Apostila Curso de Física 3Ano Módulo 02 Energia Potencial

8/14/2019 Apostila Curso de Fsica 3Ano Mdulo 02 Energia Potencial

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COLGIO ESTADUAL NILSON SOCORRO - 2007 3 AnoCURSO DE FSICA Mdulo 2

NDICECORRENTE ELTRICA........................................................................................................2

Introduo......................................................................................................................2Movimento ordenado.....................................................................................................2Sentido convencional da corrente eltrica....................................................................2Intensidade Medida de corrente eltrica....................................................................3Exerccios de classe......................................................................................................3Atividades para casa.....................................................................................................4

ENERGIA E POTNCIA ELTRICA.....................................................................................5Introduo......................................................................................................................5Energia e potncia eltrica............................................................................................5Exerccios de classe......................................................................................................6Atividades para casa.....................................................................................................7

BIBLIOGRAFIA.....................................................................................................................8

Elaborado por : Wagner CardosoData: Fevereiro / 2007

Verso 1.0


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COLGIO ESTADUAL NILSON SOCORRO - 2006 3 AnoFSICA: CORRENTE ELTRICA Mdulo 2

CORRENTE ELTRICAIntroduoFios transversais, fios paralelos. Uma imensido de fios corta o ar das grandes cidades,

levando energia eltrica a quase todos os lugares. Como num passe de mgica, aperta-se umsimples dispositivo e ... a luz aparece. fcil imaginar os problemas que a interrupo do fornecimento de energia eltrica ocasionalnuma grande cidade no trnsito, no funcionamento das indstrias e comrcios, em nossacasa.Compreender a parafernlia de fios condutores e aparelhos eltricos criados pelo ser humano, em parte, objeto da Eletrodinmica , que estuda as cargas eltricas em movimento.

Movimento ordenadoA explicao de como os fios metlicos fazem funcionar os aparelhos est na estrutura damatria. Como voc sabe, os eltrons das ltimas camadas dos metais esto fracamenteligados a seu ncleo atmico, podendo locomover-se pelo material. Quando esse movimento ordenado , cria-se uma corrente eltrica . Em condies normais, no metal o movimento doseltrons desordenado. O elemento bsico da corrente eltrica o portador de carga eltrica:nos slidos so os eltrons e nos lquidos e gases, os ons positivos e negativos.Ento, como estabelecer nesse material uma corrente eltrica, que exige movimento ordenadode eltrons? Para isso preciso que haja uma diferena de potencial entre os pontos do metal,o que pode ser conseguido com um bipolo, dispositivo que apresenta terminais com um plopositivo e outro negativo, como uma pilha ou bateria.

Sentido convencional da corrente eltricaSabemos que no interior dos fios que conduzem corrente eltrica fluem eltronsordenadamente. No entanto, os cientistas convencionaram que a corrente eltrica ummovimento ordenado de cargas positivas que se deslocam em sentido contrrio aoda corrente real.

A corrente eltrica formada por cargas positivas denominada corrente convencional , que a que ser adotada a partir daqui.Existem dois tipos de corrente eltrica:

Corrente Contnua (CC), ou seja, a corrente eltrica acontece somente num sentido. Corrente Alternada (CA), a corrente eltrica acontece nos dois sentidos periodicamente

Em quase todo o mundo, a distribuio da eletricidade feita por CA. A CC pode ser fornecidapor pilhas comuns e baterias.Existe um dispositivo, denominado retificador , que transforma uma corrente alternada emcorrente contnua.

"Lembre-se de que os vencedores fazem aquilo que os perdedores no querem fazer." (H. Jackson Brown Jr)

Professor Wagner Cardoso 2


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Intensidade Medida de corrente eltricaA intensidade de corrente eltrica mede a quantidade de carga que atravessa a seco reta docondutor na unidade de tempo considerada.

i= qt No SI, a unidade de medida da intensidade de corrente eltrica coulomb por segundo,denominada ampre (A) .Os submltiplos mais utilizados so:

miliampre: 1mA = 10 3 A

microampre: 1 A = 10 6 A

Exerccios de classe1. Sobre corrente eltrica, resolva:

a) Determine a intensidade da corrente eltrica num fio condutor, sabendo que em 5suma carga de 60C atravessa uma seco reta desse fio. Dado: e = 1,6 10 19 C (carga

do eltron).b) Quantos eltrons atravessaram a seco reta do fio nesse intervalo de tempo?

2. Em um chuveiro com a chave ligada na posio inverno passa por segundo, na secotransversal da resistncia por onde circula a gua, 12,5 x 10 19 eltrons. Determine aintensidade da corrente eltrica na resistncia, sabendo que o valor absoluto da carga doeltron e= 1,6 10 19 C

3. O grfico d informaes sobre a intensidade da corrente eltrica que percorre um fiometlico durante o intervalo de tempocorrespondente a t 0= 0 e t = 10s . Determine, emcoulombs, a intensidade da carga eltrica queatravessou uma seco reta do condutor nesseintervalo de tempo.



Voc sabia?A velocidade escalar dos eltrons num fio condutor bem pequena. Por exemplo, num fio decobre de 0,8 cm de raio, a velocidade de uma corrente eltrica de 10 A deaproximadamente 3,8 cm/s.Mas os efeitos da corrente eltrica ocorrem quase instantaneamente por causa da velocidadedo campo eltrico, que praticamente igual velocidade da luz.


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Atividades para casa

1) O que ocorre no interior dos fios metlicos que lhes d o poder de tornar a noite claracomo o dia?

2) O que significa corrente real e corrente convencional?

3) Qual a diferena entre corrente contnua e corrente alternada?

4) Sendo a velocidade dos eltrons num fio condutor muito pequena, como se explica que, aose acionar um interruptor de luz, as lmpadas se acendam quase instantaneamente?

5) Determine a intensidade da corrente eltrica que atravessa um fio sabendo que uma cargade 32 C atravessa em 4 s uma seco reta desse fio.

6) Sabendo que 1200 eltrons atravessam por segundo a seco reta de um condutor e que acarga elementar tem intensidade e = 1,6 10 19 C , calcule a intensidade da correnteeltrica nesse condutor.

7) (UFS-SE) Se uma seco transversal de um condutor atravessada em 10 s por umaquantidade de carga igual a 5 C, a corrente eltrica nesse condutor, em ampres, de:a) 50b) 10c) 5d) 1e) 0,5

8. O grfico d informaes sobre a corrente eltrica que percorre um fio metlico durante ointervalo de tempo correspondente a t 0= 0s e t = 20s . Determine, em coulombs, aintensidade da carga eltrica que atravessa umaseco reta do condutor nesse intervalo.




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COLGIO ESTADUAL NILSON SOCORRO - 2006 3 AnoFSICA: ENERGIA E POTNCIA ELTRICA Mdulo 2

ENERGIA E POTNCIA ELTRICAIntroduoO que garante a ddp necessria manuteno da corrente eltrica?

As fontes eltricas so fundamentais na compreenso da Eletrodinmica, pois so elas quegarantem a ddp necessria manuteno da corrente eltrica. Exemplos de fontes eltricas:pilhas, baterias e usinas hidreltricas.

Energia e potncia eltricaAo se movimentar pelo condutor, os portadores de carga transportam a energia que recebemdo gerador. Conforme o tipo de utilizao, essa energia vai se transformando em trmica,luminosa, qumica, etc.Por exemplo, num circuito eltrico no qual est inserida uma lmpada, a corrente eltrica aoatravessar o filamento da lmpada, a energia eltrica transformada em energia luminosa etrmica.O trabalho realizado pela fora eltrica sobre os portadores de carga q que semovimentam atravs do filamento = qU .

Como o intervalo de tempo utilizado t , a potncia eltrica desenvolvida no processo :

P =t P = qU

t

como qt

= i , temos: P = Ui

Costuma-se indicar nos aparelhos eltricos a potncia que eles consomem e a ddp sob a qualesse consumo ocorre. Esses valores so denominados valores nominais .O trabalho = qU corresponde energia eltrica (E) consumida pela lmpada:

E = qU

Como o consumo ocorre em um intervalo de tempo t , temos: E = P t No SI, a unidade de energia o joule (J), a de potncia o watt (W) e a de intervalo detempo, o segundo (s).Como o joule uma unidade muito pequena, utiliza-se frequentemente o quilowatt-hora(kWh), que a unidade utilizada nas contas de consumo de energia eltrica enviada aosconsumidores.




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Exerccios de classe

1. As companhias de eletricidade geralmente usam medidores calibrados em quilowatt-hora(kWh). Um kWh representa o trabalho realizado por uma mquina desenvolvendo potnciaigual a 1 kW durante 1 h. Numa conta mensal de energia eltrica de uma residncia comquatro moradores, lem-se, entre outros, os seguintes valores:

Consumo (kWh) Total a pagar (R$)

300 75,00

Cada morador toma um banho dirio (um de cada vez) num chuveiro eltrico de 3 kW. Secada banho tem durao de 5 min, calcule o custo final de um ms (30 dias) da energiaconsumida pelo chuveiro.

2. (UEL-PR) A corrente eltrica em um soldador eltrico 5,0 A quando submetido a umadiferena de potencial de 100 V. A potncia dissipada por esse soldador, em watts, :a) 1,110b) 2,2 10c) 1,1 10 2

d) 5,5 10 2

e) 2,8 103

3. (UFMG) A conta de luz apresentada pela companhia de energia eltrica a uma residnciade cinco pessoas, referente a um perodo de 30 dias, indicou um consumo de 300 kWh. Apotncia mdia utilizada por pessoa, nesse perodo, foi de:a) 6 Wb) 13 Wc) 60 Wd) 83 We) 100 W




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Atividades para casa1. O que consome mais energia eltrica: um banho de 30 min em um chuveiro eltrico de

potncia 5000 W ou uma lmpada de 60 W que permanece ligada durante 24 h? Justifique.

2. (UFPE) Um raio produzido a partir de um ponto da atmosfera que est num potencial de18 MV em relao Terra. A intensidade da descarga de 200 kA e tem durao de 1 ms.O consumo mdio da residncia do professor Pardal em um ms de 125 kWh. Se aenergia liberada por um raio, como descrito acima, pudesse ser armazenada de forma til,quantas residncias iguais s do professor Pardal poderiam ser abastecidas no perodo deum ms?

3. (Unicamp-SP) Uma loja teve sua fachada decorada com 3000 lmpadas de 0,5 W cadapara o Natal. Essas lmpadas so do tipo pisca-pisca e ficam apagadas 75% do tempo.a) Qual a potncia total dissipada se 30% das lmpadas estiverem acesas

simultaneamente?

b) Qual a energia gasta (em kWh) com essa decorao ligada das 20 horas at as 24horas?

c) Considerando que o kWh custa R$ 0,08, qual seria o gasto da loja durante 30 dias?

4. Preocupado em economizar energia eltrica em sua residncia, um jovem quer determinarqual o consumo relativo utilizao, durante o ms, da mquina de lavar roupa. Percebeuque os ciclos de lavagem duram 30 min e que a mquina utilizada durante 12 dias noms. Sabendo que o manual do fabricante informa que essa mquina tem potncia de450 W, qual foi o consumo encontrado em kWh?




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BIBLIOGRAFIAParan. Fsica Srie Novo ensino Mdio. Vol. nico 6 edio. Editora tica, 2004Wilson Carron. Fsica Coleo Base. Vol. nico 2 edio. Editora Moderna, 2004Sampaio & Calada. Fsica. Vol. nico.Editora Atual, 2003



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