usada somente na eletricidade. Nessecaso, ela se refere a uma caracterstica da corrente eltricaalternada obtida com as usinas geradoras de eletricidade.No Brasil, a freqncia da corrente alternada de 60 hertz,ou seja, 60 ciclos por segundo. H pases, como Portugale o Paraguai, em que a freqncia de 50 hertz.

de 60 watts e de mesma tenso. por essa razo que almpada de 100 watts apresenta luminosidade maior quea de 60 watts.


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esclarecendo....

Antes que voc pense que isso tudo convm esclarecerque a voltagem, a potncia, a corrente e a freqnciano so as nicas grandezas eltricas que existem. Maselas so as que mais aparecem quando investigamos asinformaes fornecidas pelos fabricantes de aparelhoseltricos.

Saiba que elas constituem um conjunto mnimo deinformaes necessrias para a utilizao adequada dosaparelhos. Por isso sempre recomendvel ler as

instrues antes de ligar o aparelho que se acabou decomprar.

Voc pode estar se perguntando por que as unidades demedida dessas grandezas tm nomes to diferentes dasque voc estudou at hoje: volt, watt, ampre e hertz.

Essas palavras so sobrenomes de cientistas que tiveramuma contribuio importante no conhecimento dosfenmenos da eletricidade. Veja na tabela a seguiralgumas informaes sobre de onde elas surgiram:

volt tenso eltrica Alessandro Volta

nacionalidade poca em que viveuunidade grandeza homenageado

watt potncia James P. Watt

ampre corrente eltrica Andr M. Ampre

hertz freqncia Heinrich R. Hertz

italiano 17451827

ingls 18181889

francs 17751836

alemo 18571894

Responda rpido:Responda rpido:Responda rpido:Responda rpido:Responda rpido:

1. No folheto de uma secadora encontram-se as

seguintes informaes:

a) quais as grandezas que aparecem?

b) quais seus valores e unidades?

nomes de nomes


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5A conta

de luz

Aqui ser o local

em que vamos entender

as informaes quefazem parte da sua

"conta de luz".

Voc pai de famlia? Me de

famlia? No? Que sorte!

No diga que voc filhinho

ou filhinha de papai!

Nesse caso, quando chega em

sua casa a conta de luz, no

mximo voc a pega e

entrega rpido para outrapessoa?

Quem pe a mo no bolso

para pagar a conta?


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Toda vez que um aparelho eltrico entra emfuncionamento, ocorre uma transformao de energiaeltrica em outras formas de energia, como luminosa,sonora, mecnica de rotao, trmica, dentre outras.Sem uma fonte de energia eltrica adequada e emcondies de funcionamento, os aparelhos de nadaservem.As pilhas, as baterias, os acumuladores (usualmentechamados de baterias de automveis e motos) e as usinasso as fontes de energia eltrica mais utilizadas no nossodia-a-dia.

O acesso e a utilizao de tais fontes representa, para ns,um custo a pagar, seja na hora da compra das pilhas ebaterias nos bares, mercados, relojoeiros, no auto-eltrico,seja na hora de pagar a conta de energia eltrica,comumente chamada de conta de luz.A partir desse momento, passaremos a analisar do quese compe e como se calcula o custo da energia eltricaem nossa casa, que fornecida pelas usinas geradoras deeletricidade atravs das companhias distribuidoras.Observe o modelo de uma conta de luz e responda squestes que vm a seguir.

CUIDADO: SAIBA C

ELETROCHOQUE

A sua companhia de energia eltrica

Nome Nmero de Ref

VITIMA DOS PREOS ATACADOS 41762

Endereo da Unidade Cosumidora

TRAVESSA DOS AFLITOS, 10 ALTOS

M E D I D O R Consumo Leitura Cd. Emitida em

Nmero Constante Leitura kWh Dia Ms F C

7131312 00001 7372 264 31 3 2 1 01/04/99

Consumo Registrado nos ltimos Meses - kWh Descrio

244 - MAR/99 251 - NOV/98 298 - JUL/98 FORNECIMENTO (F)

271 - FEV/99 233 - OUT/98 235 - JUN/98 ICMS

278 - JAN/99 268 - SET/98 294 - MAI/98

170 - DEZ/98 304 - AGO/98 297 - ABR/98

COMPOSIO DO FORNECIMENTOFaixa de Co nsum o C ON SU MO kW h M ER $/ kW h V AL OR ES EM ME RR EC AS

0 - 30 30 0,0194 0,58

31-100 70 0,0489 3,42

101 - 200 100 0,0882 8,81

ACIMA 200 64 0,1173 7,50

264 Total

C.G.C Insc. Estadual ICMSBase de Clculo Alquota (X)

27,07 25%

n i t n im nt

5 A conta de luz


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COMPOSIO DO FORNECIMENTO

Fa ixa de Consum o CON SU MO kWh ME R$ /kWh V AL ORE S E M M ER RE CA S

0 - 30 30 0,0194 0,58

31-100 70 0,0489 3,42

101 - 200 100 0,0882 8,81

ACIMA 200 64 0,1173 7,50

Algumas companhias distribuidoras de eletricidadeadotam valores diferentes para certas faixas de kWhconsumidos, conforme est indicado na figura a seguir.

1. DATA DE VENCIMENTO _________________________2. MULTA POR ATRASO _________________________3. TOTAL A PAGAR _________________________4. CONSUMO E UNIDADE_________________________

O consumo representa a quantidade de energiaconsumida ou utilizada por sua residncia. Ela medidaemkWh, que significa quilowatt-hora. Oquilo o mesmodo quilograma, do quilmetro, e significa 1000 vezes. Jwatt-hora representa a medida da energia eltrica. Emborapossa lhe parecer estranho que watt-hora seja umaunidade de energia (voc se lembra de uma outra?),recorde que watt uma unidade de potncia, e hora umaunidade de tempo. O produto potncia x tempo resultana energia. Assim, watt-hora representa o produto da

potncia pelo tempo, e 1 kWh 1.000 watt-hora.Essa unidade a medida da energia eltrica utilizada pelascasas porque a potncia dos aparelhos eltricos medidaem watt, e o tempo de funcionamento dos aparelhos emhoras.

Se voc dividir o valor total a pagar ou j pago peloconsumo, ou seja, a quantidade de kWh utilizada pela suacasa, obter o valor mdio de quanto lhe custou cada kWhde energia.

Faa o clculo e anote aqui o valor encontrado :

1kWh = _________

A quantidade de energia que voc utiliza em casadepende de dois fatores bsicos: da potncia dos aparelhose do tempo de funcionamento. Os dois fatores, ao contrriodo que se imagina, so igualmente importantes, quando

se pensa no custo a pagar pela energia eltrica utilizada.

Um aparelho de baixa potncia, mas que funcione du-rante muito tempo diariamente, pode gastar tanta ou maisenergia que um outro aparelho de maior potncia quefuncione durante pouco tempo.

O valor indicado na conta como consumo da energia eltricarepresenta o somatrio do produto da potncia de cadaaparelho eltrico pelo tempo de funcionamento entre umamedida e outra.

Esse valor obtido a partir de duas leituras realizadas, emgeral, no perodo de trinta dias.

No "relgio de luz", essa leitura feita pela indicao dequatro ponteiros, da esquerda para a direita, conformeindica o exemplo a seguir.

leitura realizada no incio do ms de abril

ENERGIA = POTNCIA XTEMPO

E = P X t

leitura realizada no incio do ms de maio

consumo = 5 107 - 4 731 = 376 kWh


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exercitando....

A conta de luz de uma residncia indica o valor a pagarigual a $ 76,00. O consumo da energia eltrica medidoem kWh 443. Qual , em mdia, o valor pago por1 kWh? Compare o valor encontrado com o calculado napgina anterior. Admitindo-se que o ms de utilizaoseja o mesmo, explique a difena no valor encontrado.

1. Custo e imposto

Um aluno do colegial leu o anncio reproduzido abaixo

e ficou com a seguinte dvida: comprar o secador decabelos mais potente e mais caro ou comprar o maisbarato e menos potente? Ajude o aluno a resolver esteproblema, pois ele ainda no estudou eletricidade, e discutaas vantagens e desvantagens de cada um.

2. Dilemas da juventude

faa voc mesmo

A soma de todos os produtos da potncia pelo tempo defuncionamento medido em horas indica a energia utilizadaem uma semana medida em watt-hora. Para saber oconsumo mensal, basta multiplicar por 4, que o nmero

de semanas por ms. Dividindo-se por 1000, o resultadoser o valor do consumo medido em kWh. Faa as contas ecompare com o valor impresso em sua conta. Verifique seeles so prximos ou muito diferentes. Tente explicar asrazes das possveis diferenas.

Voc pode ter idia se o consumo indicado na sua "contade luz" no est fora da realidade por erro de leitura fazendo

a atividade proposta a seguir. Para tanto, utilize a tabelaabaixo e anote os valores referentes a cada uma das colunas.O tempo de funcionamento de cada aparelho deve ser omais preciso possvel. Lembre-se de que a geladeira e ofreezer funcionam, em mdia, 8 horas por dia, pois elesligam e desligam. Se voc tiver radiorrelgio, leve emconta apenas o tempo de funcionamento do rdio, pois orelgio tem consumo muito pequeno.

apare lho po tnc ia emw a t t

tempo defuncionamentona semana em

horas

potncia xtempo emwatt-hora

CABELOS LONGOS, BEM CUIDADOS,

VALORIZAM SEU VISUAL!

ANNCIOS MGICOS

Por apenas $ 45,00, voc adquire umsecador de cabelos de 1000 watts, ou,se preferir, por $ 31,50, voc leva umde 800 watts.


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6 Atividade e

exerccios

Voc vai rever o que foi

discutido nas aulas

anteriores fazendoas questes

propostas.

EXEXEXEXEXEXERCCIOS(Eletricidade: presena e entendimento)


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6Atividade

Voc vai escolher 3 aparelhos resistivos, 3 aparelhosmotores e 3 aparelhos de comunicaoe tomar os dadosnecessrios para preecher a tabela a seguir.

A partir dos dados, responda as seguintes questes:

1. Que categoria de aparelho costuma apresentar maior potncia?

2. Qual categoria de aparelho apresenta menor potncia?

3. Todos os aparelhos apresentam tenso 110 V ou 220 V? Por qu?

4. Que tipo de aparelho no costuma ser bivolt, isto , funcionar tanto em 110 V quanto em 220 V?

5. Se todos esse aparelhos funcionassem 2 horas por dia, qual a energia eltrica utilizada em 1 ms?

6. Qual desses aparelhos eltricos utiliza mais energia nesse mesmo tempo de funcionamento?

Atividade e Exerccios


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exercitando...

1. Analise as figuras abaixo e responda 2. Que informaes esto sendo fornecidas em cada umdos itens abaixo:

a) 110/127 V c) 123 W CA

b) 3 V CC d) 50/60 Hz

3. Como se d a transmisso e a recepo em aparelhosque transmitem sem fio?

4. A figura a reproduo de uma parte da conta de luz.

a) possvel calcular o consumo de energia de umaresidncia sem usar a informao da conta? Como? Quedados so necessrios?

b) Se na residncia da conta acima fosse acrescentadauma secadora de 1200 W, usada 50 horas por ms, paraquanto iria o consumo? E o custo?

5. Numa conta de luz encontramos o seguinte valor: 234kWh. Ele se refere a:

a. potncia consumida

b. tenso consumida

c. energia consumida

d. corrente do circuito

aparelhos resistivos

motores eltricos

fontes de energia eltrica

a) Explique a classificao dos aparelhos dada acima.

b) H aparelhos que podem ser classificados em mais de umtipo. D exemplos e justifique a resposta.

c) Que tipos de transformao de energia ocorrem nosaparelhos resitivos? E nos motores?

d) As fontes de energia produzem energia eltrica ousimplesmente transformam? Explique.


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12. Em um secador de cabelo as informaes fornecidaspelo fabricante so: 110 V; 50-60 Hz; 100 W.

Esse aparelho, quando ligado durante 10 minutos, "gasta"mais energia que:

I - Uma lmpada 110 V-60 W

II - Uma lmpada de 220 V-100 W

III - Uma lmpada de 110 V-150 W

ligadas tambm durante 10 minutos cada uma.

6. Observe a figura e responda:

a. Qual a energia gasta por essa lmpada em umahora?

b. De onde vem essa energia?

c. Toda essa energia transformada em luz? Explique.

d. Essa lmpada usada normalmente em correntecontnua ou alternada?

e. Explique a diferena entre esses dois tipos de corrente.

7. Uma residncia pagou $ 65,00 (valor em merrecas)pelo consumo de 384 kWh.

Qual o valor mdio pago por cada kWh?

8. Uma lmpada de filamento apresenta o valor escritosobre o vidro.

O que esse valor e qual seu significado?

teste seu vestibular...

9. Uma lmpada com inscrio 110 V-100 W brilha maisou menos que uma de 220 V-60 W? A que se refere osnmeros e letras impressos nessas lmpadas?

10. Um chuveiro de 2800 W/220 V usado 30 horas porms, enquanto um aquecedor de 1200 W/110 V usado50 horas no mesmo perodo. Qual dos dois consomemais energia?

11. Para secar o cabelo, um jovem dispe de doissecadores eltricos: um de 1200 W-110 V e outro de

700 W-110 V. Discuta as vantagem de utilizar um e outro.

100W


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Chuveiros

eltricos

Agora voc vai

ficar por dentro

de como soconstrudos esses

aparelhos.

7 Quando est quente, o chuveiro faz agua"ferver"; quando est frio, a gua no

esquenta. O que que tem esse chuveiro?


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7

Vamos descobrir qual a relao entre essas grandezas e os aparelhos eltricos presentes em nosso

dia-a-dia.

As informaes contidas nas chapinhas geralmente se referem a grandezas fsicas que indicam as

condies de funcionamento desses aparelhos.

Observao do chuveiro

5. Quantos pontos de contato eltrico existem no resistor?

6. Observe que o resistor divido em dois trechos. Quaisso os pontos de contato para a posio vero? E para a

posio inverno?

7. Por que o chuveiro no liga quando a gua no temmuita presso?

roteiro

1.Dados do fabricante:

Tenso

Potncia

2. Qual a transformao de energia realizada pelo

chuveiro? Onde ela realizada?

3. Quando a gua esquenta menos?

4. D choque em algum lugar quando voc tomabanho?

Chuveiros eltricos


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Observe que o resistor tem trs pontos de contato, sendoque um deles permanece sempre ligado ao circuito.

As ligaes inverno-vero so obtidas usando-se

comprimentos diferentes do resistor.

Na ligaovero usa-se um pedao maior desse mesmofio, enquanto a ligao inverno feita usando-se umpequeno trecho do fio.

Na ligao inverno, a corrente no resistor dever ser maiordo que na posiovero, permitindo assim que a potnciae, portanto, o aquecimento sejam maiores.

Quando a tenso, o material e a espessura so mantidosconstantes, podemos fazer a seguinte relao, conforme atabela a seguir.

O circuito eltrico do chuveiro fechado somente quandoo registro de gua aberto. A presso da gua liga oscontatos eltricos atravs de um diafragma. Assim, acorrente eltrica produz o aquecimento no resistor. Ele

feito de uma liga de nquel e cromo (em geral com 60%de nquel e 40% de cromo).

Na posiovero, o aquecimento da gua menor, ecorresponde menor potnciado chuveiro. Na posioinverno, o aquecimento maior, e corresponde maior

potncia.

As ligaes inverno-vero correspondem, para umamesma tenso, a diferentes potncias. Na maioria doschuveiros a espessura do fio enrolado o resistor comumente chamado de "resistncia", a mesma.

A maioria dos chuveiros funciona sob tenso eltrica de220 V e com duas possibilidades de aquecimento: invernoe vero. Cada uma delas est associada a uma potncia.

Quando fizemos a classificao dos aparelhos ecomponentes eletrnicos, o grupo dos resistivos, cujafuno produzir aquecimento, foi colocado em primeirolugar. A razo dessa escolha que, normalmente, osresistivos so os aparelhos mais simples. Desse grupo

vamos destacar chuveiros, lmpadas incandescentes efusveis para ser observados e comparados.

vero inverno

aquecimento menor maior

potncia menor maior

corrente menor maior

comprimento do resistor maior menor

invernoveroAlguns fabricantes usam

para o vero todo o

comprimento do resistor,

e um dos pedaos para o

inverno.


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exercitando....exercitando....exercitando....exercitando....exercitando....

1. Leia o texto e observe a figura.

Os chuveiros eltricos tm uma chave para vocregular a temperatura de aquecimento da gua, de acordocom suas necessidades: na posio vero, o aquecimento mais brando, e na posio inverno, o chuveiro funcionacom toda sua potncia. Mas, se for necessrio, voc poderregular a temperatura da gua abrindo mais ou fechando oregistro da gua: quanto menos gua, mais aumenta oaquecimento.

Responda as seguintes questes:

a) Qual a tenso do chuveiro?

b) Qual a potncia que corresponde posio vero?

c) Em qual das duas posies o resistor tem maiorcomprimento?

d) Em qual posio a corrente maior?

e) Indique no esquema as ligaes inverno e vero.

f) De acordo com suas observaes, voc diria que oaumento no comprimento do filamento dificulta ou favorecea passagem de corrente eltrica? Explique.

g) O que acontece se ligarmos esse chuveiro na tenso110 V? Explique

vero inverno

aquecimento

potncia

corrente

comprimento do resistor

2. Complete a tabela abaixo usando adequadamente aspalavras menor e maior:

220V

4400/2800W


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8Lmpadas

e fusveis

Aqui voc vai ficar

por dentro de como se

obtm diferentesbrilhos sem mudar a

tenso e para que

servem os fusveis.

Lmpada de 100, de 60, de 25...Afinal, o que que as lmpadas tm

para se diferenciaremumas das outras?


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8Observao de lmpadas

Vamos comparar um conjunto de lmpadas e analisar como os fabricantes conseguem obter diferentes potncias sem

variar a tenso.

Os filamentos mais usados so os de formato em dupla espiral, que permitem a reduo de suas dimenses e, aomesmo tempo, aumentam sua eficincia luminosa. Eles so feitos de tungstnio.

roteiro

1. Qual delas brilha mais?

2. Qual a relao entre a potncia e o brilho?

3. Em qual delas o filamento mais fino?

4. Qual a relao existente entre a espessura do filamentoe a potncia?

5. Em qual lmpada a corrente no filamento maior?

6. Qual a relao existente entre a corrente e a espessura?

As lmpadas eltricas se dividem em dois tipos bsicos:INCANDESCENTES e de DESCARGA, usualmentechamadas de fluorescentes.

As lmapadas incandescentes produzem luz por meiodo aquecimento de um filamento de tungstnio, enquantonas lmpadas de descarga a luz emitida graas excitaode gases ou vapores metlicos dentro de um tubo. Porisso, as lmpadas fluorescentes so conhecidas comolmpadas frias.

Neste momento vamos tratar, apenas, das lmpadasquentes: as incandescentes.

Essas lmpadas de filamento so classificadas no grupo dosresistivos, pois, embora sejam utilizadas para iluminar, umafrao muito pequena da energia luz ( 5%), o restante,95%, produz aquecimento.

O princpio de funcionamento da lmpada incandescentebaseia-se na corrente eltrica que aquece um filamento detungstnio. As lmpadas so fabricadas a vcuo para evitara oxidao dos filamentos: o ar retirado no processo defabricao e injetado um gs inerte, em geral o argnio.

Para obter diferentes luminosidades, o fabricante altera,geralmente, a espessura do filamento: quanto maior aespessura, maior a corrente e, portanto, maior aluminosidade.

Lmpadas e fusveis


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Quando ocorre a fuso, o circuito fica aberto,interrompendo a passagem da corrente, e os aparelhosdeixam de funcionar. Quanto maior for a correnteespecificada pelo fabricante, maior a espessura do

filamento. Assim, se a espessura do filamento do fusvelsuporta no mximo uma corrente de 10A e por um motivoqualquer a corrente exceder esse valor, a temperaturaatingida pelo filamento ser suficiente para derret-lo, edessa forma a corrente interrompida.

Por isso que os fusveis devem ser feitos de um materialde baixo ponto de fuso, para proteger a instalao.

fusvel de cartucho

fusvel de rosca

Observao dos fusveis

Os fusveis so elementos essenciais dos circuitos eltricos, pois sua funo proteger a instalao. Existem vriostipos de fusvel; o mais simples deles o de rosca, conforme ilustra a figura a seguir. Nesse tipo, o materialutilizado uma liga que contm estanho. Outro tipo de fusvel o de cartucho, geralmente utilizado em aparelhosde som.

roteiro

Nesta atividade vamos comparar um conjunto de diferentes fusveis de rosca.

1. Identifique num fusvel de rosca seus elementos essenciais: pontos de contato eltrico, filamento e outrosmateriais que o constituem.

2. Em qual deles a espessura maior?

3. Qual a relao existente entre a espessura e a corrente indicada pelo fabricante?

4. De que maneira os fusveis conseguem proteger o circuito eltrico de uma residncia?

O controle da corrente eltrica feito pela espessura dofilamento.

Os fusveis se encontram normalmente em dois lugaresnas instalaes eltricas de uma residncia: no quadrode distribuio e junto do relgio medidor. Alm dissoeles esto presentes no circuito eltrico dos aparelhoseletrnicos, no circuito eltrico do carro etc.

Quando h um excesso de aparelhos ligados num mesmocircuito eltrico, a corrente eltrica elevada e provocaaquecimento nos fios da instalao eltrica. Como o fusvel

faz parte do circuito, essa corrente elevada tambm oaquece. Se a corrente for maior do que aquela quevem especificada no fusvel: 10A, 20A, 30A etc, o seufilamento se funde (derrete) antes que os fios da instalaosejam danificados


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exercitando...

1. Preencha o quadro a seguir utilizando setas na vertical,cujo sentido indica o valor crescente da grandeza indicada.

2. O que acontecer se ligarmos uma lmpada com asinscries (60W-110V) na tenso 220V? Por que?

3. Por meio de qual processo se obtm luz numa lmpada

de filamento?4. Preencha a tabela abaixo utilizando setas na vertical,cujo sentido indica o valor crescente da grandeza indicada,ou o sinal de igual.

5. Numa instalao eltrica residencial ocorrefreqentemente a queima do fusvel de 15A. Para resolvero problema, um vizinho sugere que se troque por umoutro de 30A. Esse procedimento correto? Justifique,levando em conta a sua funo no circuito.

Rapidinhas

a) Qual a funo do fusvel na instalao residencial?

b) O que significa a informao 10A no fusvel da figura?

c) H diferena no fio de fusvel de 20A em relao ao de10A da figura ao lado? Qual? Por qu?

saiba que...

Os disjuntores tambm tm a mesma funo dos fusveis:proteger a instalao eltrica.

Ao constrrio dos fusves, os disjuntores no so danificadosquando a corrente no circuto maior que a permitida;eles apenas interrompem a corrente abrindo o circuito, deforma que, depois de resolvido o problema, o dispositivopode voltar a funcionar novamente.

lmpada brilho potncia espessura corrente

25w

60w

100w

10A

20A30A

fusveis comprimento espessura corrente


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9A potncia nos

aparelhos resistivos

Aqui voc vai aprender

em que condies os

aparelhos apresentam apotncia indicada pelo

fabricante.

4400 W

inverno2200 W

vero

Tomar banho uma das boas e desejveis coisas afazer aps um dia de trabalho, ou de um jogo na

quadra da escola. Mas se o chuveiro daqueles que

quando o tempo est frio ele esquenta pouco e nos diasquentes ele ferve, o banho pode tornar-se um martrio.

Como que se obtm o aquecimento desejado nessesaparelhos?


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9Para entrar em funcionamento, um aparelho eltrico tem

de estar conectado a um circuito eltrico fechado, que

inclui alm dele uma fonte de energia eltrica. No caso

do circuito eltrico da nossa casa, ele formado de

fios de cobre cobertos por uma capa de plstico, e a

fonte a usina.

A maioria dos aparelhos resistivos so formados de

apenas um fio metlico enrolado, que chamado de

resistor.

H tambm aparelhos resistivos que no possuem o

enrolamento de fio metlico, como o ferro de passar

roupas, os ebulidores de metal, os resistores cermicosde aquecedores.

Os fios de cobre da instalao da casa so ligados

s suas extremidades e, assim, o circuito fechado.

Quando o aparelho entra em funcionamento, a

corrente eltrica no circuito faz com que o

aquecimento fique mais concentrado no resistor. Por

exemplo, nas lmpadas esse aquecimento muito

grande e o filamento atinge temperaturas acima de

2000oC. J nos chuveiros e torneiras eltricas, a

Potncia corrente tenso



Para um certo aparelho, a tenso sempre a mesma

durante o seu funcionamento. O chuveiro um

exemplo disso. Mas mesmo assim podem-se obter

diferentes potncias (vero e inverno) sem variarmos

a tenso. Isso s vai acontecer se a corrente no resis-

tor for tambm diferente, j que a tenso da fonte

sempre a mesma. Para visualizar, podemos escrever

uma tabela:

temperatura atingida menor, at porque o filamento

est em contato com a gua. A mesma coisa acontece

nos aquecedores, que so utilizados nos dias frios, em

que o resistor adquire a cor vermelha. Sua temperatura

fica entre 650oC e 1000oC, dependendo da intensidade

da cor.

A potncia nos aparelhos resistivos

O aquecimento obtido com tais aparelhos um efeito

da corrente eltrica que existe no seu circuito. Esse efeito

trmico da corrente eltrica, que tem o nome deefeito

Joule, inseparvel da sua causa, isto ,onde houver

corrente, h aquecimento.


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P = i . U

A relao entre a potncia, a corrente e a tenso pode serexpressa pela frmula:

Potncia = corrente x tenso

ou

Para que se possa obter esses diferentes graus de

aquecimento preciso controlar o valor da corrente

eltrica no resistor.

Ao variar a resistncia eltrica do resistor, aumentando-a

muito, mais ou menos ou pouco, regulamos a passagem

da corrente no resistor e controlamos o valor da corrente.

O controle do aquecimento em lmpadas, chuveiros e outrosaparelhos resistivos realizado atravs do valor da correnteeltrica que existe no resistor. Assim,

MAIOR MAIOR MAIORAQUECIMENTO POTNCIA CORRENTE

Assim, uma primeira forma de pensar esse efeito foi

considerar a resistncia eltrica de um resistor como a

medida da "dificuldade" que ele "ope passagem" de

corrente, idia que surgiu quando a corrente eltrica era

tida como um fluido. Embora no seja assim, esse modelo

permite explicar a relao entre resistncia e corrente

eltrica de forma adequada.

resistncia eltrica corrente eltrica

Os resistores no so feitos de cobre, que o material dasinstalaes. Nas lmpadas, por exemplo, o material

utilizado o tungstnio.

Alm disso, a espessura do filamento alterada; assim,

obtm-se valores diferentes de corrente e,

conseqentemente, de potncia sem que seja necessrio

mudar o valor da tenso.

J no chuveiro o material utilizado uma mistura de

nquel e cromo, e o aquecimento maior no inverno

obtido com o uso de um pedao menor do seu filamento.

P = i . U

resumindo...

Para se obter diferentes graduaes no

aquecimento de um certo tipo de aparelho

resistivo, o fabricante ou muda a espessura

e/ou muda o comprimento do resistor.

grande pequenaX


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exercitando...

Rompendo a barreira da escurido

parte 1

Como diz o grande sbio que mora aqui no bairro,

depois de um tropeo vem uma escorregada. Estava

eu com a cozinha na mais completa escurido quando

no tive outra sada seno ir at o mercadinho e comprar

uma lmpada.

Na urgncia em que me encontrava, peguei a lmpada

e fui logo substituindo-a pela queimada. Ao ligar,

percebi que a luz que ela produzia era to fraquinha

que parecia a de uma vela.

Minha primeira reao foi culpar o mercadinho, mas

logo me dei conta de que fui eu mesmo quem pegou

a lmpada.

Verificando a potncia da lmpada, observei o valor de

60 W, a mesma da lmpada queimada, mas a sua tenso

era de 220 volts, e no de 110 V.

Voc pode me explicar por que a claridade no foi a

esperada?

parte 2

Voltando ao mercadinho, verifiquei que todas as lmpadas

postas venda eram de tenso 220 V, mas as potncias

iam de 25 W at 250 W. Que sugesto voc me daria

para que fosse possvel, emergencialmente, aumentar a

luminosidade da minha cozinha? Explique sua sugesto.

Efeito bumerangue

Preocupada com o aumento da conta de luz que subia a

cada ms, uma me, que era a chefe daquela famlia,

resolveu agir, depois de todos os apelos para que seus

"anjinhos" ficassem mais "espertos" na hora do banho.

Ela retirou o chuveiro novo que havia comprado e que

tinha a potncia de 5600 W / 2800 W - 220 V e recolocou

o antigo, que tinha potncia de 3300 W/2200 W - 220 V.

Houve mudana no aquecimento da gua?

Calcule o valor da corrente em cada caso e verifique se

isso est de acordo com sua resposta anterior.

Se isso acontecesse com voc, que outra providncia

tomaria?


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O controle da

corrente eltrica

Agora voc vai saber

de que maneira se

conseguem diferentesaquecimentos.

Veroinverno no chuveiro; 40 W, 60 W, 100 W nas

lmpadas. Pela potncia, obtm-se diferentes

aquecimentos. Como o fabricante consegue fazer isso?

10

0


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10

uso materiaisresistncia

especfica*

instalao residencial cobre

antena alumnio

lmpada tungstnio

chuveiros nquel-cromo

capas de fios borracha

suporte de fios em

postes

madeira

apoio de fios em

postesvidro

*materiais a 20 C, medido em volt x metro/ampre

1,7 . 10-8

2,8 . 10-8

o

5,6 . 10-8

1,1 . 10-6

1013 a 1016

108 a 1014

1010 a 1014

Resistncia eltrica

A escolha adequada do material a ser usado como resistor

leva em conta a temperatura que ele dever atingir(lembre-se de que ele no pode derreter) e tambm a suacapacidade de "resistir" corrente eltrica. Essa capacidade diferente para cada tipo de material, e por isso ela denominada de resistncia especfica. O valor daresistncia especfica do material vai dizer se ele bomcondutor ou no: quanto maior for esse valor, maior ser a"resistncia" que ele oferece corrente:

resistncia especfica ALTA mau condutor eltrico

resistncia especficabaixa bom condutor eltrico

A tabela a seguir ilustra os valores de alguns materiais:

pelo controle da corrente que se pode graduar o

aquecimento produzido pelos aparelhos resistivos.

Escolhendo um material para ser o resistor, uma espessura

e um comprimento adequados, a resistncia eltrica doresitor fica determinada, e assim o valor da corrente eltrica

pode ser controlado.

Existe uma frmula que permite o clculo da resistncia

eltrica. Adotando-se:

Rpara a resistncia eltrica do resistor;

(l-se r) para resistncia especfica do material;lpara o comprimento do resistor;

A para a rea de sua espessura;

podemos escrever que:

Nesta expresso matemtica podemos obter um valor

numrico para a resistncia eltrica do resistor dos aparelhos

resistivos, como o filamento da lmpada, do chuveiro, dos

aquecedores, os fios de ligao etc.

Note que esta expresso est de acordo com a forma como

as lmpadas so construdas, pois quanto maior for aespessura do filamento, maior ser a sua rea e menor ser

a resistncia eltrica (lembre-se de que ela aparece no

denominador da frmula).

O controle da corrente eltrica

l

R = . lA


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Conseqentemente, maior sero a corrente e a potncia.

O mesmo se pode dizer para os chuveiros: como o

comprimento aparece no numerador da frmula, quantomaior ele for, maior ser a resistncia eltrica e, portanto,

menor sero a corrente e a potncia. Isso corresponde

posio vero.

Ateno

Esta expresso permite o clculo da resistncia eltrica de

um resistor na temperatura em que o valor da resistncia

especfica foi obtida. Isso quer dizer que se tivermos o

comprimento e a rea da espessura do resistor do

chuveiro e conhecermos o material utilizado, poderemoscalcular a sua resistncia eltrica. O valor encontrado,

entretanto, pode no ser aquele que o resistor do chuveiro

vai ter ao funcionar.

Unidade:

Quando a tenso medidaem volt e a corrente emampre, a resistncia medida em volt/ampre

(V/A), tambm conhecidapor Ohm ().

inverno

vero

resistncia resistncia

desligada ligada

A temperatura do resistor muda bastante quando por ele

est passando corrente eltrica, e consequentemente o

valor de sua resistncia eltrica tambm se altera: ele

aumenta muito. Isso acontece porque o valor da resistncia

especfica depende da temperatura.

O filamento de uma lmpada de 40 W - 110 V, por

exemplo, tem resistncia eltrica de aproximadamente

30 unidades quando ela est desligada. Acesa, a

temperatura do filamento chega a 2200oC, e o valor de

sua resistncia passa a ter o valor de aproximadamente

302,5 unidades.

Existe uma frmula que permite o clculo da resistnciade um resistor em funcionamento:

tenso eltrica

Resistncia eltrica = ________________

corrente eltrica

ou seja:

R = U/iR = U/iR = U/iR = U/iR = U/i R = U/iR = U/iR = U/iR = U/iR = U/i

Apostila Física - Volume 03 - Eletromagnetismo

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