Física - 3º Ensino Médio

domingo, 21 de abril de 2013

Projeto Robô Gladiador

No projeto robô gladiador os alunos terão que construir um robô com rigorosas regras. O projeto do robô você encontra abaixo:

Projeto do Robô

Dimensão do Robô

Nos próximos dias estarei divulgando as etapas e relatórios que serão desenvolvidos do projeto.

Aula 6 - Associação de Resistores

1 – Associação de Resistores em Série

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, R_{3 => Resistência Elétrica em cada resistor}
U₁, U₂, U_{3 => 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 1^a 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 W e 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, R_{3 => Resistência Elétrica em cada resistor}

U₁, U₂, U_{3 => 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 1^a 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 = 5 W, R₂ = 8 W e R₃ = 10 W são 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;

(d) a d.d.p a que está submetido cada um dos resistores.

Vídeos:

Aula sobre Associação de Resistores

domingo, 31 de março de 2013

Estudando para Prova

Questões Importantes para estudar.

Para uma melhor visualização do vídeo clicar no botão full screen (abaixo do lado direito)

1> Força entre Cargas
(a) utilizar a Lei de Coulomb para calcular a força entre cargas;
(b) utilizar o princípio de conservação da carga para achar nova carga após contato e separação;
(c) lembrar que natureza da força é atrativa ou repulsiva.

2> Campo Elétrico
(a) saber desenhar o campo elétrico de cargas geradoras;

(b) determinar massa, carga ou campo elétrico em exercícios de equilíbrio de carga (equilíbrio fruto do peso e da força elétrica);
(c) saber determinar a direção e sentido do vetor campo elétrico.

3> Princípio de Conservação da Carga
=> somar cargas e dividir, quando colocadas em contato.

4> Carga em Equilíbrio
=> saber determinar a posição de equilíbrio de uma terceira carga colocada num sistema de duas cargas geradoras puntiformes.

5> Lei de Ohm (Esta questão não cai para o 3º B e para o 3º C)
(a) determinar a resistência elétrica;
(b) determinação de corrente e tensão elétrica;
(c) distinguir resistores ôhmicos de não ôhmicos;
(d) graficar relação V x i.

6> Teoria
(a) Processos de Eletrização;

(b) Eletroscópios;

(c) Resistência Elétrica; (Esta questão não cai para o 3º B e para o 3º C)
(d) Tensão Elétrica Residencial; (Esta questão não cai para o 3º C)

(e) Analogia Campo Gravitacional e Campo Elétrico;

(f) Linhas de Campo - desenhar.

sábado, 30 de março de 2013

Aula 5 - Resistência Elétrica

RESISTORES

1 – Introdução

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, ...,V_N, 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;

3 – ResistividadE

É importante salientar que o título 2^a Lei de Ohm é apenas didático. Na História da Física temos apenas o conhecimento da Lei de Ohm e não 1^a e 2^a, 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.

Simulador:

http://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/ohms-law

http://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/resistance-in-a-wire

Vídeos:

Telecurso 2000