Baixe Eletromagnetismo e outras Notas de estudo em PDF para Cultura, somente na Docsity!
14. Motores elétricos
15. Í mãs e bobinas
16. Campainhas e medidores elétricos
17. Força magnética e corrente elétrica
18. Força e campo magnéticos
23. A corrente elétrica vista por dentro
24. Fumaça, cheiros e campos
28. A onipresença das interações elétricas
33. Plugados na televisão
34. Luz, câmara, AÇÃO!
35. Transmissão aérea de informações
36. Radiações eletromagnéticas
37. Salvando e gravando
9. A potência nos aparelhos resistivos
10. O controle da corrente elétrica
1. Onde não está a eetricidade?
2. Pondo ordem dentro e fora de casa
3. Elementos dos circuitos elétricos
4. Cuidado! É 110 ou 220?
6. Atividade e exercícios
7. Chuveiros elétricos
8. Lâmpadas e fusíveis
21. Dínamo de bicicleta
22. Transformadores no circuito
5. A conta de luz
11. Ligações elétricas na residência
12. Circuitos elétricos e sua representação
13. Exercícios
25. Exercícios: geradores e outros
dispositivos (
a
parte)
26. Pilhas e baterias
27. Força e campo elétrico
30. Diferentes formas de comunicação
31. Alô, pronto. Desculpe, engano!
32. Radio ouvintes
29. Exercícios: geradores e outros
dispositivios (
a
parte)
38. Tamanhos são documentos
39. Partículas e interações
20. Usinas geradoras de eletricidade 40. Exercícios
19. Exercícios: ímãs e motores elétricos
leituras de
física
GREF
para ler, fazer e pensar
E L E T R O M A G N E T I S M O
1 a 40
Vol. 3
Leituras de Física é uma publicação do
GREF - Grupo de Reelaboração do Ensino de Física
Instituto de Física da USP
EQUIPE DE ELABORAÇÃO DAS LEITURAS DE FÍSICA
Anna Cecília Copelli Carlos Toscano Dorival Rodrigues Teixeira Isilda Sampaio Silva Jairo Alves Pereira João Martins Luís Carlos de Menezes (coordenador) Luís Paulo de Carvalho Piassi Suely Baldin Pelaes Wilton da Silva Dias Yassuko Hosoume (coordenadora)
ILUSTRAÇÕES:
Fernando Chuí de Menezes Mário Antonio Kanno
COLABORADORES ACADÊMICOS:
Marcelo de Carvalho Bonetti
ELABORADORES PARTICIPANTES DE ETAPAS ANTERIORES:
Cassio Costa Laranjeiras Cintia Cristina Paganini Marco Antonio Corrêa Rebeca Villas Boas Cardoso de Oliveira
APLICADORES: Centenas de professores do ensino público, com seus alunos, fizeram uso de versões anteriores de diferentes partes desta publicação, tendo contribuído para sua avaliação e aperfeiçoamento, que deve prosseguir na presente utilização.
Financiamento e apoio: Convênio USP/MEC-FNDE Sub-programa de educação para as Ciências (CAPES-MEC) FAPESP / MEC - Programa Pró-Ciência Secretaria da Educação do Estado de São Paulo - CENP
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junho de 2005
GREF Grupo de Reelaboração do Ensino de Física Instituto de Física da USP
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fone: (011) 3091- fax:(011) 3091-
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Onde não está a
eletricidade?
A figura a seguir você provavelmente já observou
nos volumes anteriores desta coleção. Agora,
entretanto, o jogo é diferente. Você vai analisá-la e
responder à questão proposta ao lado.
Você vai elaborar, em
conjunto com seus
colegas de classe, uma
lista de coisas que
farão parte do
programa deste curso.
1
Leia o texto a seguir, escrito pelo poeta e escritor Carlos Drummond de Andrade, e responda às questões.
Carta a
uma senhora
Falei de cozinha, estive quase te escolhendo o grill automático de 6 utilidades porta de vidro refratário e completo controle visual, só não comprei-o porque diz que esses negócios eletrodomésticos dão prazer uma semana, chateação o resto do mês, depois enconsta-se eles no armário da copa.
A garotinha fez esta redação no ginásio:
"Mamy, hoje é dia das Mães e eu desejo-lhe milhões de felicidades e tudo mais que a Sra. sabe. Sendo hoje o dia das Mães, data sublime conforme a professora explicou o sacrifício de ser Mãe que a gente não está na idade de entender mas um dia entenderemos, resolvi lhe oferecer um presente bem bacaninha e fui ver as vitrinas e li as revistas.
Pensei em dar à Sra. o radiofono Hi-Fi de som estereofônico e caixa acústica de 2 alto-falantes amplificador e transformador mas fiquei na dúvida se não era preferível uma tv legal de cinescópio multirreacionário som frontal, antena telescópica embutida, mas o nosso apartamento é um ovo de tico-tico, talvez a Sra. adorasse o transistor de 3 faixas de ondas e 4 pilhas de lanterna bem simplesinho, levava para a cozinha e se divertia enquanto faz comida. Mas a Sra. se queixa tanto do barulho e dor de cabeça, desisti desse projeto musical, é uma pena, enfim trata-se de um modesto sacrifício de sua filhinha em intenção da melhor Mãe do Brasil.
Como a gente não tem armário da copa, me lembrei de dar um, serve de copa, despensa e bar, chapeado de aço tecnicamente subdesenvolvido. Tinha também um conjunto para cozinha de pintura porcelanizada fecho magnético ultra-silencioso puxador de alumínio anodizado, um amoreco. Fiquei na dúvida e depois tem o refrigerador de 17 pés cúbicos integralmente utilizáveis, congelador cabendo um leitão ou peru inteiro, esse eu vi que não cabe lá em casa, sai dessa!
Me virei para a máquina de lavar roupa sistema de tambor rotativo mas a Sra. podia ficar ofendida deu querer acabar com a sua roupa lavada no tanque, alvinha que nem pomba branca, Mamy esfrega e bate com tanto capricho enquanto eu estou no cinema ou tomo sorvete com a turma. Quase entrei na loja para comprar o aparelho de ar condicionado de 3 capacidades, nosso apartamentinho de fundo embaixo do terraço é um forno, mas a Sra. vive espirrando, o melhor é não inventar moda.
Mamy, o braço dói de escrever e tinha um liquidificador de 3 velocidades, sempre quis que a Sra. não tomasse trabalho de espremer a laranja, a máquina de tricô faz 500 pontos, a Sra. sozinha faz muito mais. Um secador de cabelo para Mamy! gritei, com capacete plástico mas passei adiante, a Sra. não é desses luxos, e a poltrona anatômica me tentou, é um estouro, mas eu sabia que minha Mãezinha nunca tem tempo de sentar.
Mais o que? Ah sim, o colar de pérolas acetinadas, caixa de talco de plástico perolado, par de meias, etc. Acabei achando tudo meio chato, tanta coisa para uma garotinha só comprar e uma pessoa só usar, mesmo sendo a Mãe mais bonita e merecedora do Universo. E depois, Mamy, eu não tinha nem 20 cruzeiros, eu pensava na véspera deste Dia a gente recebesse não sei como uma carteira cheia de notas amarelas, não recebi nada e te ofereço este beijo bem beijado e carinhosão de tua filhinha Isabel".
Onde não está a eletricidade?
Eletricidade na natureza:
relâmpago
Eletricidade no corpo humano:
impulsos elétricos
do olho para o cérebro
A visão é o sentido que domina a nossa vida! Ela começa com a luz refletida pelo objeto que estamos observando e que atinge o nosso olho. Após atravessar várias substâncias transparentes, é formada uma imagem invertida do objeto numa região do olho chamada retina.
Ela é uma membrana transparente, cujo formato se assemelha ao fundo de uma concha. Nas células da retina encontram-se substâncias químicas sensíveis à luz. A incidência da luz sobre tais substâncias produz impulsos elétricos que são enviados para uma deteminada região do cérebro através do nervo óptico.
Embora a imagem na retina seja invertida, é no cérebro que ela é colocada na posição normal.
objeto
imagem invertida
nervo óptico
cérebro
sensação
Os raios ou relâmpagos são descargas elétricas naturais que são produzidas quando se forma uma enorme tensão entre duas regiões da atmosfera (100.000 vezes maior que a tensão de 220 volts de sua residência para ligar o chuveiro). Nessas condições, o ar não se comporta como um isolante elétrico e o valor da corrente elétrica pode atingir valores de até 200.000 ampères.
Em certos casos pode-se sobreviver a um raio, desde que a corrente elétrica seja desviada dos órgãos vitais para as partes superficiais do corpo, como a pele molhada de suor ou a roupa molhada pela chuva ou também pelo medo.
Pondo ordem dentro
e fora de casa
Você vai organizar as
"coisas" da
eletricidade ao mesmo
tempo que constrói um
plano de curso.
Será que é
possível
organizar isso
Se tivermos um olho mais atento no que os aparelhos fazem quando são colocados em funcionamento, notaremos que grande parte deles produz algum tipo de movimento, isto é, transformam a maior parte da energia elétrica que recebem da fonte em energia mecânica. Veja na tabela da página anterior quais deles têm essa característica. Dentre os que você identificou, existem, por exemplo, os ilustrados a seguir:
Nos dias de hoje, os aparelhos elétricos mais atrativos estão ligados à comunicação ou ao armazenamento de informações.
Consulte a lista da página anterior e verifique se existe algum com esta característica. Outros estão ilustrados abaixo.
Estes, como outros aparelhos elétricos, são constituídos de muitos componentes, como fios, chaves, ímãs, resistores, botões interruptores, diodos, transistores etc. Consulte novamente a lista da página ao lado e verifique se existe algum outro.
Encontrando semelhanças nas funções desempenhadas pelos aparelhos elétricos foi possível formar quatro grandes grupos: os que produzem aquecimento, os que produzem movimento, aqueles que são utilizados na comunicação e no armazenamento de informações e aqueles que são fontes de energia elétrica e possibilitam colocar todos os demais em funcionamento.
Tais aparelhos permitem a comunicação entre uma ou mais pessoas, como o rádio, a tevê, o telefone e o micro- computador, ou o armazenamento de informações, como as fitas magnéticas e os disquetes. Eles fazem parte de um conjunto muito maior e, por isso, podem formar um agrupamento chamado elementos de comunicação e informação.
Esse conjunto forma um grupo denominado componentes elétricos e eletrônicos.
Tais aparelhos são denominados motores elétricos. Eles são utilizados para realizar inúmeros trabalhos: moer, picar, lustrar, furar, cortar, ventilar, medir etc.
Para funcionar, os aparelhos elétricos precisam ser "alimentados" energeticamente por uma fonte de energia elétrica. No dia-a-dia fazemos uso de vários tipos de fonte; lembre-se de algumas ou identifique-as na lista ao lado. Existem algumas que hoje são pouco usadas, como o dínamo de bicicleta. Outras, como os alternadores, estão presentes nos automóveis.
Aparelhos que transformam outras formas de energia (mecânica, química,..) em energia elétrica são denominados fontes.
Algumas fontes estão ilustradas a seguir:
Em conjunto eles formam um agrupamento.
Durante o curso iremos discutir as "coisas" do levantamento, use os critérios propostos para classificá-las, completando a tabela no seu caderno. Se alguma "coisa" não encaixou em nenhuma coluna, coloque-a na coluna de outros.
Resistivos Motores Fontes Comunicadores Componentes Outros
exercitando....
Cuidado com o choque elétrico!!
Quando nosso corpo fizer parte de um circuito elétrico, é bem provável que tomaremos um choque elétrico, se o circuito estiver fechado e ligado a uma fonte de energia elétrica. Nesse caso, algum trecho do nosso corpo será submetido a corrente elétrica do circuito, e, dependendo de sua intensidade, os efeitos podem ser muito graves.
A parte de nosso corpo que pode integrar um circuito elétrico pode ser pequena como a região formada pelo dedo polegar e o dedo indicador, quando mexemos nos botões de um aparelho ou nos fios da instalação. Outras vezes chega a tomar quase o corpo todo, envolvendo toda parte do corpo entre a mão e os pés, conforme indica a figura. Esse tipo de choque ocorre, por exemplo, quando estamos com os pés descalços no banheiro e com a mão vamos ligar ou desligar o chuveiro.
condutor
corrente
Uma maneira de evitar os choques elétricos é fazer a ligação dos aparelhos à terra. O "fio terra" é feito enterrando-se, no local da instalação, uma barra de cobre em local úmido, para garantir alta condutividade elétrica entre os condutores e a terra.
Conectado à barra, deve haver um fio de cobre que siga junto aos demais fios da intalação elétrica, formando, no caso da tomada, o terceiro fio.
O fio terra também é utilizado para aterramento das carcaças metálicas de chuveiros e outros aparelhos, conforme ilustra a figura ao lado.
Se o trecho do nosso corpo que faz parte do circuito elétrico envolve as duas mãos, o risco é maior que nas situações anteriores. Isso porque a corrente elétrica passa diretamente pelo coração. Dependendo de sua intensidade, pode provocar até fibrilação ventricular, o que pode levar à morte em poucos minutos.
3
Ao colocar um aparelho elétrico em funcionamento estamos fechando um circuito elétrico. Esse circuito é constituído de aparelho elétrico; fonte de energia elétrica, que pode estar situada próximo ou distante do aparelho; e fios de ligação, que conectam adequadamente um ao outro.
Para facilitar o manuseio, os circuitos elétricos contêm um elemento extremamente importante, que é o interruptor. Nos aparelhos elétricos o interruptor é o botão liga-desliga. Já no circuito elétrico residencial existem vários locais onde ele pode ser interrompido, tais como: chaves, disjuntores, tomadas, plugues, soquetes onde são rosqueadas as lâmpadas, dentre outros.
A principal função dos fios de ligação em um circuito elétrico é delimitar o local que servirá como um caminho ou uma trilha através da qual a energia elétrica da fonte chega até o aparelho elétrico e assim, passa ser utilizada por ele. Por exemplo, o fio de cobre utilizado na instalação elétrica residencial inclui uma capa plástica. O metal, nesse caso, é o caminho ou a trilha por onde a energia elétrica da fonte vai chegar até os aparelhos e a capa plástica que é um material isolante, delimita esse caminho. Quando a energia da fonte está sendo utilizada pelo aparelho, dizemos que o circuito está fechado e que há uma corrente elétrica.
Quando ligamos uma lanterna e sua lâmpada acende, o seu circuito elétrico, constituido de filamento da lâmpada e seus pontos de contato – fios de ligação cujas extremidades são conectadas aos dois terminais da pilha –, está fechado.
Desse modo, a energia química da pilha, transformada em energia elétrica, é utilizada pela lâmpada.
O mesmo se dá quando acendemos uma lâmpada ou ligamos um chuveiro, só que nestes casos, a fonte está longe e é de uso coletivo: é a usina.
Quando ligamos para uma pessoa por um telefone comum, pelo sistema de fios, estamos tentando fechar um circuito elétrico que envolve o nosso aparelho, uma ou mais centrais tefônicas e o aparelho telefônico que está sendo chamado. Esse circuito, que é parte da rede elétrica tefefônica, é constituído de fios de ligação e vários pontos de interrupção.
Se o telefone da outra pessoa está fora do gancho, o circuito elétrico não fecha e, por isso, a ligação não se completa. O mesmo se dá quando o fone não é retirado do gancho; isto é, toca e ninguém atende.
Mais recentemente, as ligações telefônicas também estão sendo realizadas através de microcomputadores, nos quais a voz é complementada por mensagens e imagens na tela. Nesta situação, se a ligação entre os microcomputadores é feita através de fios condutores de eletricidade, vários pontos de interrupção são encontrados ao longo desse circuito e que durante a comunicação são acionados para fechá-lo.
Elementos dos circuitos elétricos
Quando ligamos o rádio, mesmo que nenhuma estação esteja sintonizada, estamos fechando o seu circuito elétrico interno que inclui, entre muitas coisas, a fonte de energia, fios de ligação, o alto-falante. Ao sintonizarmos uma estação, algo a mais acontece, relacionado com a antena do aparelho e a da estação. Que tipo de coisa é essa você vai estudar em detalhes neste curso, mais adiante. Agora, podemos adiantar que a antena da estação comunica-se com a do aparelho de rádio sem necessidade de fios.
Com a TV acontece algo semelhante quando sintonizamos uma determinada estação. A diferença reside em que a comunicação entre as antenas do aparelho e da estação escolhida envolve, além do som, a imagem. Internamente, o aparelho de TV contém vários circuitos elétricos que envolvem diferentes materiais condutores de eletricidade. Tais circuitos estão conetados à mesma fonte de energia elétrica que faz funcionar os demais aparelhos elétricos que são ligados na rede elétrica residencial.
Mais recentemente temos encontrado cada vez mais os chamados telefones celulares. Internamente, os circuitos elétricos são alimentados por uma bateria, mas a comunicação entre eles dá-se por meio de antenas.
A comunicação entre microcomputadores também tem sido possível não apenas através de circuitos com fios mas também fazendo uso de antenas. Com o crescimento das comunicações entre governos, instituições científicas, bibliotecas, dos mais diferentes locais do planeta, além dos eventos que hoje têm transmissão para todas as regiões ou boa parte delas, a utilização de antenas e satélites artificiais tem sido cada vez mais presente.
- pregador de botão
Todo aparelho elétrico tem um manual com instruções de uso e informações sobre as condições de seu funcionamento. Muitas vezes, elas também aparecem nas "chapinhas" fixadas nos próprios aparelhos.
- escovador de sapatos
- palitador de dentes
Você vai escolher pelo menos 5 aparelhos elétricos de sua casa e anotar todas as informações que estão nas suas "chapinhas". Veja como fazer observando o exemplo a seguir:
Cuidado!
É 110 ou 220?
Aqui você vai
aprender
um pouco de
Eletricidade com as
informações das
"chapinhas" dos
aparelhos elétricos.
aparelhos elétricos informações dos fabricantes
60 voltas por minuto - cc
15 watts
- ventilador de bolso
3 dentes por vez - 0,5 W
( escove os dentes após)
um pé por vez frequência de escovação 20 hertz
2 pilhas de 1,5 volt linha corrente
4
Com o levantamento das informações você deve ter percebido que elas podem aparecer de diferentes maneiras: existem números, letras, palavras e sinais. O importante é saber que muitas vezes, apesar de aparecer de forma diferente, trata-se da mesma informação. Por exemplo: em alguns aparelhos vem escrito 110 V; em outros vem escrito voltagem 110 V; já em outros essa mesma informação aparece como tensão elétrica 110 volts.
aparelho informação do fabricante
aspirador de pó 110 volts
máquina de lavar roupa tensão elétrica 110 V
lâmpada 110 V
Veja que por simples comparação você pode saber que se trata de várias informações a respeito de uma mesma grandeza elétrica, que no caso é a tensão, o seu valor numérico, que é 110; a sua unidade de medida, que é volt e o símbolo de sua unidade, que é V.
Se você observar o conjunto das informações que aparecem nos aparelhos, perceberá que existem outras grandezas elétricas, com outros valores, unidades de medida e símbolos diferentes.
Que outras grandezas elétricas você identificou nas informações dos fabricantes?
Para organizar as suas respostas você pode construir uma tabela como a ilustrada a seguir:
nome da grandeza o valor e sua unidade o símbolo
- tensão elétrica 110/220 volts V
- ... .... ..
... .... ..
Pelo levantamento das informações fornecidas pelos fabricantes de aparelhos elétricos e sua organização em tabelas de acordo com o que você acabou de fazer, foram identificadas algumas das principais grandezas elétricas. Comentaremos algo sobre elas a partir de agora.
Tensão elétrica ou voltagem (U)
Os aparelhos elétricos que são ligados na tomada ou à rede elétrica da residência trazem escrito os valores de 110 V ou 220 V. Alguns aparelhos, como os rádios, por exemplo, permitem que se ajuste o aparelho à tensão da rede elétrica da residência da cidade onde você mora e que pode ser 110 V ou 220 V.
Outros aparelhos, como a geladeira, a máquina de lavar roupas, o ferro de passar, o liquidificador, não têm tal botão que permite o ajuste da tensão. Eles funcionam ou na tensão 110 V ou na 220 V.
No caso de um desses aparelhos ser ligado numa tensão maior que a especificada pelo fabricante, ele queima quase imediatamente. Se ele for ligado a uma tensão menor que a especificada, ou o aparelho não funciona ou funciona precariamente.
Cuidado! É 110 ou 220?
esclarecendo....
Antes que você pense que isso é tudo convém esclarecer que a voltagem, a potência, a corrente e a freqüência não são as únicas grandezas elétricas que existem. Mas elas são as que mais aparecem quando investigamos as informações fornecidas pelos fabricantes de aparelhos elétricos.
Saiba que elas constituem um conjunto mínimo de informações necessárias para a utilização adequada dos aparelhos. Por isso é sempre recomendável ler as instruções antes de ligar o aparelho que se acabou de comprar.
Você pode estar se perguntando por que as unidades de medida dessas grandezas têm nomes tão diferentes das que você estudou até hoje: volt, watt, ampère e hertz.
Essas palavras são sobrenomes de cientistas que tiveram uma contribuição importante no conhecimento dos fenômenos da eletricidade. Veja na tabela a seguir algumas informações sobre de onde elas surgiram:
volt tensão elétrica Alessandro Volta
unidade grandeza homenageado nacionalidade época em que viveu
watt potência James P. Watt
ampère corrente elétrica André M. Ampère
hertz freqüência Heinrich R. Hertz
italiano 1745–
inglês 1818–
francês 1775–
alemão 1857–
Responda rápido:Responda rápido:Responda rápido: Responda rápido:Responda rápido:
- No folheto de uma secadora encontram-se as
seguintes informações:
a) quais as grandezas que aparecem?
b) quais seus valores e unidades?
nomes de nomes
A conta
de luz
Aqui será o local
em que vamos entender
as informações que
fazem parte da sua
"conta de luz".
Você é pai de família? Mãe de
família? Não? Que sorte!
Não diga que você é filhinho
ou filhinha de papai!
Nesse caso, quando chega em
sua casa a conta de luz, no
máximo você a pega e
entrega rápido para outra
pessoa?
Quem põe a mão no bolso
para pagar a conta?
