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Eletricidade
Permite explicar fenómenos como: a trovoada, atração dos cabelos pelo pente, choques elétricos… Permite compreender o funcionamento de: circuitos elétricos, equipamentos… Carga elétrica A matéria é feita de átomos ou moléculas (que têm carga 0) ou iões (positivos ou negativos em número que se compensam). Os átomos são constituídos por protões (+), neutrões (carga 0) e eletrões (-), logo, todas as substâncias contêm cargas elétricas. Em geral, a matéria é neutra, porque o número de protões de um corpo é igual ao seu número de eletrões. Em algumas situações, pode haver um desequilíbrio entre o número de cargas elétricas positivas e negativas (carga total ≠ zero) - nesse caso diz-se que o corpo ficou eletrizado. A carga elétrica conserva-se: não se pode criar nem destruir.
Força Elétrica
Quando aproximamos 2 corpos com carga elétrica:
- Se ambos tiverem carga positiva ou ambos tiverem carga negativa – repelam-se
- Se tiverem cargas de sinal contrário – atraem-se A intensidade de força elétrica entre os 2 corpos é:
- Diretamente proporcional ao valor das suas cargas elétricas
- Inversamente proporcional à sua distância ao quadrado (d^2)
Eletrização
Um corpo diz-se eletrizado quando tem carga total diferente de zero (positiva ou negativa).
Podemos eletrizar um corpo de diversas formas, por:
- Fricção/atrito : friccionam-se 2 corpos de materiais diferentes, um fica positivo e outro fica negativo - a fricção provoca a passagem de eletrões de um corpo para o outro.
- Contacto: tocar com um corpo eletrizado num copo neutro; a carga distribui-se pelos dois corpos devido à passagem de eletrões de um para outro corpo, ficando ambos eletrizados.
- Indução: ocorre quando se eletrizam corpos neutros através da aproximação, sem contacto, de um corpo eletrizado. Eletroscópio- instrumento que permite verificar se um corpo está ou não eletrizado. Poder das pontas: Num condutor elétrico, as cargas elétricas distribuem-se preferencialmente nas pontas. Os para-raios são afiados para melhor atraírem os raios, pois as cargas concentram-se nas pontas afiadas. Estão ligados à Terra para que as descargas atmosféricas sejam transferidas para a Terra sem causar danos. Cuidados a ter em caso de trovoada:
- Desligar equipamentos elétricos das tomadas
- Manter-se no interior dos edifícios
- Manter-se no interior de veículos
- Evitar lugares descampados
- Não utilizar guarda-chuva
- Evitar árvores Os raios ocorrem onde o percurso da nuvem para a Terra seja mais curto (menor resistência elétrica).
Exemplos de circuitos elétricos:
Série e Paralelo
Série Paralelo Vantagens O circuito é mais simples. São necessários menos fios condutores. Se uma das lâmpadas fundir, as restantes mantêm-se acesas, pois o circuito tem vários ramos independentes Desvantagens Se uma das lâmpadas se fundir, todas se apagam, pois, o circuito fica aberto (desligado). O circuito é mais complicado. São necessários mais fios condutores. Exemplo Certos conjuntos de luzes de Natal Circuito elétrico das casas.
Condutividade Elétrica
Bons condutores: Sólidos: metais e grafite (sólidos com eletrões livres) Líquidos: água com sal, água com ácido ou base, sumos de fruta e legumes, sangue, … Maus condutores: Sólidos: borracha, cerâmica, plástico, ebonite, cortiça, madeira seca, … Líquidos: água com açúcar, etanol, … Semi-condutores: Silício e germânico.
Tensão Elétrica:
Contínua: pilhas, baterias, painéis solares… Alternada: tomadas Cada equipamento só pode ser usado com a tensão elétrica correta (de acordo com as suas especificações). Mede-se em Volt. Cuidados:
- Atividades com crianças: usar pilhas
- Com crianças muito pequenas: instalar proteções nas tomadas
Efeitos da corrente elétrica:
Efeito térmico: a corrente elétrica aquece o corpo. Efeito luminoso. Ex: ferro de engomar, aquecedor elétrico, … Efeito magnético: a corrente elétrica desvia a agulha magnética, isto é, cria um campo magnético. Ex: altifalante, motor elétrico. Efeito químico: a corrente elétrica produz reações químicas. Ex: eletrólise.
Resistência elétrica
Está relacionada com a condutividade: os bons condutores oferecem pouca resistência à passagem de corrente elétrica e os maus condutores oferecem muita resistência à passagem de corrente elétrica. Assim, a resistência elétrica é muito pequena nos bons condutores e muito grande nos maus condutores.
Magnetismo
Materiais Magnéticos
Substâncias ferromagnéticas: ferro, níquel, cobalto e algumas das suas ligas como o aço e o alnico, alguns minerais naturais como a magnetite.
Magnetização
Os materiais ferromagnéticos podem ser magnetizados:
- Se forem colocados na proximidade de ímanes permanentes ou eletroímanes durante algum tempo.
- Se forem adequadamente friccionados num íman (do meio para uma extremidade; afastar e repetir 10 a 20 vezes sempre do meio para a mesma extremidade). A magnetização pode permanecer mais ou menos tempo conforme o material:
- Desaparece imediatamente no ferro macio
- Mantém-se muito tempo no aço temperado e no alnico.
Ímanes naturais e artificiais
- Magnetite (minério de ferro): natural
- Os ímanes artificiais podem ter qualquer forma. As mais comuns: barra, ferradura, U e anel
Cuidados a ter com os ímanes
Não se deve aproximar ímanes de cartões ou memórias magnéticas com o risco de os danificar e perder a informação. Os ímanes não devem ser aquecidos ou sofrer pancadas para não perderem a magnetização. Todos os ímanes têm uma temperatura crítica a partir da qual perdem a sua magnetização. Os ímanes devem ser guardados em posições tais que não sejam forçados e devem ser colocadas barras de ferro macio – armaduras – nas suas extremidades.
Campo Magnético
- É o espaço ao redor de um íman onde a força magnética (do íman) pode ser detetada.
- A limalha de ferro pode ser utilizada para se poder visualizar o campo magnético do íman - cada limalha de ferro comporta-se como se fosse um pequeno íman indicando a direção das linhas do campo magnético. Campo magnético da Terra O magnetismo da Terra está associado ao seu núcleo, que é constituído por ferro e níquel, materiais ferromagnéticos. A Terra comporta-se como um grande íman, criando à sua volta um campo magnético. Os polos magnéticos não coincidem com os polos geográficos, pelo que as bússolas não apontam exatamente o norte geográfico.
Aplicações do efeito magnético
Eletroíman Campainha Motor elétrico Altifalante
Indução Eletromagnética
- Quando um íman se move próximo de um condutor elétrico ou quando um condutor elétrico se move próximo de um íman, gera-se uma corrente elétrica no condutor. Aplicações: Microfone, dínamo, …
Formas de produzir eletricidade
- Indução eletromagnética (rede elétrica)
- Painéis fotovoltaicos (produção de energia em habitações)
- Pilhas (utilizações de baixo consumo)
- Baterias (utilizações de baixo consumo)
- Fricção (hoje não é utilizada)
- Cristais piezoelétricos (isqueiros de cozinha)
