FÍSICA EJA2ª FASEPROF. NELSON BEZERRA

PROF.a RISÔLDA FARIAS

Unidade IIIEnergia: Conservação e transformação

CONTEÚDOS E HABILIDADES

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Aula 12.2ConteúdoLei de OHM

CONTEÚDOS E HABILIDADES

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HabilidadeEntender o conceito de resistência elétrica, diferenciando condutores e isolantes, bem como utilizar a 2ª lei de ohm para solucionar problemas simples envolvendo resistividade e condutibilidade elétrica.

CONTEÚDOS E HABILIDADES

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A energia entregue através de dispositivos de armazenamento, como baterias, é feita através de corrente contínua (DC ou CC), enquanto a gerada por usinas elétricas usam corrente alternada (AC ou CA).

REVISÃO

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Corrente contínua (DC ou CC)A eletricidade flui em uma única direção de corrente contínua. Tanto a corrente quanto a tensão são estáveis e previsíveis. Fontes de alimentação de CC têm polaridade, isto é, elas possuem terminais positivos e negativos. A corrente flui do lado positivo para o lado negativo através de um condutor. Nunca mudará.

REVISÃO

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Corrente alternada (AC ou CA)A eletricidade que vem de uma tomada de casa é de corrente alternada. Ao contrário da CC, a tensão e a corrente existem numa forma suave ondulada chamada de onda senoidal. A tensão e a corrente aumenta para um valor máximo, decresce para 0, revertem a polaridade, alcançam um máximo negativo, e invertem-se novamente.

REVISÃO

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Observe atentamente a imagem e diga a qual conceito da física ela se refere.

DESAFIO DO DIA

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Resistência elétrica

AULA

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Resistência ElétricaÉ a relação entre ddp(U) aplicada ao condutor e a intensidade de corrente i que o atravessa.A unidade de resistência elétrica é o Ohm(Ω):1 ohm = 1 volt/ampère => 1 Ω = 1 V/A

AULA

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“1 ohm é a resistência elétrica de um condutor que, submetido a uma ddp de 1 volt, é percorrido por uma corrente elétrica de 1 ampère.”

l

AULA

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2a Lei de Ohm: Georg Simon Ohm observou que a resistência elétrica é diferente em resistores distintos. Ela depende do material que constitui o resistor, das dimensões (comprimento e área) e da sua temperatura.

AULA

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Uma vez que a temperatura é fixada, ele verificou que a resistência R do resistor é diretamente proporcional ao seu comprimento (R α l) e inversamente proporcional à área de sua secção (R α 1/S) => (R α l/S).

AULA

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A 2ª Lei de Ohm é escrita como: R = ρl/S, ρ é o coeficiente de proporcionalidade que também é denominado de resistividade elétrica do material que constitui o resistor, é uma característica do material.

AULA

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A resistividade é obtida da expressão:R = ρl/S => ρ = R.S / l

No SI, a unidade de ρ é: [ ρ ] = Ω .m2 / m, ou seja [ ρ ] = Ω .m

AULA

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Material Resistividade (Ω.m)Condutibilidade

(Ω.m)-1Alumínio 0,02857 35

Cobre 0,0172 28Constantan 0,5 2

Estanho 0,11– 0,14 9,1 – 7,1Ferro 0,10 – 0,15 10 – 6,7

Mercúrio 0,95 1,05Níquel 0,10 10Prata 0,016 62,5

Platina 0,095 10,5Chumbo 0,204 4,9

Tungstênio 0,005 18,2Zinco 0,063 15,9

O quadro apresenta a resistividade de alguns materiais a temperaturas próximas de 20 oC.

AULA

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A resistividade dos materiais aumenta com a temperatura.

A Condutividade elétrica é análoga a condutividade térmica. Os metais são bons condutores elétricos e bons condutores de calor. Um mau condutor elétrico, como o plástico ou a cerâmica, é também mau condutor de calor.

AULA

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Exemplo 1 - Um cabo feito de liga de cobre possui área de secção transversal correspondente a 10 mm2. Sabendo que a resistividade da liga de cobre é de 2,1 x 10-2 Ω .mm2/m, determine a resistência para 5 m desse fio.

a) 1,05 X 102

b) 2,05 X 10-2

c) 1,05 X 10-2

d) 1,05 X 102

e) 1,05 X 102

AULA

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Resolução:LETRA “C”

A partir da segunda lei de Ohm e substituindo os valores, temos:R = ρ.l/A = 2.1x .10-2 .5 / 10 R = 10.5 x .10-2 / 10 R = 10.5 x 10-3

R = 1.05 x 10-2Ω

AULA

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Exemplo 2 – A resistência do cobre a 20 ºC é 1,7.10-8 Ωm. Calcule a resistência de um fio de cobre de 1 m de comprimento e 0,2 cm2 de área de secção transversal nessa temperatura.

AULA

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Resolução:R = ρl/S => R = 1,7.10-8 /0,2.10-4 .1 => R = 8,5.10-4 Ω

AULA

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Exemplo 3 – A bateria de automóvel está carregada com carga total de 9000 C. Sua ddp é de 12 V e a resistência do sistema de som é de 6 Ω.a) Determine a intensidade da corrente elétrica que flui pelo sistema.b) Se não houver recarga da bateria, por quanto tempo o som poderá permanecer ligado?

AULA

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Resolução:a) i = U/R = 12/6 = 2Ab) i = ΔQ/Δt => Δt = 9000/2 = 4500s ou Δt =1 h e 15 min

AULA

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1. Em um laboratório de eletricidade, um fio condutor ôhmico (fig.1) foi submetido a diversas voltagens, com uma fonte de tensão regulável. Medindo-se os valores dessas voltagens e da corrente que cada uma delas estabeleceu no condutor, obteve-se o gráfico (fig. 2) da voltagem em função da corrente.a) Qual o valor da resistência desse condutor?b) Qual a diferença de potencial aplicada ao condutor quando percorrido por uma corrente de 0,40A?

DINÂMICA LOCAL INTERATIVA

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i (A)

U (V)FIGURA 2FIGURA 1

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20

10

0,10 0,20 0,300

fonte de tensão

i i

A

Vfio condutor ôhmico

DINÂMICA LOCAL INTERATIVA

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1.a) sendo o gráfico uma reta que passa pela origem, o resistor do fio condutor obedece à Lei de Ohm. Logo, U = R.i → 10 = R.0,10 → R = 100 Ωb) Como R = 100 Ω é constante, para i = 0,40 A: U = R.i → U = 100.0,40 → U = 40 V

INTERATIVIDADE

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Primeira Lei de Ohm:

Onde,R: resistência, medida em Ohm (Ω)U: diferença de potencial elétrico (ddp), medido em Volts (V)i: intensidade da corrente elétrica, medida em Ampère (A).Graficamente, para resistores ôhmicos, a primeira lei de Ohm mostra:

R =Ui

RESUMO DO DIA

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Observa-se que o coeficiente angular deste gráfico, dado por U/i resulta na resistência elétrica, constante para qualquer diferença de potencial. Obviamente, há um limite de validade para esta, que é denominada a primeira lei de Ohm. Para tensões muito altas, a resistência acaba não tendo um comportamento linear. Dentro do limite em que a lei de Ohm é válida, ela tem a seguinte forma:

RESUMO DO DIA

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“A resistência de um objeto é independente da intensidade ou do sinal da diferença de potencial aplicada.”

RESUMO DO DIA

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Triângulo Mágico da Lei de Ohm

RESUMO DO DIA

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Resistência ElétricaÉ a relação entre ddp(U) aplicada ao condutor e a intensidade de corrente i que o atravessa.A unidade de resistência elétrica é o Ohm(Ω):1 ohm = 1 volt/ampère => 1 Ω = 1 V/A

RESUMO DO DIA

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2a Lei de Ohm: Georg Simon Ohm observou que a resistência elétrica é diferente em resistores distintos. Ela depende do material que constitui o resistor, das dimensões (comprimento e área) e da sua temperatura.

RESUMO DO DIA

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A resistividade é obtida da expressão:R = ρl/S => ρ = R.S / l

No SI, a unidade de ρ é: [ ρ ] = Ω .m2 / m, ou seja [ ρ ] = Ω .m

RESUMO DO DIA

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Material Resistividade (Ω.m)Condutibilidade

(Ω.m)-1Alumínio 0,02857 35

Cobre 0,0172 28Constantan 0,5 2

Estanho 0,11– 0,14 9,1 – 7,1Ferro 0,10 – 0,15 10 – 6,7

Mercúrio 0,95 1,05Níquel 0,10 10Prata 0,016 62,5

Platina 0,095 10,5Chumbo 0,204 4,9

Tungstênio 0,005 18,2Zinco 0,063 15,9

O quadro apresenta a resistividade de alguns materiais a temperaturas próximas de 20 oC.

RESUMO DO DIA

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A resistividade dos materiais aumenta com a temperatura.

A Condutividade elétrica é análoga à condutividade térmica. Os metais são bons condutores elétricos e bons condutores de calor. Um mau condutor elétrico, como o plástico ou a cerâmica, é também mau condutor de calor.

RESUMO DO DIA

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Eletrodomésticos

DESAFIO DO DIA

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O que o chuveiro, o ebulidor, a chapinha (prancha de cabelo), o ferro de passar e a lâmpada incandescente têm em comum?

DESAFIO DO DIA

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Observe atentamente a imagem e diga a qual conceito da física ela se refere.

DESAFIO DO DIA

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