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.
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 (14/06/2014) às 20h00min
Pontuação da Questão
Resposta certa: 1000 Pontos
Resposta errada: - 100 Ponto
Envio Errado: - 200 Pontos
Não envio: - 5000 Pontos
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 (07/06/2014) às 19h00min
Pontuação da Questão
Resposta certa: 1000 Pontos
Resposta errada: - 100 Ponto
Envio Errado: - 200 Pontos
Não envio: - 5000 Pontos
Bônus
1º da sala: 300 Pontos
2º da sala: 200 Pontos
3º da sala: 100 Pontos
último da sala: 200 Pontos
1º de todas as salas: 500 Pontos
Último de todas as salas: 300 Pontos
Questão
Dificuldade: Média
Pista 1: Capital do Paraná
Pista 2: 11
Pista 3: Einstein, Carneiro Felipe, Grande Cruz
Pista 4: Referência
Todas as pistas falam de um pesquisador.
Qual o nome deste pesquisador?
A 1ª Parte - Pesquisa e 2ª Parte - Testes já foram descritas em sala. Para o grupo terminar o relatório (deve ser todo postado no Blog do grupo) falta a 3ª Parte.
3ª Parte: Descrevendo o Projeto.
(A) Através de desenhos, fotos ou vídeos ensine como construir um telefone de Latinha vitorioso.
(B) Cite 5 conceitos físicos presentes no experimento e explique a relação dos conceitos dentro do experimento.
(C) Indique a função de cada elemento do grupo (de maneira detalhada) no projeto do telefone de Latinha.
(D) Responda características físicas do experimento:
A partir de agora passaremos a estudar o movimento da carga elétrica. Veremos desde os Princípios Básicos até como todo processo de produção de energia elétrica é realizado.
2 – CONDUTORES E ISOLANTES
Condutor elétrico é todo corpo que permite a movimentação de carga no seu interior. Caso não seja possível essa movimentação, então o corpo é chamado de isolante elétrico.
A seguir mostramos numa tabela alguns condutores e alguns isolantes:
Bons Condutores
Bons Isolantes
Fmetais em geral
Fgrafite
Fcerâmica
Fágua
Fvidro
Fcera
Fborracha
Fseda
Os condutores elétricos mais comuns são os metais, que se caracterizam por possuírem grande quantidade de elétrons-livres, por exemplo: o alumínio possui 2 elétrons na última camada, já o ferro possui 2 e o cobre possui 1. Esses elétrons possuem uma ligação fraca com o núcleo, tendo certa liberdade de movimentação, o que confere condutibilidade aos metais.
Normalmente, o movimento o movimento dos elétrons livres no metal é caótico e imprevisível. No entanto, em certas condições, esse movimento torna-se ordenado, constituindo o que chamamos de corrente elétrica.
Importante:Corrente Elétrica é o movimento ordenado de cargas elétricas.
Embora a corrente elétrica nos metais seja constituída de elétrons em movimento ordenado, por convenção, tradicionalmente aceita, admite-se que o sentido da corrente elétrica é oposto ao movimento dos elétrons.
Portanto de agora em diante iremos utilizar o sentido convencional, para indicar o sentido da corrente elétrica.
3 – INTENSIDADE DE CORRENTE ELÉTRICA
Definimos intensidade de corrente elétrica como sendo a quantidade de carga que passa numa seção transversal de um condutor durante um certo intervalo de tempo.
É importante dizer que seção transversal é um corte feito no fio para medir, como num pedágio, quantos elétrons passa por ali num intervalo de tempo.
Portanto, podemos escrever que:
Unidades no SI:
Q ®carga elétrica Þ Coulomb (C)
Dt ® intervalo de tempo Þ segundo (s)
i ® intensidade de corrente elétrica Þ Coulomb por segundo (C/s) = Ampere (A)
Importante:
FFrequentemente utilizamos submúltiplos do Ampere.
1 mA = 10-3 A (miliampere)
1 mA = 10-6 A (microampere)
FQuando a corrente elétrica mantém sentido invariável ela é denominada corrente contínua (C.C.). Caso o sentido da corrente elétrica se modifique no decorrer do tempo, ela é denominada corrente alternada (C.A.)
Energia armazenada de forma elétrica. No SI é medida em Joule (J).
Potencial elétrico:
É a relação da Energia potencial com a carga. No SI é medido em Volt (V).
Substituindo o conceito de energia potencial na definição de potencial elétrico, temos:
OBS: As expressões de energia potencial e de potencial elétrico são escalares, logo o sinal da carga define o sinal dessas grandezas.
Entenda Melhor o que é d.d.p.
Para uma melhor compreensão da importância da ddp dentro da eletricidade iremos fazer uma analogia com a hidrostática.
Observe a figura abaixo e note que o nível do líquido é o mesmo dos dois lados do tubo (vaso comunicante).
Neste caso não existe movimento do líquido para nenhum dos dois lados. Para que ocorra movimento é necessário um desnivelamento entre os dois lados do tubo.
Neste caso o líquido tenderá a se mover até que os dois lados do tubo se nivelem novamente.
Podemos concluir que para existir movimento é necessário que exista uma diferença de nível entre os dois lados do tubo (ddn).
Para que o líquido fique sempre em movimento podemos colocar uma bomba para retirar a água de um lado para o outro, fazendo com que sempre haja uma ddn entre os dois tubos.
Podemos fazer uma analogia da situação descrita anteriormente com o movimento das cargas elétricas. Para isso vamos trocar os tubos por condutores elétricos (fios), a bomba por um gerador (pilha) e passaremos a ter a seguinte situação:
Da mesma forma que a bomba mantém uma diferença de nível para manter o movimento do líquido, o gerador mantém a diferença de potencial elétrico (ddp) para manter o movimento ordenado dos elétrons.
