A questão deverá ser enviada apenas uma vez, caso contrário será considerado envio errado. A resposta deverá ser colocada no corpo da mensagem (não pode ser anexada). O assunto do e-mail deverá ser o grupo e a sala (Ex: g2-1d), no caso do grupo estar associado a outro, basta enviar os dois grupos (g2-1d e g3-3a). Não pode haver associações entre 3 grupos. A questão deve ser enviada para o e-mail:
fisica_idesa@terra.com.br
Horário de Entrega
Desde agora até sábado (04/10/2014) às 20h00min
Pontuação da Questão
Resposta certa: 3000 Pontos
Resposta errada: - 100 Ponto
Envio Errado: - 200 Pontos
Não envio: - 2000 Pontos
Bônus
1º da sala: 500 Pontos
2º da sala: 400 Pontos
3º da sala: 300 Pontos
último da sala: 400 Pontos
1º de todas as salas: 500 Pontos
Último de todas as salas: 400 Pontos
Questão
Dificuldade: Média
A Índia fez um lançamento de foguete considerado de baixo custo, nos últimos dias. Compare o valor deste foguete com outros que fazem a mesma atividade.
O nome magnetismo vem de Magnésia, pequena região da Ásia Menor onde foi encontrado em grande abundância um mineral naturalmente magnético. Uma pedra desse mineral é o que chamamos de ímã natural. Se tomarmos um ímã natural, de formato alongado, e o pendurarmos em um fio amarrado ao meio, veremos que essa pedra fica sempre alinhada na direção geográfica norte – sul. A extremidade que aponta para o norte geográfico é chamada de pólo norte do ímã. A outra, aponta para o sul geográfico, é denominada pólo sul do ímã.
Os pólos são as partes do ímã onde os efeitos magnéticos se apresentam mais intensos. Mas nem sempre podemos dizer que essas partes se localizam nas extremidades de um ímã, caso, por exemplo, do ímã esférico.
Verifica-se experimentalmente que, quando dois ímãs são colocados próximos, o pólo norte de um repele o pólo norte do outro, atraindo o pólo sul. Ou seja: pólos de mesmo nome repelem-se e pólos de nomes diferentes atraem-se.
É importante o fato de que cada pedaço de um ímã partido se transforma em um novo ímã. Esse fenômeno é conhecido como inseparabilidade dos pólos.
Uma explicação desse fenômeno foi proposta pelo cientista André Marie Ampère (1775-1836). Ele supôs cada ímã constituído de pequenos ímãs elementares; a soma dos efeitos de todos esses ímãs elementares é que resultaria no ímã completo.
Hoje, no entanto, sabemos que cada um desses ímãs elementares corresponde a uma pequena porção de matéria na qual os átomos têm a mesma orientação magnética, chamada de domínio magnético.
2 – CAMPO MAGNÉTICO
Campo magnético é a região do espaço na qual um pequeno corpo de prova fica sujeito a uma força de origem magnética. O corpo de prova deve ser um pequeno objeto feito de material que apresente propriedades magnéticas.
Representamos o campo magnético em cada ponto de uma região do espaço pelo vetor campo magnético (B). Para determinar a direção e o sentido do vetor B , usamos uma agulha magnética (o pólo norte da agulha nos indica o sentido de B).
Em um campo magnético, as linhas de campo são tais que o vetor campo magnético apresenta as seguintes características: Intensidade: proporcional à densidade de linhas de campo. Sentido: igual ao da respectiva linha de campo; Direção: sempre tangente a cada linha de campo em qualquer ponto dentro do campo magnético;
Para construir as linhas de campo, podemos usar o conceito de domínio magnético. Cada pequeno domínio magnético é um pequeno ímã, que podemos considerar como um pequeno corpo de prova. Observe, na ilustração a seguir, que internamente ao ímã as linhas de campo começam no pólo sul e vão até o pólo norte; e externamente ao ímã as linhas de campo começam no pólo norte e vão até o pólo sul. Desse modo, as linhas de campo fecham um ciclo.
2.1 – Campo Magnético Uniforme
O campo magnético é uniforme em uma determinada região quando, em todos os pontos dessa região, o vetor campo magnético tem a mesma intensidade, a mesma direção e o mesmo sentido.
Quando colocamos um ímã num campo magnético uniforme, as forças em ambos os pólos ficam com a mesma intensidade, porém com sentidos contrários. Por isso esse ímã tende, apenas, a girar, até que se alinhe com o campo.
3 – MAGNETISMO TERRESTRE
O nosso planeta é um imenso ímã. Sob a influência exclusiva do campo magnético terrestre, a agulha da bússola aponta para o Pólo Norte (geográfico), que na realidade é o pólo sul magnético.
4 – A DESCOBERTA DE HANS CHRISTIAN OERSTED
Até o começo do século XIX, não se conhecia a relação entre a eletricidade e o magnetismo. Em 1820, Hans Christian Oersted, um professor de Amsterdã, notou que a agulha de uma bússola se movimentava quando próximo de um circuito elétrico fechado. Após verificar a repetição desse fenômeno através de alguns experimentos, ele propôs:
Toda Corrente Elétrica gera ao redor de si um campo Magnético.
5 – CAMPO MAGNÉTICO DEVIDO A CORRENTE ELÉTRICA
(a) Num fio longo retilíneo
Num fio Longo e retilíneo temos que o campo magnético tem as seguintes características:
Módulo:
m... permeabilidade magnética;
no vácuo: m = 4p . 10-7 T.m/A;
R.... distância do campo ao fio;
i......intensidade de Corrente elétrica.
Direção e sentido: Regra da Mão Direita
(b) Numa espira Circular
Numa Espira Circular temos que o campo magnético tem as seguintes características:
Módulo:
m... permeabilidade magnética;
no vácuo: m = 4p . 10-7 T.m/A;
R.... distância do campo ao fio;
i......intensidade de Corrente elétrica.
Direção e sentido: Regra da Mão Direita
(c) Num Solenóide
Num solenóide temos que o campo magnético tem as seguintes características:
Módulo:
m... permeabilidade magnética;
no vácuo: m = 4p . 10-7 T.m/A;
n.... número de espiras;
L......comprimento do solenóide.
Direção e sentido: Regra da Mão Direita
6 – FORÇA MAGNÉTICA
Considerando uma partícula eletrizada com carga elétrica q deslocando-se com velocidade v num campo magnético uniforme B. A velocidade v é medida em relação às linhas do campo magnético. A carga q sofre a influência de uma Força F perpendicular ao campo e à velocidade, como mostra a figura:
Experimentalmente, podemos concluir que a força F que age sobre a carga q, é diretamente proporcional ao produto entre o Campo B, a carga q, a velocidade v e o seno do ângulo formado entre v e B.
Definindo as características da Força Magnética:
Módulo:
F ... Força Magnética;
q.... carga elétrica;
B.... Campo Magnético;
v..... velocidade;
q..... ângulo entre B e v.
No SI: F => Newton (N); q => Coulomb (C); v => (m/s); B => Tesla (T)
Direção: A força magnética é sempre perpendicular ao plano determinado pelos vetores v e B.
Sentido: Dado pela Regra da Mão Esquerda. O polegar indica a Força Magnética, o indicador o Campo Magnético e o dedo médio o vetor velocidade.
Um grupo de resistores está associado em série quando estiverem ligados de tal forma que sejam percorridos pela mesma corrente elétrica. Consideremos três resistores, associados em série:
Os três resistores serão percorridos pela mesma corrente elétrica e portanto cada resistor possuíra uma d.d.p. correspondente ao valor de sua resistência. Nomenclatura: i => intensidade de corrente elétrica U => tensão elétrica total R1, R2, R3 => Resistência Elétrica em cada resistor U1, U2, U3 => Tensão elétrica em cada resistor Para determinarmos a resistência equivalente Req, ou seja, aquela que submetida a mesma tensão U é atravessada pela mesma corrente i, devemos proceder da seguinte forma:
Sabemos que a intensidade de corrente elétrica é igual nos três resistores, ou seja:
i1 = i2 = i3 = i
As tensões U1, U2, U3 correspondem às resistências R1, R2 e R3, respectivamente. Portanto:
U = U1 + U2 + U3
Aplicando a 1a Lei de Ohm nas resistências da Figura 17, temos:
U1 = R1 . i; U2 = R2 . i; U3 = R3 . i
Substituindo as expressões anteriores na equação de tensão elétrica, obtemos:
Req . i = R1 . i + R2 . i + R3 . i
Portanto para associações em série, calculamos a resistência equivalente da seguinte forma:
Req = R1 + R2 + R3
Exercícios 1> Na associação de resistores dada a seguir a ddp total é igual a 120 V.
(10 W, 20 We 30 W em série)
(a) determine a resistência equivalente da associação;
(b) determine a intensidade da corrente em cada resistor;
(c) qual a ddp em cada resistor? 2> Têm-se 16 lâmpadas, de resistência elétrica 2 W cada uma, para associar em série, a fim de enfeitar uma árvore de Natal. Cada lâmpada suporta, no máximo, corrente elétrica de 3,5 A. (a) o que aconteceria com as demais lâmpadas se uma delas se queimar? (b) qual a resistência elétrica da associação? (c) qual a ddp máxima a que pode ser submetida a associação, sem perigo de queima de nenhuma lâmpada? (d) qual a ddp a que cada lâmpada fica submetida nas condições do item anterior?
2 – Associação de Resistores em Paralelo
Um grupo de resistores está associado em paralelo quando todos eles estiverem submetidos a uma mesma diferença de potencial elétrico (d.d.p.). Consideremos 3 resistores associados em paralelo:
A intensidade de corrente elétrica é dividida para cada resistor de acordo com o valor de cada resistência elétrica, mas a d.d.p. é igual para todos os resistores.
Nomenclatura:
i => intensidade de corrente elétrica
U => tensão elétrica total
R1, R2, R3 => Resistência Elétrica em cada resistor
U1, U2, U3 => Tensão elétrica em cada resistor Para determinarmos a resistência equivalente neste tipo de associação demos proceder da seguinte forma:
Sabemos que a intensidade de corrente elétrica total no circuito é a soma da corrente elétrica em cada resistor, ou seja:
i = i1 + i2 + i3
As tensões U1, U2, U3 correspondem às resistências R1, R2 e R3, respectivamente. Portanto:
U = U1 = U2 = U3
Da 1a Lei de Ohm sabemos que i = U/R , portanto:
i1 = U/R1; i2 = U/R2; i3 = U/R3
Substituindo as expressões anteriores na equação de tensão elétrica, obtemos:
U/Req = U/R1 + U/R2 + U/R3
Portanto para associações em paralelo, calculamos a resistência equivalente da seguinte forma:
1/Req = 1/ R1 + 1/R2 + 1/R3
Exercício:
1> Três resistores de resistências elétricas R1 = 5W, R2 = 8 We R3 = 10Wsão associados em paralelo. A associação é percorrida por uma corrente de intensidade de 20 A. Determine:
(a) a resistência equivalente;
(b) a d.d.p. a que está submetida a associação;
(c) a intensidade da corrente que percorre cada um dos resistores;
(d) a d.d.p a que está submetido cada um dos resistores.
Vídeos:
Aula sobre Associação de Resistores
3 - Curto-Circuito Em algumas associações de resistores poderemos encontrar um resistor em cuto circuito; isto ocorre quando tivermos um resistor em paralelo com um fio sem resistência (ou muito baixa).
Como o fio não possui resistência, não há dissipação de energia no trecho XY, portanto:
=> Potencial Elétrico em X é igual em Y, portanto a diferença de potencial elétrico é igual a zero e a intensidade de corrente elétrica no resistor também será zero;
=> Como a corrente no resistor é zero a corrente no fio sem resistor será a corrente total.
Importante: Havendo curto-circuito, toda a corrente elétrica do circuito se desvia pelo condutor de resistência nula. Para todos efeitos práticos é como se o resistor não estivesse associado no circuito. Num novo esquema do circuito, podemos considerar os pontos ligados pelo condutor (X e Y) como coincidentes, deixando de representar o resistor.
4 - Associação de Resistores Mista
Na maioria dos exercícios e na prática do dia-a-dia encontraremos associações em série e paralelo no mesmo circuito, este tipo de associação é chamada mista. Faremos vários exercícios com este tipo de associação a partir de agora.
A questão deverá ser enviada apenas uma vez, caso contrário será considerado envio errado. A resposta deverá ser colocada no corpo da mensagem (não pode ser anexada). O assunto do e-mail deverá ser o grupo e a sala (Ex: g2-1d), no caso do grupo estar associado a outro, basta enviar os dois grupos (g2-1d e g3-3a). Não pode haver associações entre 3 grupos. A questão deve ser enviada para o e-mail:
fisica_idesa@terra.com.br
Horário de Entrega
Desde agora até sexta (05/08/2014) às 17h00min
Pontuação da Questão
Resposta certa: 3000 Pontos por bandeira
Resposta errada: - 1000 Pontos por bandeira
Envio Errado: - 500 Pontos
Não envio: - 2000 Pontos
Bônus
1º da sala: 1000 Pontos
2º da sala: 500 Pontos
3º da sala: 300 Pontos
último da sala: 500 Pontos
1º de todas as salas: 500 Pontos
Último de todas as salas: 400 Pontos
Questão
Dificuldade: Média
Usando o centro do pátio da escola como referência, quais eram as bandeiras (estado, distrito ou país) que estavam nas posições norte, sul, leste e oeste?
A questão deverá ser enviada apenas uma vez, caso contrário será considerado envio errado. A resposta deverá ser colocada no corpo da mensagem (não pode ser anexada). O assunto do e-mail deverá ser o grupo e a sala (Ex: g2-1d), no caso do grupo estar associado a outro, basta enviar os dois grupos (g2-1d e g3-3a). Não pode haver associações entre 3 grupos. A questão deve ser enviada para o e-mail:
fisica_idesa@terra.com.br
Horário de Entrega
Desde agora até sábado (30/08/2014) às 20h00min
Pontuação da Questão
Resposta certa: 3000 Pontos
Resposta errada: - 100 Ponto
Envio Errado: - 200 Pontos
Não envio: - 2000 Pontos
Bônus
1º da sala: 500 Pontos
2º da sala: 300 Pontos
3º da sala: 400 Pontos
último da sala: 400 Pontos
1º de todas as salas: 500 Pontos
Último de todas as salas: 400 Pontos
Questão
Dificuldade: Média
Envie nome e número de cada elemento do grupo e sua função no trabalho do trimestre (Robô Gladiador ou Catapulta).
Abaixo você encontra os temas para estudo da Prova Oficial de Agosto. Em breve colocarei vídeos sobre os temas (aqui mesmo).
Tema I: Potencial Elétrico de Carga Puntiforme.
Estudar exercício que envolva o cálculo do potencial elétrico de várias cargas puntiformes.
Tema II: Tensão Residencial
Explicar o funcionamento dos sistemas monofásico e bifásico.
Tema III: Corrente Elétrica
Exercício envolvendo gráfico da corrente em função do tempo. Saber determinar a carga (área), número de elétrons, corrente média, entre outras possibilidades.
Tema IV: Lei de Ohm
Relação ddp e corrente constante, gráficos, tabelas.
Tema V: Resistividade
Determinação de comprimentos de fios, através da relação resistência, comprimento, área e resistividade.
Tema VI: Associação de Resistores
Exercícios envolvendo a determinação da resistência equivalente, corrente e ddp em associações em série e paralelo.
Num circuito elétrico, os condutores que atravessados por uma corrente elétrica transformam a energia elétrica em energia térmica (calor) são chamados de resistores.
Esquematicamente:
RESISTOR
ENERGIA ELÉTRICA => ENERGIA TÉRMICA (CALOR)
Esse fenômeno de transformação é conhecido como Efeito Joule e é resultado de choques entre os elétrons que constituem a corrente elétrica e os átomos, o que ocasiona um aquecimento do condutor. Existem alguns eletrodomésticos que possuem como função básica a transformação de energia elétrica em energia térmica, tais como: ferro elétrico, chuveiro elétrico, aquecedores, etc.
Os resistores podem ser representados das seguintes maneiras:
Em nosso curso utilizaremos a primeira forma para sua representação.
2 – RESISTÊNCIA ELÉTRICA
O resistor possui uma característica de dificultar a passagem de corrente elétrica através do condutor. Essa característica é chamada de resistência elétrica.
Lei de Ohm
O físico George Simon Ohm verificou, experimentalmente, no século XIX, que alguns condutores possuíam um comportamento similar.
Ao alterar a tensão para valores V1, V2, V3, ...,VN, a intensidade de corrente no condutor também se altera, mas de uma maneira sempre igual.
De tal forma que ao dividirmos as tensões pelas respectivas intensidades de corrente elétrica, para um mesmo condutor, a divisão será uma constante, esta constante é a resistência elétrica.
Os condutores que possuem este comportamento são chamados de condutores ôhmicos.
Graficamente um condutor ôhmico é representado na figura abaixo, já a figura da direita mostra o comportamento de algum condutor que não respeita a lei de Ohm. Este condutor é chamado de não-ôhmico.
Exercício
Um resistor ôhmico é percorrido por uma corrente elétrica de intensidade 5 A, quando submetido a uma d.d.p. de 100 V. Determine:
(a) a resistência elétrica do resistor;
(b) a intensidade de corrente que percorre o resistor quando submetido a uma d.d.p. de 250 V;
(c) a d.d.p. a que deve ser submetido para que a corrente que o percorre tenha intensidade de 2 A.
3 – RESISTIVIDADE
É importante salientar que o título 2a Lei de Ohm é apenas didático. Na História da Física temos apenas o conhecimento da Lei de Ohm e não 1a e 2a, mas para fins de uma melhor organização do conteúdo faremos essa separação.
Um aspecto importante, levantado por Ohm, foi a descoberta de fatores que influem no valor da resistência elétrica de um resistor, são eles:
=> a dimensão do resistor (área e comprimento);
=> o material que constitui este resistor.
Consideremos um fio condutor de comprimento L e área de seção transversal A.
Para compreendermos melhor a relação entre resistência, área e comprimento, podemos fazer uma analogia com tubos de água, vejamos a figura posterior:
Como podemos notar na figura 14, a água possui maior facilidade para sair pelo cano de menor comprimento e maior área, já no cano mais longo existe uma maior dificuldade para água se locomover e o estreitamento do cano aumenta esta dificuldade.
No caso da energia elétrica e do condutor o comportamento é mantido o mesmo:
=> a resistência elétrica é diretamente proporcional ao comprimento do fio, ou seja, quanto maior o comprimento do fio maior é a dificuldade de movimentação dos elétrons.
=> A resistência elétrica é inversamente proporcional ao valor da área da seção transversal do fio, ou seja, quanto maior a área mais fácil é a movimentação dos elétrons, portanto a resistência elétrica diminui.
Unidades no SI:
R => resistência elétrica => Ohm (W)
L => comprimento do fio => metro (m)
A => área da seção transversal => metro quadrado (m2)
r => resistividade => Ohm . metro (W . m)
Exercícios
2> Um fio metálico é feito de um material cuja resistividade é 0,20 W . mm2/m e tem seção transversal de área 0,10 mm2. Determine a resistência elétrica desse fio por metro de comprimento.
3> Um fio metálico é esticado de modo que seu comprimento triplique. O seu volume não varia no processo. Como se modifica a resistência elétrica do fio? E a intensidade de corrente elétrica que percorre para uma mesma d.d.p.?
4> Um reostato de cursor tem resistência elétrica igual a 20 W, quando o fio que o constitui tem comprimento igual a 25 cm. Qual a resistência elétrica do reostato para um comprimento de fio de 2,0 m?
5> A resistência elétrica de um resistor de fio metálico é de 60 W. Cortando-se um pedaço de 3 m de fio, verifica-se que a resistência do resistor passa a ser 15 W. Calcule o comprimento do fio.
