ELETRODINÂMICA E MAGNETISMO

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APRESENTAÇÃO

O aprendizado e o ensino de Física para os alunos de Ensino Médio deve implicar que eles possam compreender as transformações tecnológicas que ocorrem no mundo físico de forma abrangente e integrada e assim possam julgar com fundamentos as informações que recebemos por meio da tradição cultural, da mídia e da própria escola e assim, possam tomar suas próprias decisões, enquanto indivíduos e cidadãos. Esse aprendizado deve possibilitar também ao aluno a compreensão tanto dos processos físicos e elétricos em si quanto à construção de um conhecimento científico em estreita relação com as aplicações tecnológicas e suas implicações ambientais, sociais, políticas e econômicas.

SUMÁRIO 1 – ELETRODINÂMICA.................................................................................................................... 4 1.1 GRANDEZAS ELÉTRICAS ......................................................................................................... 4 1.1.1 TENSÃO ................................................................................................................................. 4 1.1.2 CORRENTE ELÉTRICA........................................................................................................... 4 1.1.3 POTÊNCIA ELÉTRICA ........................................................................................................... 5 1.2 ELEMENTOS PASSIVOS E ATIVOS .......................................................................................... 7 1.3 FONTES DE TENSÃO ................................................................................................................. 7 1.4 FONTES DE CORRENTE ........................................................................................................... 7 1.5 LEI DE OHM PARA CORRENTE CONTÍNUA .............................................................................. 8 1.6 RESISTÊNCIA ELÉTRICA ......................................................................................................... 8 1.7 ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES ............................................................................................... 9 1.7.1 ASSOCIAÇÃO EM SÉRIE ....................................................................................................... 9 1.7.2 ASSOCIAÇÃO EM PARALELO ................................................................................................ 9 1.7.3 ASSOCIAÇÃO MISTA .......................................................................................................... 10 1.8 CÓDIGOS DE CORES DOS RESISTORES ................................................................................ 10 1.9 ATIVIDADE PRÁTICA ............................................................................................................ 10 1.10 ATIVIDADE PRÁTICA .......................................................................................................... 10 1.11 ATIVIDADE PRÁTICA .......................................................................................................... 11 1.12 ATIVIDADE ......................................................................................................................... 11 2 – ENERGIA ELÉTRICA ................................................................................................................ 14 2.1 ATIVIDADE PRÁTICA ............................................................................................................. 15 2.2 ATIVIDADE ............................................................................................................................ 15 3 – GERADORES E RECEPTORES ELÉTRICOS ................................................................................ 17 3.1 GERADORES ELÉTRICOS......................................................................................................... 17 3.2 Força eletromotriz (ε) e resistência interna (r) ..................................................................... 17 3.3 Equação de um gerador ......................................................................................................... 18 3.4 Curva característica de um gerador ....................................................................................... 19 3.5 Rendimento de um gerador.................................................................................................... 19 3.6 RECEPTORES ELÉTRICOS ....................................................................................................... 19 3.7 Força contra-eletromotriz (εʼ) e resistência interna (rʼ) ........................................................ 20 3.8 Equação, curva característica e rendimento de um receptor.................................................. 21 3.9 Circuito gerador, receptor e resistores .................................................................................. 21 3.10 ATIVIDADES ........................................................................................................................ 22 4 – ELETROMAGNETISMO............................................................................................................. 24 4.1 Qual é a relação entre Eletricidade e Magnetismo? ................................................................ 24 4.2 ÍMAS E MAGNETOS................................................................................................................. 25

4.3 PROPRIEDADES DOS ÍMÃS..................................................................................................... 26 4.3.1 Polos magnéticos ................................................................................................................ 26 4.3.2 Atração e repulsão .............................................................................................................. 26 4.3.3 Interação entre polos ......................................................................................................... 26 4.3.4 Inseparabilidade dos polos de um ímã................................................................................ 26 4.4 O que é uma onda eletromagnética? ...................................................................................... 26 4.5 A luz é uma onda eletromagnética ......................................................................................... 27 4.6 O espectro eletromagnético ................................................................................................... 28 4.6.1 Ondas de rádio .................................................................................................................... 28 4.6.2 Micro-ondas ........................................................................................................................ 28 4.6.3 Radiação visível .................................................................................................................. 29 4.6.4 Radiação infravermelha e ultravioleta ................................................................................ 29 4.6.5 Raios X e raios gama........................................................................................................... 30 4.7 ATIVIDADE PRÁTICA ............................................................................................................. 30 4.8 ATIVIDADES .......................................................................................................................... 31 ANEXO 1 ...................................................................................................................................... 35 ANEXO 2 ...................................................................................................................................... 36 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................................. 37

1 – ELETRODINĂ‚MICA 1.1 GRANDEZAS ELÉTRICAS A eletrodinâmica estuda as cargas em movimento. Por isso, ĂŠ neste momento que os conceitos das principais grandezas elĂŠtricas sĂŁo apresentados. Dentre os quais destacamos:

Com referĂŞncia Ă Figura 1, uma queda de tensĂŁo de V Volts ocorre no movimento de A para B. Por outro lado, uma elevação de tensĂŁo de V Volts ocorre no movimento de B para A. 1.1.2 CORRENTE ELÉTRICA

• TensĂŁo; • Corrente elĂŠtrica; • PotĂŞncia elĂŠtrica. 1.1.1 TENSĂƒO Uma partĂ­cula (carga pontual) qualquer, carregada, possui uma energia potencial interna (U), dada como a capacidade desta partĂ­cula em realizar trabalho. Os ĂĄtomos que compĂľem um material condutor possuem elĂŠtrons livres, os quais podem moverse aleatoriamente. Se provocarmos uma força eletromotriz entre os terminais A e B de um elemento, um trabalho ĂŠ realizado sobre estas cargas, e sua energia potencial ĂŠ alterada, causando uma diferença de energia potencial entre os pontos A e B. W = Ua – Ub. Este trabalho realizado para mover uma unidade de carga (+1C) atravĂŠs de um elemento, de um terminal a outro, ĂŠ conhecido como diferença de potencial ou tensĂŁo (v ou V) sobre um elemento, e sua unidade ĂŠ conhecida como Volt (V) e dada como 1J/C. đ?‘ž Vab = đ?’’

A corrente elÊtrica Ê o movimento de cargas elÊtricas, e Ê denotada pelas letras i (para corrente variåvel) ou I (para corrente constante). Em um fio condutor existe um grande número de elÊtrons livres. Estes elÊtrons estando sob a ação de uma força elÊtrica, sendo eles livres, entrarão imediatamente em movimento. Como os elÊtrons possuem carga negativa, este movimento terå sentido do terminal negativo para o positivo. PorÊm, durante o sÊculo VIII, Benjamin Franklin estabeleceu, por convenção, a corrente elÊtrica como o movimento de cargas positivas, portanto trafegava do positivo para o negativo. Hoje, sabendo que o movimento Ê feito pelas cargas negativas e não positivas, e por isso Ê importante distinguir a corrente convencional (o movimento de cargas positivas), que Ê usada na teoria de redes elÊtricas, e a corrente eletrônica, conforme mostra a Figura 2.

A convenção de polaridade (+, -) usada, Ê mostrada na Figura 1. Ou seja, o terminal A Ê V Volts positivos em relação ao terminal B. Em termos de diferença de potencial, o terminal A estå V volts acima do terminal B.

FIGURA 1: Convenção de polaridade da tensão.

FIGURA 2: Convenção do sentido da corrente elÊtrica 4

Formalmente, corrente Ê a taxa de variação no tempo da carga que passa na seção transversal de um condutor, conforme mostra a figura abaixo:

FIGURA 3: Convenção do sentido da corrente elÊtrica Matematicamente, a corrente elÊtrica Ê dada por:

i=

∆đ?’’ ∆đ?’•

Sua unidade båsica Ê o Ampère (A), que Ê igual a 1 Coulomb por segundo:

1A =

đ?&#x;?đ?‘Ş đ?’”

.

EFEITOS DA CORRENTE ELÉTRICA

Sempre que cargas são movimentadas de forma a produzir corrente, elas têm como resultado cinco possíveis efeitos: A. Joule: este efeito, assim como o magnÊtico, sempre ocorre quando uma corrente passa por algum condutor. As cargas, durante seu movimento de translação, chocam-se com os åtomos, fazendo-os vibrar em torno de suas posiçþes de equilíbrio. Esse aumento na vibração dos åtomos do material resulta em um aumento da temperatura. Esse efeito Ê amplamente usado em aquecedores e chuveiros. B. MagnÊtico: toda vez que uma carga se movimenta, ela gera um campo magnÊtico. Nos Capítulos 11 e 12 estudaremos em mais detalhes este belo fenômeno que possibilita o funcionamento de motores, transformadores, microfones e alto-falantes. C. Luminoso: quando o efeito Joule Ê muito intenso, pode ocorrer de o material que transporta corrente aquecer tanto de forma a ficar incandescente, ou seja, emitindo luz. Este Ê o princípio de

funcionamento das lâmpadas, uma das primeiras aplicaçþes prĂĄticas da eletricidade. D. QuĂ­mico: sua ocorrĂŞncia mais corriqueira ĂŠ a estocagem de energia nas baterias elĂŠtricas. TambĂŠm podemos citar eletrĂłlise, que ĂŠ a decomposição de uma determinada substância quando esta ĂŠ atravessada por uma corrente elĂŠtrica. Por exemplo, podemos separar a ĂĄgua em seus dois componentes, oxigĂŞnio e hidrogĂŞnio. E. Efeito fisiolĂłgico: os mĂşsculos do corpo humano sĂŁo atuados pelos nervos que conduzem impulsos elĂŠtricos provindos do cĂŠrebro. Se uma corrente elĂŠtrica externa percorrer parte do organismo pode comprometer o funcionamento de seus ĂłrgĂŁos, podendo, inclusive, levar Ă morte. 1.1.3 POTĂŠNCIA ELÉTRICA Quando hĂĄ transferĂŞncia de cargas atravĂŠs de um elemento, uma quantidade de energia ĂŠ fornecida ou absorvida por este elemento. Se uma corrente positiva entra no terminal positivo, entĂŁo uma força externa deve estar excitando a corrente, logo entregando energia ao elemento. Neste caso, o elemento estĂĄ absorvendo energia (Figura 4a). Se por outro lado uma corrente positiva sai pelo terminal positivo (entra pelo negativo), entĂŁo o elemento estĂĄ fornecendo energia ao circuito externo (Figura 4b).

FIGURA 4: Elemento: (a) absorvendo energia e (b) fornecendo energia. Se a tensĂŁo atravĂŠs do elemento ĂŠ V e uma pequena carga ∆q se move atravĂŠs do elemento do terminal positivo para o terminal negativo, entĂŁo a energia absorvida pelo elemento ∆w, ĂŠ dada por: ∆W = v ∙ ∆q 5

Considerando agora, a velocidade com que o trabalho ĂŠ executado, ou a energia W ĂŠ dissipada, pode-se dizer que: ∆W ∆q =đ?‘Łâˆ™ ∆t ∆t Visto que, por definição, a velocidade com que uma energia ĂŠ dissipada ĂŠ a potĂŞncia, denotada por p, tem-se que: P=

∆W ∆t

=v∙i

[W]

Pode-se observar que, as unidades de v e i, jå vistas anteriormente são dadas por J/C e C/s, respectivamente, resultando com sua multiplicação em W = (J/C)(C/s) = J/s, que Ê a unidade de potência (Watt). Então, como pode se observar na Figura 5, o elemento estå absorvendo energia, dada por p=vi. Se a polaridade de v ou a de i for invertida, então o elemento estarå entregando potência para o circuito externo.

FIGURA 5: Convenção do sentido da corrente elÊtrica Usando estas duas fórmulas e lembrando a definição de corrente i = q/t, chegamos à potência dissipada pelo resistor em termos da corrente e da ddp:

Da definição de resistência elÊtrica, U = R i, Ê possível reescrever esta fórmula para a potência:

EXEMPLO 1 Um estudante adquire um chuveiro elÊtrico que, segundo a especificação, deverå ser ligado a uma ddp de 220 V. O chuveiro possui uma chave que pode ser colocada em três posiçþes: desligado, verão e inverno. Na tabela seguinte, temos a indicação da intensidade de corrente elÊtrica do chuveiro para cada posição da chave.

Com base nessas informaçþes, e supondo o chuveiro em funcionamento normal, assinale a alternativa correta. a) Na posição “verĂŁoâ€?, a potĂŞncia do chuveiro ĂŠ 10 vezes maior que na posição “desligadoâ€?. b) A potĂŞncia mĂĄxima do chuveiro ĂŠ 4.400 W. c) Na posição “invernoâ€?, a potĂŞncia do chuveiro ĂŠ 10 vezes maior que na posição “verĂŁoâ€?. d) A potĂŞncia do chuveiro ĂŠ a mesma em qualquer uma das trĂŞs posiçþes da chave. e) A potĂŞncia mĂ­nima do chuveiro ĂŠ 1.000 W. RESOLUĂ‡ĂƒO Sendo a potĂŞncia elĂŠtrica dada por P = U ¡ i, temos que: • na posição “desligadoâ€?: i = 0 P = 220 ¡ 0 = 0 W • na posição “verĂŁoâ€?: i = 10 A P = 220 ¡ 10 = 2.200 W • na posição “invernoâ€?: i = 20 A P = 220 ¡ 20 = 4.400 W Analisando as alternativas, observamos que a correta ĂŠ b: a potĂŞncia mĂĄxima do chuveiro ĂŠ 4.400 W. Resposta B 6

1.2 ELEMENTOS PASSIVOS E ATIVOS Os elementos de um circuito, estudados até aqui, podem ser classificados em duas categorias gerais: • Elementos passivos: se a energia é fornecida para eles. • Elementos ativos: se a energia é fornecida por eles. Portanto, um elemento é dito passivo se a energia total entregue a ele pelo resto do circuito é sempre positiva. Isto é: ∆W = V ∙ I ∆t > 0. As polaridades de V e de I são como mostradas na Figura 5. Como será estudado posteriormente, exemplo de elementos passivos são resistores, capacitores e indutores. Já exemplos de elementos ativos são geradores, baterias, e circuitos eletrônicos que requerem uma fonte de alimentação. 1.3 FONTES DE TENSÃO Uma fonte independente de tensão é um elemento de dois terminais, como uma bateria ou um gerador, que mantém uma dada tensão entre seus terminais. A tensão é completamente independente da corrente fornecida. Os símbolos utilizados para representar uma fonte de tensão que tem V volts entre seus terminais é mostrado na Figura 6, sendo que as indicações de polaridade na Figura 6b são redundantes, visto que a polaridade pode ser definida pela posição dos traços curtos e longos.

A polaridade é como mostrada, indicando que o terminal a está V volts acima do terminal b. Desta forma, se V>0, então o terminal a está num potencial maior que o terminal b. Já se, V<0, quer dizer que o terminal b está num potencial maior que o terminal a. 1.4 FONTES DE CORRENTE Uma fonte de corrente independente é um elemento de dois terminais através do qual flui uma corrente de valor especificado, sendo o valor da corrente é independente da tensão sobre o elemento. O símbolo para uma fonte de corrente independente é mostrado na Figura 7, onde I é a corrente especificada e o sentido da corrente é indicado pela seta.

FIGURA 7: Fonte de corrente independente Fontes independentes são usualmente empregadas para fornecer potência ao circuito externo e não para absorvê-la. Desta forma, se V é a tensão entre os terminais da fonte, e se sua corrente I está saindo do terminal positivo, então a fonte estará fornecendo uma potência, dada por P = U ∙ I, para o circuito externo. De outra forma, estará absorvendo energia. É importante destacar que, as fontes que foram apresentadas aqui, bem como os elementos de circuito a serem considerados posteriormente, são elementos ideais, isto é, modelos matemáticos que se aproximam de elementos físicos reais apenas sob certas condições.

FIGURA 6: Fonte de tensão independente. 7

1.5 LEI DE CONTĂ?NUA

OHM

PARA

CORRENTE

Em 1827, George Simon Ohm demonstrou com uma fonte de fem (força eletromotriz) variåvel ligada a um condutor que à medida que variava a tensão sobre o condutor, variava tambÊm a intensidade de corrente que circulava no mesmo. Em seus registros, Ohm percebeu que o quociente entre a tensão e a corrente se mantinha constante. Na Figura 8, se for aplicada uma tensão V no condutor, surge uma corrente I.

FIGURA 8: Relação tensĂŁo/corrente sobre um elemento Se esta tensĂŁo for variada para V1, a corrente serĂĄ I1, e do mesmo modo se o valor de tensĂŁo mudar para V2, a corrente serĂĄ I2, de tal maneira que: đ?‘˝đ?&#x;? đ?‘˝ đ?‘˝ = đ?&#x;? = = constante đ?‘°đ?&#x;? đ?‘°đ?&#x;? đ?‘° E a essa constante foi dado o nome de resistĂŞncia elĂŠtrica, sendo representada pela letra R. Portanto: đ?‘˝ R= đ?‘° Onde: R: resistĂŞncia elĂŠtrica em Ohm (Ί); I: intensidade da corrente elĂŠtrica em Ampère (A); V: tensĂŁo elĂŠtrica em Volt (V). EntĂŁo, resistĂŞncia elĂŠtrica (R) ĂŠ o quociente entre a diferença de potencial (V) e a corrente elĂŠtrica (I) em um condutor. Os sĂ­mbolos utilizados para representar resistĂŞncia elĂŠtrica sĂŁo mostrados na Figura 9:

FIGURA 9: Símbolos utilizados para resistência elÊtrica O inverso da resistência Ê uma grandeza chamada condutância. A condutância representa a facilidade que um condutor apresenta à passagem da corrente elÊtrica, e Ê representado por G e sua unidade Ê o Siemens (S):

1.6 RESISTĂŠNCIA ELÉTRICA Todos os materiais possuem resistĂŞncia elĂŠtrica, uns mais, outros menos. Inclusive os chamados bons condutores de eletricidade apresentam resistĂŞncia elĂŠtrica, mas de baixo valor. Os isolantes, por sua vez, por impedirem a passagem da corrente elĂŠtrica, sĂŁo elementos que apresentam resistĂŞncia muito alta. Quanto ao significado fĂ­sico de resistĂŞncia elĂŠtrica, podemos dizer que advĂŠm da estrutura atĂ´mica do elemento em questĂŁo. Isso quer dizer que um material que possua poucos elĂŠtrons livres dificultarĂĄ a passagem da corrente, pois essa depende dos elĂŠtrons livres para se processar (nos sĂłlidos). No entanto, tambĂŠm os bons condutores de eletricidade apresentam uma certa resistĂŞncia elĂŠtrica, apesar de terem elĂŠtrons livres em abundância. A explicação para essa oposição Ă passagem da corrente elĂŠtrica nesses materiais ĂŠ que apesar de existirem elĂŠtrons livres em grande nĂşmero, eles nĂŁo fluem livremente pelo material. Ou seja, no seu trajeto eles sofrem constantes colisĂľes com os nĂşcleos dos ĂĄtomos, o que faz com que o seu deslocamento seja dificultado. Em um condutor filamentar, a resistĂŞncia depende basicamente de trĂŞs fatores: • do comprimento do fio, • da ĂĄrea da seção transversal do fio, e • do material. 8

Experiências mostram que quanto maior o comprimento de um condutor, maior sua resistência e quanto maior a seção de um condutor, menor sua resistência. TambÊm pode se provar que condutores de mesmo comprimento e mesma seção, mas de materiais diferentes, possuem resistências diferentes. A Equação matemåtica que determina o valor da resistência em função do comprimento, da seção e do material Ê dada por:

Onde: R: resistĂŞncia elĂŠtrica em Ohm (Ί); â„“: comprimento do condutor em metros (m); S: ĂĄrea da seção transversal do condutor em metros quadrado (m2); Ď (rĂ´): constante do material, resistividade ou resistĂŞncia especĂ­fica, (Ί/ m2). 1.7 ASSOCIAĂ‡ĂƒO DE RESISTORES Considerando que a Lei de Ohm jĂĄ foi apresentada, ĂŠ possĂ­vel definir uma ligação em sĂŠrie e paralelo entre elementos. 1.7.1 ASSOCIAĂ‡ĂƒO EM SÉRIE Na associação em sĂŠrie todos os resistores sĂŁo percorridos pela mesma corrente elĂŠtrica, ou seja, os resistores sĂŁo ligados um em seguida do outro, existindo apenas um caminho para a corrente elĂŠtrica. A Figura 10 apresenta uma associação sĂŠrie de resistores.

1.7.2 ASSOCIAĂ‡ĂƒO EM PARALELO A associação de resistores em paralelo ĂŠ um conjunto de resistores ligados de maneira que todos estĂŁo submetidos a mesma diferença de potencial (tensĂŁo). Nesta associação existem dois ou mais caminhos para a corrente elĂŠtrica, e desta maneira, os resistores nĂŁo sĂŁo percorridos pela corrente elĂŠtrica total do circuito. A Figura 11 apresenta uma associação paralela de resistores.

FIGURA 11: Associação em paralelo de resistores A corrente, em uma associação de resistores em paralelo, Ê a soma das correntes nos resistores associados. Assim, na associação em paralelo, o valor da resistência equivalente Ê sempre menor que o valor de qualquer resistência dos resistores da associação e este valor pode ser obtido com a seguinte equação:

Obs.: equação para dois resistores:

FIGURA 10: Associação em sÊrie de resistores A diferença de potencial (tensão) de uma associação de resistores em sÊrie Ê a soma das tensþes em cada um dos resistores associados. Assim, o valor da resistência equivalente Ê dado pela soma das resistências dos resistores que constituem a sÊrie: Req = R1 + R2 + ... + Rn

Obs.: equação para resistores de mesmo valor: Req =

đ?‘š đ?’?

9

1.7.3 ASSOCIAĂ‡ĂƒO MISTA Uma associação mista ĂŠ composta quando associamos resistores em sĂŠrie e em paralelo no mesmo circuito. Na Figura 12, os resistores R1 e R2 estĂŁo em sĂŠrie e os resistores R3 e R4 estĂŁo em paralelo:

VIOLETA

CINZA

BRANCO

⇒

đ?&#x;?đ?&#x;? đ?‘šeq = đ?&#x;?đ?&#x;Ž = 1,2 Ί.

AZUL

=

đ?&#x;?đ?&#x;Ž đ?&#x;?đ?&#x;?

VERDE

1 đ?‘…đ?‘’đ?‘ž

AMARELO

1 1 1 1 1 = + + + đ?‘…đ?‘’đ?‘ž 3 4 6 12 1 4+3+2+1 = đ?‘…đ?‘’đ?‘ž 12

LARANJA

RESOLUĂ‡ĂƒO

VERMELHO

EXEMPLO 2 Quatro resistores de resistências 3 ohms, 4 ohms, 6 ohms e 12 ohms são associados em paralelo. A resistência equivalente Ê de: a) 1,2 Ί; b) 12 Ί; c) 25 Ί; d) 34,2 Ί; e) 50 Ί.

MARROM

Nas associaçþes mistas tambÊm podemos encontrar um valor para a resistência equivalente. Para isto devemos considerar cada associação (sÊrie ou paralelo) separadamente, sendo que todas as propriedades descritas acima são vålidas para estas associaçþes.

PRETO

FIGURA 12: Associação mista de resistores

1.8 CĂ“DIGOS DE CORES DOS RESISTORES Cada cor e sua posição no corpo do resistor representam um nĂşmero, de acordo com a tabela abaixo:

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

A primeira faixa do resistor ĂŠ interpretada como o primeiro dĂ­gito do valor Ă´hmico da resistĂŞncia do resistor. Para o resistor da figura em anexo, a primeira faixa ĂŠ o marrom, assim o primeiro dĂ­gito ĂŠ o 1; a segunda faixa ĂŠ o preto, portanto, o dĂ­gito ĂŠ o 0; a terceira faixa ĂŠ o vermelho, que representa o fator de multiplicação na base dez; a quarta faixa ĂŠ o fator de tolerância, que ĂŠ representado pela cor dourado ou ouro. 1.9 ATIVIDADE PRĂ TICA •

Determinar o valor dos resistores utilizando a faixa de cores. Material • Resistores. • Calculadora online: http://www.audioacustica.com.br/exemplos/Valor es_Resistores/Calculadora_Ohms_Resistor.html http://www.searchingtabs.com/rcolor/rescolor_po rt.htm 1.10 ATIVIDADE PRĂ TICA 1. Fazer as conexĂľes da fonte de energia elĂŠtrica com o protoboard e leds, e identificar os circuitos das associaçþes de resistores (lâmpadas) da teoria com a parte experimental; 2. Comparar e calcular as mediçþes com a leis de Ohm e potĂŞncia elĂŠtrica teĂłrico 10

com o multímetro digital (resistência elétrica, tensão elétrica, intensidade de corrente elétrica e potência elétrica). 3. Aplicar, solucionar e questionar problemas no experimento com o protoboard e analisar a situação problema no seu dia a dia.

1.11 ATIVIDADE PRÁTICA • •

MATERIAIS • • • • • • •

Uma fonte de energia elétrica 3,0 V (2 pilhas AA); Uma placa protoboard; Leds; Resistores; Fios jumpers; Um multímetro; Uma Calculadora.

• • •

Utilizar o simulador Phet para fazer a simulação e os cálculos da próxima atividade. https://phet.colorado.edu/sims/html/circuit -construction-kit-dc-virtuallab/latest/circuit-construction-kit-dcvirtual-lab_pt_BR.html https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulatio n/circuit-construction-kit-dc https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulatio n/legacy/circuit-construction-kit-ac https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulatio n/legacy/battery-resistor-circuit

1.12 ATIVIDADE PROCEDIMENTOS 1. Medir com o multímetro na posição de resistência o valor ôhmico dos leds e anotar em uma tabela na coluna de resistência. 2. Calcular a intensidade de corrente elétrica de cada lâmpada, sabendo que a tensão elétrica é um valor fixo de 3,0 V, utilizando a 1ª lei de Ohm para a corrente elétrica, em seguida anote os dados na tabela na coluna de intensidade de corrente elétrica. 3. Agora utilizar o protoboard e fonte de energia elétrica de 3,0 V na associação em série, paralelo e mista com os leds. 4. Faça os cálculos da resistência equivalente de um circuito em série com os leds, em paralelo e mista, em seguida encontre a intensidade da corrente elétrica total. 5. Com os dados do resistor equivalente e corrente elétrica total encontre as tensões de cada led e anote na tabela, na coluna de tensão; 6. Comparar os dados e discutir os resultados.

1 - (PUCRS) Três resistores formam uma associação conforme a figura ao lado. A resistência equivalente da associação vale: a) Ω;

b) c) d) e)

6

10 Ω; 12 Ω; 18 Ω; 24 Ω.

2 - (UCS) Para obter uma resistência de 4,0 ohms, com resistências de 1,0 ohm, devemos escolher o esquema da letra:

11

a)

3 - Na associação esquematizada, a resistência equivalente entre os pontos A e B é:

b)

c)

d)

e)

a) b) c) d) e)

7 Ω; 5 Ω; 4 Ω; 3 Ω; 2 Ω.

4 - (La Salle) Num circuito elétrico temos três resistores com resistência elétrica de 9 ohms cada. Os resistores estão ligados por fios ideais a uma bateria de 6 volts. Ao medir a corrente elétrica que percorre o circuito, verificou-se que a mesma tem um valor de 2 ampères. Assim, podemos afirmar que os resistores têm que estar conectados em ___________________, e que a potência elétrica dissipada neste circuito é de _________________. As respostas corretas estão na alternativa: a) b) c) d) e)

Paralelo e 12 W. Paralelo e 6 W. Série e 6 W. Série e 12 W Série e 24 W.

5 - (FAPA) Na figura estão representados quatro resistores, R1, R2, R3 e R4, de valores iguais, ligados à mesma diferença de potencial VAB, associados em paralelo (I) e em série (II).

12

a) b) c) d) e)

Pode-se afirmar que: a) a corrente elétrica em R1é maior que em R3. b) a corrente elétrica em R1é menor que em R4. c) a tensão elétrica em R1 é menor que em R2. d) a resistência elétrica equivalente em II é menor que em I. e) a tensão elétrica em R4 é maior que em R1. 6 - (FAPA) Dois resistores, um de 40 W e outro de resistência desconhecida R, são ligados em série com uma bateria ideal de 12 V, como mostra a figura. Sabendo que a corrente elétrica tem intensidade 0,25 A, o valor da resistência R é de:

4 Ω; 8 Ω; 12 Ω; 20 Ω; 40 Ω.

7 - (UFRGS) Considere o circuito elétrico representado na figura abaixo. Selecione a alternativa que preenche corretamente as lacunas na alternativa seguinte: Com a chave C aberta, a corrente elétrica que passa pela resistência de 20 W é de ..........; com a chave C fechada, a corrente elétrica que passa pela resistência de 20 W é de .......... .

a) b) c) d) e)

300 mA; 300 mA; 200 mA; 200 mA; 200 mA; 240 mA; 900 mA; 780 mA; 200 mA; 150 mA. 13

8 - (UFRGS) A figura abaixo representa um circuito elétrico alimentado por uma fonte ideal. Assinale a alternativa que fornece o valor correto do módulo da diferença de potencial entre os pontos A e B desse circuito.

2 – ENERGIA ELÉTRICA Na sociedade moderna, as pessoas dependem cada vez mais da energia elétrica, graças à enorme quantidade de dispositivos eletroeletrônicos agregados e que transformam, com relativa facilidade, a energia elétrica em outras modalidades de energia, tais como: •

a) b) c) d) e)

2 V; 1 V; 0,5 V; 0,2 V; 0.

PARA SABER MAIS: http://eletromagnetismo.info/eletrodinamica. html https://www.portalsaofrancisco.com.br/fisica/ eletrodinamica https://www.todamateria.com.br/eletrodinami ca/ http://fisicacomentada.blogspot.com/2011/04/ exercicios-de-eletrodinamica-com.html https://www.stoodi.com.br/exercicios/fisica/e letrodinamica/

mecânica ⇒ funcionamento de máquinas e modernos carros elétricos; • térmica ⇒ fundição de metais em metalúrgicas e aquecimento de água; • luminosa ⇒ cirurgias a laser e iluminação residencial; • sonora ⇒ exploração de oceanos com o sonar e reprodução de CD´s; • química ⇒ reações químicas e armazenamento de energia. É norma que os dispositivos eletroeletrônicos colocados à venda no mercado tragam as especificações sobre as condições de uso. Geralmente, essas condições referem-se à ddp (diferença de potencial) na qual o aparelho deve ser ligado e a potência, ou seja, a quantidade de energia elétrica por unidade de tempo consumida pelo aparelho. Assim, para que a potência de um aparelho seja a indicada, ele deve ser ligado a uma ddp exatamente igual à indicada nas condições de uso. Se ele for ligado a uma ddp menor, o aparelho funcionará com uma potência abaixo da especificação; se ele for ligado a uma ddp maior, o aparelho pode queimar. A tabela seguinte apresenta a diferença de potencial (ddp) e a potência elétrica de alguns aparelhos residenciais.

14

Como a energia elétrica pode ser entendida como a capacidade de uma corrente elétrica realizar trabalho e, de acordo com a definição de potência (energia por unidade de tempo), podemos determinar, para um bipolo, a energia transformada em determinado intervalo de tempo, por meio da relação:

∆E = P ∙ ∆t Sendo a potência dada em watt (W), o intervalo de tempo em segundos (s), a energia é dada em joule (J). Vamos calcular o consumo mensal (30 dias) de energia elétrica de uma geladeira, por exemplo. Como a geladeira permanece ligada è rede elétrica 24 horas (86.400 s) por dia, temos, de acordo com a tabela acima:

Diante desse resultado, observamos que, em nossas residências e na indústria e comércio de modo geral, a quantidade de energia elétrica utilizada mensalmente, quando expressa em joule, pode assumir valores astronômicos. Em virtude disso, as companhias elétricas utilizam uma unidade mais prática para medir o consumo de energia elétrica: o quilowatt-hora (kWh). Assim, a potência dos aparelhos é indicada em quilowatt (1 kW = 1.000 W) e o intervalo de tempo em horas (1 h = 3.600 s). Podemos relacionar o kWh e o joule por meio da seguinte expressão: 1 KWh = 1.000 W ∙ 3.600 s = 3.600.000 Ws = 3,6 ∙ 106 J. Portanto:

2.1 ATIVIDADE PRÁTICA •

Entendendo sua conta de energia elétrica

Objetivo Os alunos trarão para a sala de aula uma conta de energia elétrica. Com base nos dados fornecido pela empresa, será utilizado o valor do KWh, e farão uma estimativa de consumo de seus aparelhos residenciais utilizando a tabela abaixo e a equação do cálculo de energia. APARELHO

POTÊNCIA (W)

TEMPO DE USO

DIAS DE USO

TEMPO TOTAL

2.2 ATIVIDADE 1 - Uma máquina de costura industrial possui suas especificações marcadas no motor, conforme figura a seguir.

1 KWh = 3,6 ∙ 106 J. Para calcular o valor, em reais, da conta de energia elétrica, a companhia energética multiplica a quantidade de energia consumida em um mês pelo custo unitário do kWh. De acordo com o boleto mostrado na figura seguinte, o consumo mensal foi de 144 kWh ao preço médio de R$ 0,39 por kWh. Isso corresponde ao valor de R$ 56,00, aproximadamente.

De acordo com as indicações, esse motor pode ser ligado tanto em 110V como em 220V e as respectivas intensidades de corrente elétrica são 1,7A e 0,85A. Nessas condições, faça o que se pede: a) Qual é a potência elétrica consumida por esse motor quando ligado em 110 V? E quando ligado em 220 V? 15

b) Determine a energia elétrica mensal, em kWh, consumida pelo motor para ambas as voltagens (110 V e 220 V), supondo que a máquina fica ligada 8 horas por dia e 20 dias no mês. 2 – (ENEM) Uma estudante que ingressou na universidade e, pela primeira vez, está morando longe da sua família, recebe a sua primeira conta de luz:

casa moram 4 pessoas, e cada pessoa usa o chuveiro 15 min por dia. Considerando que a companhia elétrica cobra R$ 0,40 por 1KWh, e que o valor do ICMS é de 20%, qual será o custo mensal do uso do chuveiro elétrico? a) R$ 48,00. b) R$ 52,00. c) R$ 57,60. d) R$ 62,50. e) R$ 65,40.

PARA SABER MAIS: https://www.todamateria.com.br/potenciaeletrica/ https://www.if.ufrgs.br/public/tapf/larav25_n5.pdf Se essa estudante comprar um secador de cabelos que consome 1.000 W de potência e considerando que ela e suas 3 amigas utilizem esse aparelho por 15 minutos cada uma durante 20 dias no mês, o acréscimo em reais na sua conta mensal será de: a) R$ 10,00. b) R$ 12,50. c) R$ 13,00. d) R$ 13,50. e) R$ 14,00.

http://www.copel.com/hpcopel/simulador/

3 - Um secador de cabelo é constituído, basicamente, por um resistor e um soprador (motor elétrico). O resistor tem resistência elétrica de 20 Ω. O aparelho opera na voltagem de 220 V e o soprador tem consumo de energia desprezível. Supondo-se que o secador seja ligado por 30 min diariamente, e que o valor da tarifa de energia elétrica seja de R$ 0,60 por kWh, o valor total do consumo mensal, em reais, será de: a) R$ 10,44. b) R$ 12,56. c) R$ 18,92. d) R$ 21,78. e) R$ 25,00. 4 - Um chuveiro elétrico de uma residência tem as seguintes especificações: 4000 W – 220 V. Na 16

3 – GERADORES ELÉTRICOS

E

RECEPTORES

3.1 GERADORES ELÉTRICOS Todos os equipamentos elétricos, como lâmpadas, aquecedores, computador, geladeira, televisão, entre outros, necessitam de uma fonte de energia para o seu funcionamento. Essa fonte de energia é chamada de gerador elétrico. Em um gerador elétrico, uma forma qualquer de energia, menos a elétrica, é transformada, em parte, em energia elétrica e o restante é dissipada (perdida), conforme mostra o esquema.

3.2 Força eletromotriz (ε) e resistência interna (r) Quando um gerador elétrico, como uma pilha comum, é colocado em funcionamento, os portadores de carga elétrica, ao atravessarem a pilha, ganham energia potencial elétrica. A quantidade de energia potencial elétrica total por unidade de carga elétrica que uma pilha (gerador) consegue produzir é denominada força eletromotriz (ε) do gerador:

No Sistema Internacional, a unidade da força eletromotriz (fem) é joule/coulomb = volt (V).

Conforme o tipo de energia não elétrica a ser transformada em elétrica, podemos classificar os geradores em: • • • • • •

mecânicos (usinas hidrelétricas); térmicos (usinas térmicas); nucleares (usinas nucleares); químicos (pilhas e baterias); fotovoltaicos (bateria solar); eólicos (energia dos ventos).

É importante salientar que o gerador não gera carga elétrica, mas somente fornece a essa carga a energia elétrica obtida a partir de outras formas de energia.

Quando um gerador está ligado num circuito, as cargas elétricas que o atravessam deslocam-se para o polo (terminal) onde chegarão com maior energia elétrica do que possuíam no polo (terminal) de entrada. Acontece que, durante essa travessia, as cargas “chocam-se” com partículas existentes no gerador, perdendo parte dessa energia sob a forma de calor, por efeito Joule, como num resistor.

17

A essa resistĂŞncia Ă passagem das cargas pelo gerador damos o nome de “resistĂŞncia interna (r)â€? do gerador. Na figura seguinte, temos a representação esquemĂĄtica de um gerador elĂŠtrico de força eletromotriz Îľ e resistĂŞncia interna r, quando em funcionamento, ou seja, percorrido por uma corrente elĂŠtrica i.

Em termos de energia, a energia elÊtrica útil que o gerador consegue fornecer para o circuito constituído pelo bipolo ao qual ele Ê ligado Ê dada pela diferença entre a energia elÊtrica total e a energia dissipada, ou seja:

ET = EU + ED Lembrando que a potĂŞncia representa a quantidade de energia por unidade de tempo P = đ??¸ , a expressĂŁo acima pode ser descrita como: ∆đ?‘Ą

PT = PU + PD Nessa expressão, temos: • PU – potência útil, dada pelo produto da ddp (U) nos extremos do gerador com a intensidade de corrente elÊtrica: Observe que (+) e (–) representam os polos positivo e negativo do gerador e que, internamente ao gerador, a corrente elÊtrica e vai do polo negativo para o polo positivo.

PU = UAB ∙ i •

PT – potĂŞncia total, dada pelo produto da força eletromotriz do gerador (Îľ) com a intensidade de corrente elĂŠtrica:

PT = Îľ ∙ i

3.3 Equação de um gerador Na figura anterior, estå subentendido que um bipolo elÊtrico qualquer estå ligado aos terminais A e B do gerador, pois hå uma corrente elÊtrica estabelecida no circuito. Na figura seguinte, temos o esquema completo do circuito, supondo que o bipolo seja representado por um resistor.

•

PD – potência dissipada, dada pelo produto da resistência interna do gerador (r) com o quadrado da intensidade de corrente elÊtrica:

PD = r ∙ i 2 Substituindo na expressĂŁo que relaciona as trĂŞs potĂŞncias, temos: UAB¡ i = Îľ ¡ i – r ¡ i² Simplificando essa expressĂŁo, obtemos a equação do gerador:

real) Observe que, externamente ao gerador, a corrente elĂŠtrica vai do polo positivo para o polo negativo.

U=ξ–r∙i

(Gerador

Nessa expressão, U representa a diferença de potencial nos extremos do gerador. 18

Em algumas situaçþes, o gerador Ê considerado ideal. Nesses casos, a resistência interna do gerador Ê nula (r = 0). Assim, no gerador ideal, a ddp em seus extremos Ê igual à força eletromotriz (ξ): (Gerador ideal)

U=Îľ 3.4 Curva caracterĂ­stica de um gerador Com base na equação do gerador (U = Îľ – r ¡ i), podemos traçar um grĂĄfico em coordenadas cartesianas, com os valores da ddp U no eixo vertical e valores da intensidade de corrente elĂŠtrica i no eixo horizontal. Como a função U = f(i) ĂŠ uma função linear, o grĂĄfico correspondente ĂŠ uma reta, conforme mostrado na figura.

•

A intensidade de corrente elĂŠtrica de curto-circuito ĂŠ dada por: đ?œ€ U = Îľ – r ¡ i ⇒ 0 = Îľ – r ¡ icc ⇒ icc = đ?‘&#x; .

3.5 Rendimento de um gerador O rendimento elĂŠtrico de um gerador ĂŠ o quociente entre a potĂŞncia elĂŠtrica (Ăştil) PU e a potĂŞncia nĂŁo elĂŠtrica (total) PT.

Ρ=

�� ��

đ?‘źâˆ™đ?’Š

ou Ćž = đ?œş ∙ đ?’Š ⇒ Ρ =

đ?‘ź đ?œş

Em que 0 < Ćž <; Em porcentagem, fica: Ćž% Ćž¡100%.

=

3.6 RECEPTORES ELÉTRICOS

Observe no gråfico que: • o ponto A, no qual U = ξ, corresponde ao gerador em circuito aberto, ou seja, i = 0; • o ponto B, no qual U = 0, corresponde ao gerador em curto-circuito, ou seja, os polos do gerador são ligados externamente por um fio sem resistência, conforme mostra a figura:

Convivemos diariamente com uma sÊrie de equipamentos que funcionam graças à energia elÊtrica. São os chamados receptores elÊtricos. Para colocå-los em funcionamento, precisamos ligå-los a uma fonte de energia elÊtrica: o gerador elÊtrico. Assim, gerador e receptor formam um circuito elÊtrico. De modo geral, qualquer elemento de um circuito elÊtrico que transforme energia elÊtrica em outra modalidade de energia Ê denominado receptor.

19

•

Podemos classificar os receptores em: • passivos: transformam integralmente energia elĂŠtrica em energia exclusivamente tĂŠrmica (calor). É o caso dos resistores, jĂĄ estudados; • ativos: transformam a energia elĂŠtrica em outra forma de energia que nĂŁo seja exclusivamente tĂŠrmica. É o caso dos motores elĂŠtricos que transformam parte da energia elĂŠtrica em energia cinĂŠtica de rotação (energia mecânica), por exemplo. 3.7 Força contra-eletromotriz resistĂŞncia interna (rĘź)

(ξʟ)

e

Nos receptores ativos (motores elĂŠtricos), ocorrem perdas de energia nos fios de suas bobinas internas e, assim, podemos representar esquematicamente:

Como o processo de transformação de energia do esquema anterior ocorre simultaneamente, podemos escrever, baseado no princípio de conservação de energia, que:

PT (potĂŞncia total): quantidade de energia elĂŠtrica fornecida ao receptor por unidade de tempo. • PU (potĂŞncia Ăştil): quantidade de energia nĂŁo elĂŠtrica obtida do receptor por unidade de tempo. • PD (potĂŞncia dissipada): quantidade de energia elĂŠtrica dissipada na forma de calor, por efeito Joule, por unidade de tempo. Nos receptores, a potĂŞncia Ăştil PU ĂŠ diretamente proporcional Ă intensidade da corrente elĂŠtrica que o atravessa. đ?‘ƒđ?‘ˆ = ξ’ = constante ⇒ PU = ξ’ ∙ i. đ?‘–

A constante de proporcionalidade ξ’ ĂŠ denominada força contra-eletromotriz (fcem), caracterĂ­stica do receptor. Apesar de receber o nome de “forçaâ€?, tal constante nĂŁo ĂŠ uma força, e pode-se chegar a essa conclusĂŁo analisando sua unidade no Sistema Internacional (SI):

Assim, sua unidade ĂŠ o volt (V). Durante a passagem da corrente elĂŠtrica pelo receptor, parte da energia elĂŠtrica das cargas elĂŠtricas ĂŠ dissipada sob a forma de calor (efeito Joule) nos fios internos que apresentam resistĂŞncia elĂŠtrica, denominada resistĂŞncia interna r’ do receptor. A potĂŞncia dissipada internamente pode ser calculada por: PD = r’ ∙ i. Na figura seguinte, temos a representação esquemĂĄtica de um receptor elĂŠtrico de força contra-eletromotriz ξʟ e resistĂŞncia interna rĘź, quando em funcionamento, ou seja, percorrido por uma corrente elĂŠtrica i.

PT = PU + PD em que: 20

De acordo com a definição de rendimento dada no capítulo anterior (geradores elétricos), temos, para o receptor:

Observe que, (+) e (–) representam os polos positivo e negativo do receptor e que, internamente ao receptor, a corrente elétrica vai do polo positivo para o polo negativo. Lembrando que se trata de um bipolo, a potência elétrica total pode ser calculada por: PT = U ∙ i. 3.8 Equação, curva característica e rendimento de um receptor

0≤ƞ<1 O rendimento do receptor será zero, quando o eixo do gerador for travado, assim toda potência útil será dissipada em calor e εʼ = 0 V. 3.9 Circuito gerador, receptor e resistores

PT = PU + PD, então: U ∙ i = ε’ + r’ ∙ i ⇒ U = ε’ +r’∙i. Essa expressão representa a equação de um receptor. Com base nessa equação, podemos traçar um gráfico em coordenadas cartesianas, com os valores da ddp U no eixo vertical e valores da intensidade de corrente elétrica i no eixo horizontal. Como a função U = f(i) é uma função linear, o gráfico correspondente é uma reta, conforme mostrado na figura.

Com dois pontos do gráfico (0;εʼ) e (i;U), podemos calcular a resistência interna (rʼ) do receptor por meio da relação:

Consideremos um circuito elétrico constituído por um gerador, um receptor e um resistor associados em série, conforme mostra a figura.

Nesse circuito, a potência elétrica fornecida pelo gerador é consumida pelo receptor e pelo resistor e, como os três elementos estão associados em série, a intensidade de corrente elétrica é a mesma em todos eles. Assim, podemos escrever: Pger = Prec + Pres; lembrando que P = U ∙ i, temos: 21

Uger · i = Urec · i + Ures · i → Uger = Urec + Ures, sendo: • gerador: Uger = ε – r · i; • receptor: Urec = εʼ + rʼ · i; • resistor: Ures = R·i. Substituindo na expressão acima, obtemos: ε – r · i = εʼ + rʼ · i + R · i ε – εʼ = R · i + r · i + rʼ · i ε – εʼ = (R + r + rʼ) · i

3.10 ATIVIDADES 1 - Um gerador de fem ε = 9,0 V e resistência interna r = 1,0 Ω está em funcionamento e a intensidade de corrente elétrica que o atravessa é 2,0 A. Nessas condições, determine: a) a ddp nos extremos do gerador; b) as potências total, útil e dissipada. 2 - Na figura seguinte, temos a curva característica de um gerador que, quando ligado a um bipolo, apresenta rendimento de 80%.

Podemos generalizar para um número qualquer de geradores, receptores e resistores ligados de modo que a corrente elétrica tenha um único caminho a seguir, ou seja, ligados em série.

Nessas condições, determine: a) a força eletromotriz (ε) desse gerador; b) a resistência interna do gerador; c) a ddp (U) em seus terminais. 3 - Um resistor de resistência R desconhecida é ligado aos terminais de uma bateria de 9,0 V e 1,0 Ω. Sabendo-se que a corrente elétrica através do resistor é 0,30 A, determine o valor de R e a ddp no resistor. Importante O elemento que possuir o maior valor de ε, será o gerador, e este gerador impõe o sentido da corrente.

4 - Um circuito simples é constituído por um gerador e um resistor, cujas curvas características estão apresentadas no gráfico seguinte.

22

de menor brilho. O iluminador determinou, então, aos técnicos, que instalassem no palco oito lâmpadas incandescentes com a mesma especificação (L1 a L8), interligadas em um circuito com uma bateria, conforme mostra a figura.

Determine os valores de i e U indicados no gráfico. 5 - Um gerador de 20 V e 1 Ω é ligado a três resistores iguais a 6 Ω, associados em série/paralelo, conforme mostra a figura.

Nessa situação, quais são as três lâmpadas que acendem com o mesmo brilho por apresentarem igual valor de corrente fluindo nelas, sob as quais devem se posicionar os três atores? a) L1, L2 e L3 b) L2, L3 e L4 c) L2, L5 e L7 d) L4, L5 e L6 e) L4, L7 e L8. 7 - Um receptor de força contraeletromotriz (fcem) εʼ = 12 V e resistência interna r = 2,0 Ω está em funcionamento e a intensidade de corrente elétrica que o atravessa é 1,5 A. Nessas condições, determine: a) a ddp nos extremos do receptor; b) as potências total, útil e dissipada. 8 - A ddp U nos terminais de um receptor varia com a intensidade de corrente elétrica i, conforme mostra o gráfico.

Determine a intensidade de corrente elétrica através do gerador e através de cada resistor de 6 Ω. 6 – (ENEM) Considere a seguinte situação hipotética: ao preparar o palco para a apresentação de uma peça de teatro, o iluminador deveria colocar três atores sob luzes que tinham igual brilho, e os demais, sob luzes 23

PARA SABER MAIS: http://pat.educacao.ba.gov.br/fisicaecotidiano/conteu dos/view/Eletricidade_view.html https://enoisnafisica.wordpress.com/2013/10/27/ger adores-e-receptores-eletricos-3o-ano-do-ensinomedio/ https://exerciciosdefisicaensinomedio.blogspot.com/2 016/09/circuitos-eletricos-geradores-e.html

4 – ELETROMAGNETISMO a) Determine a fcem ε´e a resistência interna rʼ do receptor. b) Qual é o rendimento desse receptor para i = 5,0 A? 9 - Um receptor (ε´= 60 V e r´= 1 Ω) e um resistor (R = 5 Ω) são ligados em série a um gerador de força eletromotriz igual a 100 V e resistência interna de 2 Ω, conforme mostra a figura.

Determine: a) a intensidade de corrente elétrica e o seu sentido; b) a ddp nos extremos do gerador, do receptor e do resistor. 10 - Um motor elétrico, de resistência interna 10 Ω, está ligado a uma tomada de 200 V, recebendo uma potência de 1.600 W. Nessas condições, determine: a) a potência elétrica dissipada internamente no motor; b) a força contraeletromotriz do motor; c) o rendimento do motor.

Eletromagnetismo é a parte da Física que relaciona a eletricidade e o magnetismo. Essa teoria baseia-se nos seguintes princípios: 1. Cargas elétricas em movimento geram campo magnético; 2. Variação de fluxo magnético produz campo elétrico. Durante muito tempo, acreditou-se que eletricidade e magnetismo eram o mesmo fenômeno. Foi somente em 1600 que o médico e físico inglês Gilbert escreveu um livro distinguindo as duas teorias. Apesar dessa diferenciação entre os dois fenômenos, havia fortes indícios de que existia alguma relação entre eles. 4.1 Qual é a relação entre Eletricidade e Magnetismo? Essa relação foi descoberta pelo dinamarquês Hans Christian Oesterd em 1820, o que só foi possível graças à invenção dos geradores elétricos, que permitiam a geração de correntes elétricas duradouras e estáveis necessárias para o estudo dos fenômenos. Oersted demonstrou a existência dessa interação a partir de um simples experimento. Ele colocou uma agulha magnética próxima a um condutor de eletricidade. Para isso, ele utilizou uma bússola e um fio de platina em um circuito. O fio de platina, ao ser percorrido pela corrente elétrica, ficava incandescente, o que garantia 24

uma corrente suficientemente intensa. Quando o fio era aproximado da bússola, sua agulha magnética sofria deflexão.

do campo magnético, que aparecia quando a bobina A era ligada e desaparecia quando essa mesma bobina era desligada. Esse fenômeno ficou conhecido como indução magnética ou Lei de Faraday. Os fenômenos eletromagnéticos foram descritos por um conjunto de leis formulado por James Clerck Maxwell, cientista que foi tão importante para o Eletromagnetismo como Isaac Newton foi para a Mecânica. Vários aparelhos indispensáveis atualmente só existem em face da evolução nos estudos sobre o Eletromagnetismo. Entre eles, podemos citar: cartões magnéticos, transformadores de tensão, motores elétricos, antenas de transmissão de dados, forno micro-ondas, entre outros. 4.2 ÍMAS E MAGNETOS

O experimento de Oersted mostrava que a corrente elétrica gerava campo magnético. Porém, em 1831, Michael Faraday, na Inglaterra, utilizou um núcleo de ferro e duas bobinas A e B para mostrar que a variação do fluxo magnético também gerava corrente elétrica. Faraday percebeu que, nos momentos em que conectava ou desconectava a bobina A na fonte, passava uma corrente elétrica na bobina B, mas essa corrente aparecia somente nesses instantes.

A partir dessa experiência, ele concluiu que essa corrente elétrica ocorria em virtude da variação

Um ímã é definido com um objeto capaz de provocar um campo magnético à sua volta e pode ser natural ou artificial. Um ímã natural é feito de minerais com substâncias magnéticas, como por exemplo, a magnetita, e um ímã artificial é feito de um material sem propriedades magnéticas, mas que pode adquirir permanente ou instantaneamente características de um ímã natural. Os ímãs artificiais também são subdivididos em: permanentes, temporais ou eletroímãs. Um ímã permanente é feito de material capaz de manter as propriedades magnéticas mesmo após cessar o processo de imantação, estes materiais são chamados ferromagnéticos. Um ímã temporal tem propriedades magnéticas apenas enquanto se encontra sob ação de outro campo magnético, os materiais que possibilitam este tipo de processo são chamados paramagnéticos. Um eletroímã é um dispositivo composto de um condutor por onde circula corrente elétrica e um núcleo, normalmente de ferro. Suas características dependem da passagem de corrente pelo condutor; ao cessar a passagem de corrente cessa também a existência do campo magnético. 25

4.3 PROPRIEDADES DOS ÍMÃS 4.3.1 Polos magnéticos São as regiões onde se intensificam as ações magnéticas. Um ímã é composto por dois polos magnéticos, norte e sul, normalmente localizados em suas extremidades, exceto quando estas não existirem, como em um ímã em forma de disco, por exemplo. Por esta razão são chamados dipolos magnéticos. Para que sejam determinados estes polos, se deve suspender o ímã pelo centro de massa e ele se alinhará aproximadamente ao polo norte e sul geográfico recebendo nomenclatura equivalente. Desta forma, o polo norte magnético deve apontar para o polo norte geográfico e o polo sul magnético para o polo sul geográfico. 4.3.2 Atração e repulsão Ao manusear dois ímãs percebemos claramente que existem duas formas de colocá-los para que estes sejam repelidos e duas formas para que sejam atraídos. Isto se deve ao fato de que polos com mesmo nome se repelem, mas polos com nomes diferentes se atraem, ou seja:

Esta propriedade nos leva a concluir que os polos norte e sul geográficos não coincidem com os polos norte e sul magnéticos. Na verdade eles se encontram em pontos praticamente opostos, como mostra a figura abaixo:

A inclinação dos eixos magnéticos em relação aos eixos geográficos é de aproximadamente 191°, fazendo com os seus polos sejam praticamente invertidos em relação aos polos geográficos. 4.3.3 Interação entre polos Dois polos se atraem ou se repelem, dependendo de suas características, à razão inversa do quadrado da distância entre eles. Ou seja, se uma força de interação F é estabelecida a uma distância d, ao dobrarmos esta distância a força observada será igual a uma quarta parte da anterior F/4. E assim sucessivamente. 4.3.4 Inseparabilidade dos polos de um ímã Esta propriedade diz que é impossível separar os polos magnéticos de um ímã, já que toda vez que este for dividido serão obtidos novos polos, então se diz que qualquer novo pedaço continuará sendo um dipolo magnético. 4.4 O que é uma onda eletromagnética? As músicas, as notícias, etc., recebidas em um rádio ou em um televisor são emitidas pela antena da estação emissora e propagam-se através do espaço, sendo, então, captadas pelas antenas desses aparelhos. Esses processos são relativamente novos, pois só foram desenvolvidos no século XX. Por isso, muitas pessoas não conseguem entender como essas 26

transmissões são possíveis sem que haja necessidade de uma ligação material (um fio, por exemplo) entre as duas antenas. Analisando o que está se passando em cada antena e no espaço entre elas, podemos ter uma ideia de como isso ocorre: • a antena emissora é ligada a circuitos especiais, que fazem com que os elétrons livres dessa antena entrem em oscilação com grande frequência. A antena é uma haste metálica, colocada verticalmente no alto de uma torre, e os elétrons oscilam para cima e para baixo nesta haste; • na segunda metade do século XIX, o grande físico escocês James C. Maxwell mostrou teoricamente que, quando uma carga elétrica está em oscilação (acelerada e desacelerada), como ocorre com os elétrons da antena, dá origem a campos elétricos e magnéticos que se propagam no espaço, a partir da carga, irradiando-se em todas as direções e podendo alcançar grandes distâncias.

Maxwell mostrou que esses campos, ao se propagarem, sofrem reflexões, refrações e difrações, isto é, se comportam como uma onda. Não se trata, contudo, de uma onda mecânica (como a onda sonora), pois as grandezas que oscilam são campos elétricos e magnéticos, que podem se propagar mesmo no vácuo. Por esta razão, esses campos se propagando receberam a denominação de onda eletromagnética. Portanto, no espaço entre duas antenas, temos a propagação de uma onda eletromagnética que foi gerada na antena emissora. Ao atingir a antena receptora, a onda eletromagnética coloca elétrons livres dessa antena em oscilação, com a mesma frequência

dos elétrons da antena emissora. Circuitos também especiais no aparelho receptor, ligados à antena, transformam essas oscilações elétricas em ondas sonoras (música, notícias, etc.), iguais àquelas que deram origem à onda eletromagnética emitida pela estação. Todas as ideias propostas por Maxwell, sobre a existência das ondas eletromagnéticas e suas propriedades, foram confirmadas experimentalmente, dando origem a um enorme e importante campo do conhecimento científico e tecnológico. Em resumo, temos:

4.5 A luz é uma onda eletromagnética Um dos resultados de maior importância obtidos por Maxwell, a partir de sua teoria sobre as ondas eletromagnéticas, foi a determinação do valor da velocidade de propagação dessas ondas. Ele conseguiu deduzir que, no vácuo (ou no ar), uma onda eletromagnética deveria se propagar com a seguinte velocidade: v = 3 x 108 m/s = 300 000 km/s Como naquela época a velocidade da luz no ar já havia sido determinada experimentalmente com boa precisão, Maxwell percebeu, com grande surpresa, que: A velocidade de propagação de uma onda eletromagnética coincidia com a velocidade da luz. Esta constatação levou o cientista a propor a seguinte ideia: A luz deve ser uma onda eletromagnética. Com esta proposta, Maxwell estava respondendo à grande indagação dos físicos do século XIX, pois, embora a natureza ondulatória da luz já estivesse bem estabelecida, não estava ainda definido qual era esse tipo de onda. Uma série de experiências realizadas no final do século XIX e início do século XX confirmou que a hipótese de Maxwell era verdadeira. Dessa 27

maneira, os fenômenos óticos passaram a ser vistos como tendo origem eletromagnética. Em outras palavras, a óptica tornou-se um ramo da eletricidade, isto é, houve uma unificação desses dois grandes ramos da física, até então estudados independentemente um do outro. Resumindo:

Todas as ondas desse espectro se propagam, no vácuo, com a mesma velocidade e a relação analisada no estudo do movimento ondulatório, pode ser usada também para qualquer um desses tipos de ondas.

4.6 O espectro eletromagnético

4.6.1 Ondas de rádio

A radiação eletromagnética, cuja emissão, propagação e recepção estão ilustradas na figura ao lado, é um tipo de onda eletromagnética denominada onda de rádio. Atualmente são conhecidos vários outros tipos de ondas eletromagnéticas, que foram sendo descobertas e estudadas depois da comprovação das ideias de Maxwell. Deve-se salientar que todas essas ondas têm a mesma natureza: são geradas por cargas elétricas aceleradas (por exemplo, em oscilação) e constituídas por campos elétricos e magnéticos que se propagam no espaço. Elas diferem entre si basicamente pelo valor da frequência correspondente a cada tipo, o qual recebe uma denominação especial: ondas de rádio, microondas, radiação infravermelha, luz (radiações visíveis), radiação ultravioleta, raios X e raios gama. O conjunto de todas essas ondas constitui o espectro eletromagnético. Veja figura no anexo 2.

Espectro Magnético: https://www.passeidireto.com/exerciciosresolvidos/quimica-a-ciencia-central9788543005652/capitulo-6/problema-2E. Acesso em: 31/07/2018. Os diversos tipos de ondas eletromagnéticas conhecidas constituem o espectro eletromagnético.

As ondas de rádio, são as componentes do espectro eletromagnético que possuem as frequências mais baixas e, consequentemente, os valores mais elevados do comprimento de onda λ (lembre-se de que c tem o mesmo valor para todas as ondas). Observe, na figura anterior, que as ondas de rádio chegam até cerca de 108 hertz (cem milhões de vibrações por segundo!). Cada emissora de rádio coloca, no espaço, uma onda com frequência própria. Assim, quando dizemos, na linguagem popular, que “a frequência da emissora X é 900 000 hertz”, isto significa que todas as informações dessa emissora são transportadas por uma onda eletromagnética com essa frequência. Observe, na mesma figura, que as ondas de TV são consideradas ondas de rádio, pois podem também ser produzidas por circuitos elétricos especiais, ligados a uma antena emissora. Elas possuem, entretanto, frequências mais elevadas que as ondas usadas pelas estações de rádio. 4.6.2 Micro-ondas A região seguinte do espectro eletromagnético é constituída por ondas de frequência entre, aproximadamente, 108 hertz e 1011 hertz, denominadas micro-ondas, porque possuem comprimentos de onda pequenos (em comparação com as ondas de rádio). 28

As aplicações tecnológicas das micro-ondas, muito relacionadas com nossa vida diária, são: • em telecomunicações, para transportar os sinais de TV ou de telefone. Isto é feito instalando-se, entre as torres de emissão e de recepção, várias estações repetidoras. As micro-ondas, propagandose em linha reta, passam de uma repetidora para a seguinte, levando as imagens de TV ou as conversações telefônicas até seu destino; • nos fornos de micro-ondas, usados atualmente para cozinhar e aquecer alimentos. Isto ocorre porque as microondas são absorvidas pelas moléculas de água existentes nesses alimentos, aumentando sua agitação térmica, isto é, elevando a temperatura da substância (veja a próxima figura e leia as informações fornecidas).

O forno de micro-ondas é uma aplicação muito difundida desse tipo de radiação eletromagnética. https://pt.slideshare.net/evertoncampos12/comofunciona-o-microondas https://www.youtube.com/watch?v=WtUBMlyaVE

4.6.3 Radiação visível As ideias de Maxwell sobre a natureza eletromagnética da luz foram amplamente confirmadas pela experiência. Sabemos atualmente que: • as ondas eletromagnéticas visíveis, isto é, que são capazes de estimular nossa visão, estão situadas em uma faixa muito estreita do espectro eletromagnético (entre aproximadamente 4 x 1014 hertz e 7 x 1014 hertz). Isto significa que somos “cegos” para a grande maioria das ondas do espectro eletromagnético; • as diferentes cores que percebemos no espectro da luz branca (vermelho, laranja, amarelo, verde, azul e violeta) correspondem a valores crescentes das frequências situadas na faixa mencionada. Portanto, a cor vermelha corresponde à menor frequência visível (cerca de 4 x 1014 hertz) e a cor violeta, à maior dessas frequências 14 (aproximadamente 7 x 10 hertz); • as radiações visíveis não podem ser produzidas com circuitos eletrônicos especiais (isto acontece com as ondas de rádio e micro-ondas). Elas são geradas pelas cargas elétricas existentes nos átomos e nas moléculas das substâncias que emitem luz, como um pedaço de papel ao se queimar ou o filamento de uma lâmpada acesa. 4.6.4 Radiação infravermelha e ultravioleta As ondas eletromagnéticas com frequências imediatamente inferiores à da luz vermelha são denominadas radiações infravermelhas, e aquelas cujas frequências são imediatamente superiores à da luz violeta são chamadas radiações ultravioleta. Podemos destacar as seguintes propriedades desses tipos de ondas: 29

•

•

as radiações infravermelhas são emitidas por qualquer objeto a uma determinada temperatura, sendo que quanto mais aquecido estiver o objeto, mais intensa é a emissão. Assim, o nosso corpo, um ferro elétrico de passar roupa em funcionamento, o Sol, etc., são emissores deste tipo de radiação. Ao receber as radiações infravermelhas, um corpo se aquece; por isso, elas são usadas em fisioterapia para aquecer músculos contundidos, reduzindo o tempo necessário para sua recuperação. do mesmo modo que a luz visível, as radiações ultravioletas são emitidas pelas partículas eletrizadas existentes nos átomos das substâncias, como ocorre nas lâmpadas de vapor de mercúrio. Nas lâmpadas fluorescentes, o mercúrio existente no interior do tubo, recebendo energia elétrica, emite raios ultravioleta, que são invisíveis. Essa radiação, incidindo sobre a substância que reveste internamente a parede do tubo, provoca fluorescência desta substância, que então emite a luz (visível) que percebemos.

O Sol é a fonte dos raios ultravioleta que recebemos diariamente. Essas radiações podem ter efeitos benéficos para nosso organismo, mas podem, também, causar danos a ele. De fato, os raios ultravioleta, absorvidos por nossa pele, tornam possível a produção de vitamina D, que auxilia nosso organismo a obter cálcio dos alimentos. Por outro lado, são eles os responsáveis pelo bronzeamento da pele exposta ao sol, mas exposições prolongadas podem causar queimaduras dolorosas (e até câncer da pele). Como foi verificado que a radiação ultravioleta é capaz de destruir bactérias, lâmpadas que emitem essa radiação são usadas na esterilização de instrumentos, objetos e em dependências de hospitais, restaurantes, salões de beleza e, até mesmo, em sistemas de arcondicionado.

4.6.5 Raios X e raios gama Como você pode ver na figura do espectro magnético, os raios X e os raios gama estão localizados no extremo do espectro eletromagnético, correspondente às mais altas frequências e, portanto, aos menores valores dos comprimentos de onda. Observe que as faixas de frequência dessas radiações são extremamente elevadas: em torno de 1019 hertz para os raios X e superiores a 1021 hertz para os raios gama. Os principais usos e propriedades dessas duas radiações são analisados a seguir. • Os raios X foram descobertos acidentalmente em 1895 pelo físico alemão W. Röntgen, que usou esta denominação por não conhecer a natureza das radiações que havia descoberto (raios X = raios desconhecidos). 4.7 ATIVIDADE PRÁTICA •

CONSTRUÇÃO DE UM ELETROÍMA: https://www.youtube.com/watch?v=j2kHp zP7elQ Materiais: pilha, fio, um prego, pequenos materiais metálicos. •

CONSTRUÇÃO DE UM MOTOR ELÉTRICO: Materiais: Fio de cobre, pilha, clips p/ papel, fita adesiva e imã. Procedimento: Enrole o fio para produzir uma bobina como na ilustração em seguida lixe as extremidades da bobina (tomando o cuidado de não lixar a volta toda), prenda os clips à pilha com fita adesiva (certificando-se de que o metal do clip tenha contato com os polos da pilha) ponha o imã sobre a pilha e em seguida a bobina apoiada nos clips. 30

DiscussĂŁo: • Descreva o que observou • Como explica o que ocorreu? • Porque devemos lixar apenas parte da volta do fio da bobina? • Faça um diagrama representando o movimento e as grandezas fĂ­sicas importantes para o efeito observado.

3 - Determine a frequĂŞncia da cor amarela, sabendo-se que seu comprimento ĂŠ 6.10-9m e sua velocidade ĂŠ de 3.108 m/s. RESOLUĂ‡ĂƒO

đ?‘Ł

3 ∙108

đ?‘“ = đ?œ† ⇒ đ?‘“ = 6 ∙10−9 ⇒ Îť= 5 ∙ 1016m. 4.8 ATIVIDADES

EXEMPLOS 1 - Determine os valores, no ar, dos comprimentos de onda correspondentes Ă s cores vermelha e violeta. RESOLUĂ‡ĂƒO a) Cor vermelha Dados: v = 3 ∙ 108 m/s; f = 4 ∙ 1014 Hz (frequĂŞncia da luz vermelha)

Îť=

đ?‘Ł đ?‘“

3 ∙108

⇒ Îť = 4 ∙1014 ⇒ Îť= 7,5 ∙ 10-

7m. b) Cor violeta Dado: f = 7 ∙ 1014 Hz (frequĂŞncia da luz violeta)

đ?‘Ł

3 ∙108

Îť = đ?‘“ ⇒ Îť = 7 ∙1014 ⇒ Îť= 4,28 ∙ 107m. 2 - O comprimento de uma onda ĂŠ de Îť = 3. 103 m e sua frequĂŞncia ĂŠ de 3.106 Hz, calcule a velocidade de propagação dessa onda? RESOLUĂ‡ĂƒO

v=Îťâˆ™f v = 3 ∙ 103 ∙ 3 ∙ 106 v = 9 ∙ 109m/s.

1 - (PUCRS) Sobre a natureza e comportamentos de ondas são feitas quatro afirmativas: I. Ondas eletromagnÊticas propagam-se tambÊm no våcuo. II. Ondas sonoras não podem ser polarizadas. III. Ondas de mesma frequência têm sempre a mesma amplitude. IV. O raio X Ê uma onda eletromagnÊtica. Considerando as afirmativas acima, Ê correto concluir que: a) somente I Ê correta. b) somente II Ê correta. c) somente I, II e III são corretas. d) somente I, II e IV são corretas. e) todas são corretas. 2 - (UFCSPA) Os raios X e os raios gama são exemplos de radiaçþes eletromagnÊticas que, no våcuo, têm necessariamente em comum: a) a amplitude. b) a velocidade. c) a frequência. d) a intensidade. e) o comprimento de onda. 3 - (UFRGS) O gråfico abaixo representa as intensidades luminosas relativas de duas linhas do espectro visível emitido por um hipotÊtico elemento químico. Nesse gråfico, a coluna menor corresponde a um comprimento de onda próprio da luz laranja. A outra coluna do gråfico corresponde a um comprimento de onda próprio da luz. 31

a) Raios X são as únicas ondas que não são visíveis. b) Raios gama são as únicas ondas transversais. c) Ondas de rádio são as únicas ondas que transportam energia. d) Ondas sonoras são as únicas ondas longitudinais. e) Ondas de luz são as únicas ondas que se propagam no vácuo com velocidade de 300.000 km/s.

a) violeta. b) vermelha. c) verde. d) azul. e) amarela. 4 - (UFRGS) Considere as seguintes afirmações sobre emissão de ondas eletromagnéticas. I - Ela ocorre na transmissão de sinais pelas antenas das estações de rádio, de televisão e de telefonia. II - Ela ocorre em corpos cuja temperatura é muito alta, como o sol, o ferro em estado líquido e os filamentos de lâmpadas incandescentes. III - Ele ocorre nos corpos que se encontram à temperatura ambiente. Quais estão corretas: a) Apenas I. b) Apenas II. c) Apenas I e II. d) Apenas II e III. e) I, II e III. 5 - (UFRGS) São exemplos de ondas os raios X, os raios gama, as ondas de rádio, as ondas sonoras e as ondas de luz. Cada um desses cinco tipos de onda difere, de algum modo, dos demais. Qual das alternativas apresenta uma afirmação que diferencia corretamente o tipo de onda referido das demais ondas acima citadas?

6 - (UFCSPA) Sobre os raios infravermelhos, considere as assertivas abaixo. I - Eles têm natureza eletromagnética idêntica à dos raios X e dos raios ultravioletas. II - Eles podem se propagar no vácuo. III - Eles têm frequência muito maior do que a dos raios gama e muito menor do que a das ondas de rádio. Quais são as corretas? a) Apenas I b) Apenas II c) Apenas III d) Apenas I e II e) I, II e III. 7 - (PUCRS) Chama-se de espectro eletromagnético o conjunto de todas as ondas eletromagnéticas conhecidas, distribuídas em termos de seus comprimentos de onda, frequências ou energias. Todas essas ondas eletromagnéticas se propagam no vácuo com uma velocidade cuja ordem de grandeza é 108 m/s. No que se refere ao sentido da visão, a retina do olho humano é sensível à radiação eletromagnética em apenas uma pequena faixa de comprimentos de onda em torno de 1 μm (106 m), razão pela qual essa faixa de radiação é chamada de luz visível. A ordem de grandeza da frequência, em hertz, da luz visível é de:

a) 10-14; b) 10-6; c) 102; 32

d) 108; e) 1014. 8 - (PUCRS) Um fio metálico retilíneo é colocado entre os polos de um ímã e ligado, simultaneamente, a uma fonte de tensão V, como indica a figura a seguir. Nessas circunstâncias, é correto afirmar que a força magnética que atua sobre o fio:

ocorre através de ondas. A partir dessa afirmação, é correto dizer que: a) a onda eletromagnética emitida por um telefone celular viaja à velocidade da luz. b) o alto-falante de uma caixa de som emite uma onda eletromagnética transversal que é detectada pelo ouvido humano e interpretada como música pelo cérebro. c) as ondas do mar propagam-se com a mesma velocidade com que as ondas sonoras se propagam no ar. d) ondas sonoras nunca sofrem o fenômeno da difração, pois isso é uma característica apenas da luz visível. e) no vácuo, as ondas sonoras se propagam com uma velocidade maior do que se propagam na água. 11 -

a) é nula, pois a corrente no fio gera um campo magnético que anula o efeito do ímã sobre ele. b) é nula, pois o campo elétrico no fio é perpendicular às linhas de indução do ímã. c) tem direção paralela às linhas de indução magnética, e o mesmo sentido dessas linhas. d) tem direção perpendicular à superfície desta página, e sentido voltado para dentro dela. e) tem a direção e o sentido da corrente no fio. 9 - (PUCRS) Ondas eletromagnéticas são caracterizadas por suas frequências e seus comprimentos de onda. A alternativa que apresenta as ondas em ordem crescente de comprimento de onda é: a) raios gama – luz visível – micro-ondas. b) infravermelho – luz visível – ultravioleta. c) luz visível – infravermelho – ultravioleta. d) ondas de rádio – luz visível – raios X. e) luz visível – ultravioleta – raios gama. 10 - (PUCRS) Sabe-se que uma forma de propagação de energia em diferentes meios

Na figura, representa-se um imã permanente em forma de barra, onde estão indicados seus polos. Se o imã for dividido em três partes A, B e C, pode-se então afirmar que: a) a parte “A” terá dois polos sul, pois sua extremidade direita está muito próxima do polo sul original. b) a parte “B” terá dois polos Sul, pois as suas duas extremidades estão muito próximas do polo sul do imã original. c) a parte “C” terá somente o polo Norte à direita, pois a sua extremidade esquerda está muito distante do polo Norte do imã original. d) a parte “B” não terá polos, pois as suas extremidades estão distantes dos polos do imã original. e) cada uma das partes constituirá um imã independente com dois polos opostos. 12 - Considere as afirmações a seguir, a respeito de ímãs. I. Convencionou-se que o polo norte de um ímã é aquela extremidade que, quando o ímã pode girar livremente, aponta para o norte geográfico da Terra. 33

II. Polos magnéticos de mesmo nome se repelem e polos magnéticos de nomes contrários se atraem. III. Quando se quebra, ao meio, um ímã em forma de barra, obtém-se dois novos ímãs, cada um com apenas um polo magnético. Está(ão) correta(s): a) apenas I. b) apenas II. c) apenas III. d) apenas I e II. e) apenas II e III. 13 - Quando uma barra de material ferromagnético é magnetizada, são: a) acrescentados elétrons à barra. b) retirados elétrons da barra. c) acrescentados imãs e elementares à barra. d) retirados imãs elementares da barra. e) ordenados os imãs elementares da barra.

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ANEXO 1

https://www.pinterest.com.au/pin/806003664530692560/

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ANEXO 2

https://www.thinglink.com/scene/658001691748073473

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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ELETROMAGNETISMO – disponível em: http://www.seja-ead.com.br/1-ensino-fundamental/avaead-ef/9-ano/04-cc/aula-ead/45-48.pdf, acesso em 12/07/2018. Física – CEESVO – Módulo 12, disponível em: https://jucienebertoldo.files.wordpress.com/2014/02/fisica2.pdf, acesso em 10/07/2018. FÍSICA ELETRODINÂMICA – disponível em: http://www.cursoexpoente.com.br/wpcontent/uploads/2016/06/Eletrodin%C3%A2mica.pdf, acesso em 12/07/2018. FUNDAMENTOS DE ELETROMAGNETISMO - Versão 3.3 – 01 de agosto, 2007. Disponível em: https://wiki.ifsc.edu.br/mediawiki/images/8/8e/Apostila_Eletromagnetismo_CEFET.pdf, acesso em 13/07/2018. FUNDAMENTOS DE ELETROMAGNETISMO - Versão 3.2 – 29 de novembro, 2005. Disponível em: https://intranet.ctism.ufsm.br/gsec/Apostilas/Eletromagnetismo.pdf, acesso em 12/07/2018. GASPAR, A. Física. 1. ed. São Paulo: Ática. 2002. v. 3. Moura, Cássio Stein. Física para o ensino médio: Gravitação, Eletromagnetismo e Física Moderna – Porto Alegre: EDIPUCRS, 2011. IMAGEM DA CAPA – Disponível em: http://jesusensinamento.blogspot.com/2014/06/e-bomb-umaarma-eletromagnetica-e-bomb.html, acesso em 02/08/2018.

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