apostila de Fisica 3Ano.pdf

5/24/2018 apostila de Fisica 3Ano.pdf

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A Eletricidade est dividida em: eletrodinmica;eletrosttica; magnetismo e eletromagnetismo.Eletrodinmica:estuda a corrente eltrica e os seusefeitos.Eletrosttica:Estuda as interaes das cargas eltricasem repouso.Magnetismo e Eletromagnetismo: estudam os ims e

suas relaes com a eletrodinmica.

Conceitos BsicostomoAtualmente, conhecemos bastante sobre a

composio da matria. Ela formada de pequenaspartculas, os tomos. Cada tomo, por sua vez, constitudo de partculas ainda menores.

No ncleo: os prtons e os nutrons; Na eletrosfera: os eltrons.

Embora tenham sido considerados como ostijolos fundamentais da matria, hoje tem-seconhecimento da existncia de partculas menores queformam os prtons e os nutrons, como os quarks up edown, por exemplo.

tomo: tamanho 10-10 mNcleo: tamanho 5. 10-15m

Para a eletricidade nos interessamprincipalmente os eltrons e prtons, que so dotadas decarga eltrica.Os prtons e os eltrons, bem como outros corpos quecontenham carga eltrica diferente de zero, soexemplos de portadores de carga em algumacircunstncia. Os nutrons no possuem carga eltrica.

Outra maneira de compreender o termo carga eltrica:

Stephen Gray sugeriu em 1731, a existncia defludos eltricos que dariam matria as caractersticaseltricas.

Alguns anos mais tarde Benjamin Franklinreformulou a teoria dos fludos prevendo a existncia desomente um tipo de fludo que poderia causar doisefeitos.

Para ele a eletrizao de um corpo ocorria porfalta ou excesso desse fludo.

O excessodesse fludo daria ao corpo a propriedade daeletricidade vtrea, chamada de eletricidade positiva(+),e, a faltado fludo causaria a eletricidade resinosa,denominada eletricidade negativa (-).

Hoje, sabemos que os eltrons possuem carganegativae os prtons carga eltrica positivae que so

os eltrons apenas que podem se movimentar. Portanto um corpo que apresentar falta de

eltrons ter carga eltrica positiva.

E um corpo que estiver com excesso de eltronster carga eltrica negativa.

Portanto Benjamin Franklin estava parcialmenteerrado, porm em estudo de corrente eltrica, ainda seusa algumas denominaes utilizadas por ele.

Princpio da Eletrosttica

Das experincias de Du Fay , originou-se o chamadoprincpio da eletrosttica da atrao e repulso.

"Cargas eltricas de mesmo sinal se repelem e de sinaiscontrrios se atraem."

Corpo neutro N prtons = N eltrons

Corpo positivo O corpo perdeu eltrons

Corpo negativo O corpo ganhou eltrons

a grandeza fsica que expressa o nmero de eltronsa mais ou a menos em relao ao nmero de prtonsque determinado corpo possui.


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2Prtons e nutrons esto fortemente ligados ao ncleodos tomos. J os eltrons podem ser facilmentetransferidos de um corpo para outro por um processochamado ELETRIZAO. Para isso necessrio fazercom que o nmero de eltrons se torne diferente donmero de prtons.

Atividades01) A figura representa trs esferas metlicas idnticasA, B e C, todas elas carregadas com o mesmo valor decarga eltrica, podendo apenas os sinais das cargasserem diferentes.

Pode-se afirmar que as esferas:

a) A, B e C possuem cargas de mesmo sinal.b) B e C possuem cargas de mesmo sinal e A possui

carga de sinal diferente.

c) A e B possuem cargas de mesmo sinal e C possui


d) A, B e C possuem cargas de sinais diferentes.

e) A e C possuem cargas de mesmo sinal e B possui


2)Um professor mostra uma situao em que duasesferas metlicas idnticas esto suspensas por fiosisolantes. As esferas se aproximam uma da outra, comoindicado na figura:

Trs estudantes fizeram os seguintes comentrios

sobre essa situao:

Ceclia: uma esfera tem carga positiva, e a outra estneutra;

Helosa: uma esfera tem carga negativa, e a outra temcarga positiva;

Rodrigo: uma esfera tem carga negativa, e a outra est

neutra.

Assinale a alternativa CORRETA:

a) Apenas Helosa fez um comentrio pertinente.

b) Apenas Ceclia e Rodrigo fizeramcomentrios pertinentes.

c) Apenas Helosa e Rodrigo fizeramcomentrios pertinentes.

d) Nenhum dos estudantes fez umcomentrio pertinente.

Todos os estudantes fizeramcomentrios pertinentes.

03) Um corpo eletricamenteNEUTRO:

a) no existe, pois todos os corpos

tm cargas.b) no existe, pois somente umconjunto de corpos pode ser neutro.

c) um corpo com o mesmo nmero de cargaspositivas e negativas.

d) um corpo que no tem cargas positivas nem

negativas.

e) um corpo que no faz mal a ningum.

04) Sobre os ncleos atmicos e seus constituintes, sofeitas quatro afirmativas.

I. Os ncleos atmicos so constitudos por prtons,nutrons e eltrons.

II. O prton uma partcula idntica ao eltron, apenaso sinal da carga eltrica diferente.

III. Nos ncleos atmicos est concentrada quase toda amassa do tomo.

IV. As foras nucleares so as responsveis por manterunidas as partculas que compem os ncleos atmicos.

Quais afirmativas esto CORRETAS?a) apenas II

b) apenas I e III

c) apenas III e IV

d) apenas I , II e IV

e) I , II , III e IV

05) Eletrizaes ocorrem naturalmente no nossocotidiano. Um exemplo disso o fato de algumas vezeslevarmos pequenos choques eltricos ao encostarmosnos automveis. Tais choques so devidos ao fato dosautomveis estarem eletricamente carregados. Sobre anatureza dos corpos (eletrizados ou neutros), considereas

afirmativas a seguir e assinale V ou F

importantevoc saber queCORPOSNEUTROS sosempreATRADOS porCORPOSCARREGADOS,poisocorre aPOLARIZAO(separao decargas) noscorposdescarregados:


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3I. Se um corpo est eletrizado, ento o nmero de cargaseltricas negativas e positivas no o mesmo.

II. Se um corpo tem cargas eltricas, ento ele esteletrizado.

Um corpo neutro aquele que no tem cargas eltricas.

06) conhecido que "cargas eltricas de mesmo sinal

se repelem e cargas eltricas de sinais contrrios seatraem." Dispe-se de quatro pequenas

esferas metlicas A, B, C e D. Verifica-se que Arepele B, que A atrai C, que C repele D e que D estcarregada positivamente. Pode-se concluir

que:

a) C est carregada negativamente.

b) A e C tm cargas de mesmo sinal.

c) A e B esto carregadas positivamente.

d) B tem carga negativa.

A e D se repelem.

07) A matria, em seu estado normal, no manifestapropriedades eltricas. No atual estgio deconhecimentos da estrutura atmica, isso nos permiteconcluir que a matria:

a) constituda somente de nutrons.

b) possui maior nmero de nutrons que de

prtons.

c) possui quantidades iguais de prtons e eltrons.

d) constituda somente de prtons.

constituda somente de eltrons.

08) Cace as 8 palavras relacionadas com a eletricidade

Medida de Carga Eltrica

O valor da carga do eltron igual ao valor da carga doprton (apenas o sinal diferente). Esta carga a menor

carga encontrada livre na Natureza e chamada deCARGA ELEMENTAR. No Sistema Internacional deUnidades (SI) seu valor dado por :

A carga eltrica total de um corpo sempre um nmerointeiro de vezes o valor da carga elementar:

n: corresponde ao nmero de eltrons em falta ouexcesso

Para Saber mais!!! muito comum usarmos em eletricidade osmltiplos e submltiplos das unidades demedida. Veja:


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4Atividades I

1)Na eletrosfera de um tomo de magnsio temos 12eltrons. Qual a carga eltrica de sua eletrosfera?

2)Na eletrosfera de um tomo de nitrognio temos 10eltrons. Qual a carga eltrica de sua eletrosfera?

3)Um corpo tem uma carga igual a -32. C. Quantos

eltrons h em excesso nele?4) dado um corpo eletrizado com carga + 6,4..

Determine o nmero de eltrons em falta no corpo.5)Quantos eltrons em excesso tm um corpo

eletrizado com carga de -16.10-9 C?6)Qual o erro na afirmao: "Uma caneta considerada

neutra eletricamente, pois no possui nem cargaspositivas nem cargas negativas"?

7)Que tipo de carga eltrica se movimenta em um fiometlico?

8)Em que condies tm atrao entre duas cargas

eltricas? E em que condies elas se repelem?9)Qual a carga de um tomo que apresenta um excessode 8 eltrons ?10)Quantos eltrons devem ser retirados de um corpopara que este fique eletrizado com carga correspondentea 2 Coulomb11) Um corpo tem carga positiva igual a 32nC. Quantoseltrons foram retirados dele?12) A unidade SI de carga eltrica denominada:A - ( ) newton; B - ( ) ampre;C - ( ) coulomb; D - ( ) volt;13) Cargas eltricas de mesmo sinal se repelem e cargas

de sinais contrrios se atraem. Com base nessa lei, sefizermos as seguintes proposies:I- Um prton atrai um eltronII- Um prton atrai um prtonIII-Um prton atrai um nutronIV- Um prton repele um prtonV- Um prton repele um eltronPodemos dizer:a)apenas II e V esto corretasb) apenas II e III esto corretasc) apenas I e III esto corretasd) apenas I e IV esto corretas

e) apenas IV e V esto corretas

Atividades II

1)Quantos eltrons formam uma carga igual a 1C?

2) As gotculas formadas quando se pressiona umavlvula de spray podem apresentar carga eltrica.Determine a carga de uma gotcula que apresenta:a)20 eltrons em falta b)8 eltrons em excesso

3)Qual o valor da menor carga eltrica, em mdulo,possvel?

4)O tomo de hidrognio possui um prton e um eltron.Se ele perder o eltron, adquire qual valor de cargaeltrica?

5)Some as corretas:01)A unidade no SI de carga eltrica o Coulomb.02)A carga eltrica elementar vale -1,6.10-19C.04) A partcula nutron portadora de carga eltrica de1,6.10-19C

6)As chamadas partculas so constitudas do ncleodo tomo de hlio. Se o tomo de hlio possui 2 prtonse 2 eltrons, a carga eltrica de uma partcula vale:

7)Quantos eltrons um corpo deve perder para adquirir acarga eltrica de 80C?

8)Atrita-se um basto de vidro com um pano de l. A lretira 2.1012eltrons do vidro. A carga eltrica adquiridapela l devido a esse atrito :

9)Determine, em Coulombs,, a quantidade de carga

eltrica total do carro.

10) Qual a carga eltrica total da camisa?

Conservao das cargas eltricasEm um sistema isolado a quantidade de carga eltricapermanece constante. Mesmo ocorrendo um fenmenoqualquer, por exemplo uma reao qumica ou nuclear, asoma da quantidade de carga eltrica a mesma antes edepois do fenmeno:


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5: sigma e significa S que quer dizer SOMA

Atividades

Elabore as resolues nocaderno, referente a pgina29 do Livro Didtico1 ao

6Elabore as resolues do itemElabore em Casa dapgina 29 do LivroDidtico 1 ao 5No seu caderno

Processos de Eletrizao

Ao atritarmos dois corpos de materiaisdiferentes, pode acontecer de um retirar eltron do outro.

Se isto acontecer um corpo ir ceder eltron parao outro, que estar recebendo, portanto cada corpo irficar com cargas de sinais diferentes devido a umreceber eltron e o outro ceder.

Porm o valor (em mdulo) das cargas ser igualpara os dois corpos.

Perder eltrons o tomo cujos eltrons daltima camada esto menos fortemente ligados ao seuncleo em relao aos tomos que compe o outromaterial.

ExemploA eletrizao por atrito ocorrequando esfregamos uma folha depapel em uma rgua de plstico.Inicialmente tanto o papel comoo plstico esto neutros, ou seja,possuem a mesma quantidade de carga positiva enegativa. Com o atrito ocorre transferncia de eltronsde um corpo para outro. O papel perde eltrons e ficaeletrizado comcarga positiva. Oplstico ganha

eltrons e ficaeletrizado comcarga negativa:

Na Eletrizao por Atrito, os corpos ficam carregadoscom: CARGAS DE MESMO VALOR (MDULO) e CARGAS DE SINAIS CONTRRIOS.

Este fato uma consequncia do Princpio daConservao das Cargas Eltricas.

Eletrizao por Contato

A eletrizao por CONTATO ou CONDUO consisteem encostar um objeto j eletrizado 1 em um outro,eletricamente neutro 2.

Durante o contato as cargas iro se redistribuir entre osdois objetos, eletrizando o corpo neutro com cargas deMESMO SINAL do eletrizado.

Se os corpos forem iguais, aps a separao eles ficaroeletrizados com a MESMA CARGA (mesmo valor emesmo sinal).

Contato Simultneo: h contato entre trs ou maiscorpos simultaneamente.

Contato Sucessivo: h contato sucessivo entre trs oumais corpos, colocando-se primeiramente o contato entredois corpos e sucessivamente com os outros corpos.

Eletrizao por Induo

No processo deINDUO, a eletrizaode um condutor neutroocorre por simplesaproximao de um corpoeletrizado, SEM QUE


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6HAJA CONTATO ENTRE ELES. As cargas do objetoneutro (induzido) so separadas (polarizadas) pelaaproximao do corpo eletrizado (indutor), ficando ascargas de mesmo sinal do indutor o mais distantepossvel dele.

Para manter o objeto

induzido eletrizado, mesmoaps o afastamento doindutor, devemos ligar o ladomais distante Terra. Ao seligar um condutor eletrizado Terra, ele se descarrega dolado da ligao, oaterramento:

Ao se desfazer o aterramento o corpo induzido ficaeletrizado com CARGA DE SINAL CONTRRIO do indutor:

Atividades I

1) Um canudinho se eletriza por atrito devido perda ou ganho de:a) prtons.b) ons positivos.c) nutrons.d)eltrons.

2) Quando h separao de cargas num corpo neutrodevido proximidade de um corpo eletrizado, estocorrendo:

a) magnetizao.b) eletrizao por atrito.c) eletrizao por contato.d)o fenmeno da induo.

3) Suponha um corpo A eletrizado por atrito contra umcorpo B. Pode-se dizer que:a) somente o corpo A se eletriza.b) somente o corpo B se eletriza.c) os dois corpos se eletrizam com cargas de mesmosinal.d) os dois corpos se eletrizam com cargas de sinaiscontrrios.

4) Na eletrizao por induo:a) ocorre passagem de cargas do indutor para o

induzido.b) ocorre passagem de cargas do induzido para oindutor.c) a passagem de cargas depender do sinal decarga do indutor.d) ocorre separao de cargas no induzido, devido

presena do indutor.

5) Os corpos eletrizados por atrito, contato einduo ficam carregados respectivamente comcargas de sinais:a) iguais, iguais e contrrios.b) contrrios, contrrios e iguais.

c) contrrios, iguais e iguais.d)contrrios, iguais e contrrios.

6) Com relao a eletrizao por atrito e por contato,some as afirmaes corretas:01)Na eletrizao por atrito, as cargas adquiridas peloscorpos so de mesmo sinal02) Na eletrizao por atrito, os corpos adquirem cargaseltricas de sinais contrrios04)Dois corpos neutros ao serem atritados, adquiremcargas eltricas de mesmo mdulo08)Dois corpos neutros, ao serem atritados adquirem

cargas eltricas de mdulos diferentes16)Na eletrizao por contato, no final os corposadquirem cargas eltricas de mesmo sinal32) Na eletrizao por contato, no final os corposadquirem cargas eltricas de mesmo mdulo.

7)Uma esfera metlica A eletricamente neutra postaem contato com uma outra esfera igual e carregada 4Q.Depois, a esfera A posta em contato com outra esferaigual e carregada com carga 2Q. Qual foi a carga finalda esfera A, depois de entrar em contato com a segundaesfera carregada?

5Q b)4Q c) 3Q d)2Q e)Q

8)Dispe-se de trs esferas metlicas idnticas eisoladas, uma da outra. Duas delas. A e B estodescarregadas, enquanto que a esfera C contm umacarga eltrica Q. Faz-se a esfera C tocar primeiro aesfera A e depois a esfera B. No final desseprocedimento qual a carga eltrica das esfera A, B e C?

a)Q/2; Q/2; NULAb)Q/4; Q/4; Q/2c)Q; NULA; NULAd)Q/2; Q/4; Q/4e)Q/3; Q/3; Q/3

9)Dispe-se de quatro esferas metlicas idnticas eisoladas uma da outra. Trs delas, A, B e C, estodescarregadas, enquanto que a quarta esfera D contmcarga negativa Q. Faz-se a esfera D tocar,sucessivamente, as esferas A,B e C.A carga eltrica de D, no final, ser:

10)Quando se faz o contato entre duas esferas metlicas


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7idnticas, elas repartem igualmente. Entre si suas cargaseltricas. Na figura, esto representadas duas esferasmetlicas idnticas 1 e 2, com cargas eltricasQ1= +6nC e Q2= -2nC.Fazendo-se o contato entre elas, qual ser a cargaeltrica final de cada uma?

Livro DidticoPgina 34 e 35Elabore as resolues 1 ao 6Elabore em casa 1 ao 6

Atividades II

1) Caminhestanque andam com uma correntearrastando pelo cho para:a)produzir cargas eltricas por atrito;b)descarregar a eletricidade que aparece na superfciedo caminho.devido ao atrito do arc) Evitar excesso de velocidade .d) Carregar suas baterias.e) Se eletrizar por contato.

2) Nos processos de eletrizao por atrito e por contato,podemos dizer que se transferem de um corpo para ooutro:a)eltrons b)prtons c)prtons e eltronsd)nutrons e)eltrons e nutrons

5) Um basto isolante e atritado com tecido eambos ficam eletrizados. correto afirmar q obasto pode ter:?a)ganho prtons e o tecido ganho eltrons.b)perdido eltrons e o tecido ganho prtons.c)perdido prtons e o tecido ganho eltrons.d)perdido eltrons e o tecido ganho eltrons.e)perdido prtons e o tecido ganho prtons.

6) Uma esfera de alumnio possui carga eltrica Q. Umasegunda esfera de alumnio, idntica a primeira, estandoeletricamente neutra, e encostada a ela. A cargaadquirida por essa segunda esfera foi:

a) 8Q

b) 4Q

c) 2Q

d) Q e) 2Q

7)Duas esferas idnticas de alumnio esto eletrizadascom cargas eltricas Q1= -3nC e Q2= +7nC. Feito umcontato entre elas, qual foi a carga eltrica resultante emcada uma delas? Observao: 1 nC = 10-9C

8) Um professor mostra uma situao em que duasesferas metlicas idnticas esto suspensas por fiosisolantes. As esferas aproximam-se uma da outra, comoindicado na figura: Trs estudantes fizeram os seguintescomentrios sobre essa situao:a) Uma esfera tem carga positiva e a outra esta neutrab) Uma esfera tem carga negativa e a outra tem cargapositivac) Uma esfera tem carga negativa e a outra esta neutraDos comentrios feitos pelos estudantes, quais sofisicamente possveis?


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8

10) Um corpo A com carga de 8 C colocada emcontato com um corpo B inicialmente neutro. Emseguida so afastados um do outro. Sabendo-se que acarga de B aps o contato 5 C. Qual a carga final docorpo A.

11)Dois condutores idnticos A e B so inicialmenteeletrizados com quantidades de cargas QA= 2,4 C e

QB= 4,8 C. Em seguida ambos so postos em contato.Qual a quantidade de carga de cada um aps o contato?

Fora Eltrica

J vimos que entre cargas eltricas se manifestam forasde atrao ou repulso, dependendo de sua natureza.Agora vamos determinar a intensidade dessas foras.

Considere dois corpos eletrizados com cargaseltricas q1 e q2. Se suas dimenses forem desprezveis

em relao s distncias que os separam, denominamosde cargaspuntiformes.

No final do sculo XVIII, Charles AugustinCoulomb, depois de realizar vrios experimentos comcargas eltricas de mesma natureza, concluiu que tantoq1 como q2 esto sujeitas ao de uma fora repulsiva

cuja intensidade F inversamente proporcional aoquadrado da distncia d que as separa. Pela lei de ao ereao, as foras que atuam sobre ambas as cargas sode mesmo mdulo, mesma direo e sentidos opostos.

Posteriormente Coulomb concluiu tambm que aintensidade da fora era diretamente proporcional aoproduto do mdulo das cargas q

1e q

2.

Assim:

k a constante de proporcionalidade constanteeletrosttica, seu valor depende do meio em que ascargas esto inseridas, no vcuo seu valor k= 9 . 109N.m2/ C2

Exemplo

Duas cargas eltricas puntiformes q1=4C e q2= 6 C,esto colocadas no vcuo a uma distncia de 60cm umada outra. Qual o mdulo da fora de atrao entre elas?ResoluoDados:d= 60 cm = 60.10-2m = 6.10-1mk= 9.109 Nm2/C2

q1= 4C = 4.10-6C

q2= -6 C= -6.10-6C

Ou F = 0,6 N

221.

d

qqkF =

221.

d

qqkF=

( )2166

9

10.6

10.6.10.4.10.9

=F

2

3

10.36

10.216

=F

NF 110.6 =


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9Atividades I

1)Duas cargas puntiformes q1 = 2 C e q2 = - 4Cesto separadas por uma distncia de 3 cm, no vcuo.Qual a intensidade da fora eltrica que atua nessascargas?

2)Duas partculas de mesmo sinal, possuem valores deq1 = 3mC e q2 = 4mC, separadas no vcuo por umadistncia d= 3m.a)Qual o mdulo da fora de interao eltrica entreessas partculas?b)E se a distncia for reduzida para 0,30m?3) Sabendo que as cargas A e B possuem valoresrespectivamente iguais a - 10 C, 9C, determine a foraeltrica e sua natureza (atrativa ou repulsiva) na situaodada abaixo:

4)Trs cargas so colocadas em linha. Sabendo que suascargas so: QA = - 3 C; QB = - 2 C e QC = + 4 C,determine:(a) a Fora entre A e B;(b) a Fora entre B e C;

5)Duas cargas eltricas de valor 2 C e 8 C encontram-se no vcuo separadas a uma distncia de 4 cm. Qual afora eltrica que age sobre elas ?

6) A que distncia deve ser colocada duas cargaspositivas e iguais a 10 4C, no vcuo para que a foraeltrica de repulso entre elas seja de 10 N.

7)Duas cargas eltricas puntiformes positivas e iguais aQ esto situadas no vcuo a 2 m de distncia. Sabendoque a fora de repulso mtua tem intensidade 0,1N.Calcule Q

Atividades II

Resolver o Elabore as resolues dapgina 40 do livro

didtico 1 ao 6

Todo corpo possui cargas negativas e positivasque geralmente se anulam, resultando em umacarga efetiva nula

Em geral, as partculas eletricamente carregadasque se deslocam na matria so os eltrons. Em

fludos, pode acontecer o deslocamento de onspositivos. Um corpo est eletrizado sempre que tiver sido

alterada a equivalncia entre as quantidades desuas cargas negativas e positivas

Corpos eletrizados com carga de mesmo sinal serepelem e corpos eletrizados com cargas desinais contrrios se atraem

Corpos eletrizados, ao se aproximarem decorpos neutros condutores, modificam adistribuio de carga destes sem, contudoeletriz-los.

A fora de atrao pode aparecer entre doiscorpos eletrizados com cargas de sinais opostosou entre corpos eletrizados e corpos neutros.

A fora de repulso s aparece entre corposeletrizados com cargas mesmo sinal.

Os corpos em geral podem ter maior ou menosfacilidade em conduzir cargas eltricas, sendo,portanto melhores ou piores condutores

Choque a sensao fisiolgica resultante dapassagem de cargas pelo nosso corpo.

A matria e a Ao distncia

J vimos que, as primeiras investigaes realizadassobre os corpos eletrizados permitiram Cinciadesvendar o interior da matria e construir um modelopropondo a existncia das cargas eltricas.

A estrutura dos tomos baseia-se fortemente naidia de cargas eltricas. Nele um ncleo positivo,

constitudo de prtons e nutrons, circundado porcargas negativas, os eltrons. Eltrons e prtons atraem-se por meio de uma fora chamada eltrica, que dependedo valor de suas cargas e da distncia entre eles.

O conceito de fora, empregado com paradescrever as interaes entre objetos na nossa dimenso,torna-se muito complexo para a descrio de tomoscom muitos eltrons.

Pense: Para cada par de eltron existem duasforas eltricas, ou seja, em um tomo de ferro, com 56eltrons, teramos 3080 foras para descrever, excluindo

da as interaes com o ncleo. Caso levssemos essasforas em considerao esse nmero seria muito maior.

Para complicar ainda mais o eltron orbita emvolta do ncleo. Isso implica que a cada instante a foramuda de direo, sempre apontando para o ncleo.


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10Mas voltemos para os tomos mais simples e

pensemos em outra questo: como o eltron percebe apresena dos prtons que esto no ncleo?Lembre-sede que no h um contato fsico real entre essaspartculas e, portanto, a interao transmitida distncia.

O fenmeno de ao distncia foi investigado

por meio de estudo de campo gravitacional. Mas comalgumas especificidades, podem ser aplicadas a todos oscampos de interao.

Campo eltrico

Um corpo de massa m, quando nasproximidades da Terra, atrado devido regio de perturbao que a Terra cria aoredor de si, denominado campo

gravitacional.(figura 1)Assim como a Terra, as cargas eltricas tambmcriam ao seu redor uma regio de perturbaoeletrosttica, denominado campo eltrico.

Campo eltrico existe na regio de partculaseletricamente carregadas, ou seja, cargas eltricas sofontes de campo eltrico. Assim, quando qualquer carga(ou corpo eletrizado) de prova inserida na regio deum campo eltrico, passa a atuar sobre ambas foras(interao) de natureza eltrica.

Consideremos uma carga de prova q, numaregio de espao onde exista campo eltrico gerado por

outra carga. A ao do campo sobre a carga traduzidapela fora F .Definimos o vetor campo eltrico no ponto onde

a carga se encontra pelo quociente entre o vetor e acarga.

A unidade de intensidade do campo eltrico newton/coulomb (N/C).

possvel determinar o campo eltrico num ponto doespao, mesmo sem conhecer ou existir a carga deprova, usando a definio de campo eltrico possveldemonstrar que, num ponto P qualquer, o mdulo campoeltrico gerado por uma carga eltrica puntiforme Q,imersa no vcuo, dado por:

Obs: O campo eltrico no depende da carga de prova(q) para que exista.Depende apenas de Q, da distncia (d) e do meio K

Campo eltrico de uma carga

puntiformeIntensidade

Orientao do campo eltrico

Sabemos que se a carga geradora do campo Q for + ocampo eltrico de afastamento, e se for deaproximao.Mas sabemos tambm que se a carga de prova q for + ocampo eltrico e a fora eltrica tero o mesmo sentido.E se a carga de prova q for o campo eltrico e a foraeltrica tero sentidos opostos.

1)Sobre uma carga eltrica de 2,0 C, colocada em certoponto do espao, age uma fora de intensidade 0,80N.Despreze as aes gravitacionais. A intensidade docampo eltrico nesse ponto :

2) Uma carga pontual Q, positiva, gera no espao umcampo eltrico. Num ponto P, a 0,5m dela, o campo tem

intensidade E=7,2.106

N/C. Sendo o meio vcuo ondeK0=9.109unidades S. I., determine Q.

a)2,0 .10-4C b) 4,0 .10-4C c) 2,0 .10-6C d)4,0 . 10-6C e) 2,0 .10-2C

q

FE

=

Atividades


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113)No interior de um campo eltrico, uma carga de 2Csofre a ao de uma fora de 0,03N. Calcule aintensidade do campo eltrico.

4)Qual a intensidade da fora eltrica aplicada sobreuma partcula com carga 5C no interior de um campoeltrico de 36.105N/C.

5)Suponha que uma impressora a jato de tinta precisaimprimir uma fora de 5,0.10-7N sobre uma gotcula detinta para que ela atinja o papel no ponto desejado. Paraisso, aplica-se um campo eltrico de intensidade 2,5N/C. Calcule a carga eltrica da gotcula.

6)Um carga eltrica puntual positiva, Q=4,5C,encontra-se no ar. Considere um ponto P situado a umadistncia de 30cm de Q.a)Qual a intensidade do campo eltrico criado por Qem P?

b)Se o valor de Q fosse duplicado, quantas vezes maiorse tornaria a intensidade do campo em P ?c)Ento, qual seria o novo valor do campo em P ?

7)Qual o valor do campo eltrico produzido por umacarga eltrica de 6C situada a 30cm de distncia?

8)Devido ao campo eltrico gerado por uma carga Q acarga q = + 2.10-5C fica submetida a uma fora eltricaF = 4.10-2N. Determine o valor do campo eltrico.

9)O corpo eletrizado Q produz num ponto P o campoeltrico, de intensidade 2.105N/C. Calcule a intensidadeda fora produzida numa carga positivaq =4.10-6C colocada em P.

Copiar e resolver os exerccios 1 e 2 do Elaboreas resolues da pgina 47 e 48 do livrodidtico

Copiar e resolver os exerccios 1, 2 ,3, 4 doelabore em casa da pgina 48 do livro didtico

1)Uma carga q = 6C colocada em determinado pontode uma regio do espao, sendo submetido ao deuma fora F = 0,3 N, na direo horizontal para a direita.Determine o vetor campo eltrico nesse ponto.

2)Uma partcula eletrizada com 2.10-6C de carga, ao sercolocada em certo local, sofre uma fora eltrica de 5N.Qual a intensidade do campo eltrico nesse local? Seoutra partcula, de carga 5.10-6C for colocada nomesmo lugar, qual ser a intensidade da fora eltricaque atuar sobre ela?

3)Entre duas lacas paralelas eletrizadas com cargas desinais opostas atua um campo eltrico uniforme demdulo 4.105N/C. Qual o mdulo da fora eltrica queatua sobre uma partcula de carga 2.10-10C colocada emalgum ponto entre as placas?

Linhas de fora do campo eltrico deduas cargas puntiformes

O conceito de linhas de fora foi desenvolvido porFaraday para dar um sentido mais concreto ao conceitode CAMPO ELTRICO. A direo e o sentido docampo eltrico em cada ponto tangente linha de fora

correspondente. A figura abaixo mostra algumas daslinhas, que emergem das cargas positivas e submergemnas cargas negativas. Entretanto, todo o espao preenchido por essas linhas de fora, formando umcontnuo, parecido com o azul ou rosa em torno dascargas.

Corrente Eltrica

verdade que a corrente eltrica faz as pessoas

grudarem-se ao fio?

Todos os msculos dos seres vivos so acionadospor correntes eltricas transmitidas pelos nervos.Quando h choque eltrico, os msculospercorridos pela corrente eltrica contraem-seinvoluntariamente. Se algum simplesmenteencosta a ponta de um dedo em um condutorenergizado e ocorre o choque, os msculos do braoe da mo contraem-se afastando o dedo do fio eacabando com o choque. Se uma pessoa, sem saber

da energizao, segura um fio com a palma da mo,seus dedos contraem-se, agarrando o fio maisfirmemente. O crebro envia mensagem mandandoos msculos soltarem o fio, porm a correnteeltrica externa mais intensa que a que os nervostransmitem e a pessoa no tem controle sobre suamo. Assim, o indivduo fica preso ao fio pelaprpria fora muscular.

Em duplas, discutam quais as providncias quedevem ser tomadas no caso de algum ficar

preso ao fio eltrico. Anote as concluses edepois discutam-na com os colegas.

Atividades 2

Atividades

1) Copiar e resolver os exerccios 1ao 4 do elabore as resolues dapgina 57 do livro didtico.


12/26

12Corrente Eltrica (i)

A corrente eltrica um movimento ordenado decargas elementares.

A corrente eltricapode ser um simples jato departculas no vcuo, como

acontece num cinescpio deTV, em que um feixe deeltrons lanado contra atela. No entanto, na maioria

dos casos, a corrente eltrica no ocorre no vcuo,mas sim no interior de um condutor. Por exemplo,aplicando uma diferena de potencial num fiometlico, surge nele uma corrente eltrica formadapelo movimento ordenado de eltrons.

No se pode dizerque todo movimentode cargas eltricasseja uma correnteeltrica. No fiometlico, porexemplo, mesmo

antes de aplicarmos a diferena de potencial, jexiste movimento de cargas eltricas. Todos oseltrons livres esto em movimento, devido agitao trmica. No entanto, o movimento catico e no h corrente eltrica.

Quando aplicamos a diferena de potencial,

esse movimento catico continua a existir, mas aele se sobrepe um movimento ordenado, de talforma que, em mdia, os eltrons livres do fiopassam a se deslocar ao longo deste. assim que seforma a corrente eltrica.

O smbolo convencional

para representar aintensidade de correnteeltrica (ou seja, aquantidade de carga Qque flui por unidade de

tempo t) o I, original do alemo Intensitt, quesignifica intensidade

lembre-se que Q = n.e

A unidade padro no SI para medida decorrente o ampre (A). 1A = 1C/1s

A corrente eltrica tambm chamadainformalmente de amperagem. Embora seja um termovlido, alguns engenheiros repudiam o seu uso.A carga eltrica pode ser calculada por Q = n.e,como tambm pode ser determinada a partir de umgrfico da intensidade da corrente eltrica (i) emfuno do tempo (t).

Calculando a reaA = i. t, sai que,

Por serem grandezas fsicas, podem ser medidas. Logo aunidade de medida de carga eltrica o mpere (A) e aunidade de medida de tenso o Volt (V).

Sentido da corrente eltricaPara o sentido da corrente temos que diferenciar osentido realdo sentido convencional.(nessa imagem, os plos esto representados de acordocom o sentido real da corrente eltrica)

Por uma questo de conveno, a corrente eltrica indicada em sentido oposto ao movimento real doseltrons.

A explicao a seguinte: o sentidoconvencional da corrente eltrica foi estabelecido como

se as cargas fossem positivas.Ainda por conveno, o seu sentido ser

indicado por uma flecha com a letra i.

Efeitos da corrente eltrica

A corrente eltrica apresenta diversos efeitosdependendo do meio em que se propaga. Os mais

Corrente eltrica a o fluxo de eltrons atravs deum condutor eltrico, geralmente metlico.

t

QI

=

AQN

=


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13comumente utilizados so:

Aquecimento - dissipa calor ao atravessar umcondutor. Esse efeito conhecido como Efeito Joule, utilizado em lmpadas incandescentes, torradeiras,chuveiros eltricos aquecedores, e ferros de passar.

Campo magntico - Em 1819 Oersted descobriuque a corrente eltrica atravessando um fio capaz de

defletir a agulha de uma bssola prxima a esse fio.Luz em lmpadas incandescentes, o filamento aquecido a 2500C e passa a emitir luz. Nasfluorescentes, a corrente eltrica provoca uma descargano gs (argnio e vapor de mercrio). Essa descargaproduz radiao ultravioleta. Quando essa radiaoatinge o p branco (fsforo) depositado na superfcieinterna do tubo ele fluoresce, emitindo luz visvel

Reaes qumicas - bateria e acumuladores deenergia eltrica

Ondas eletromagnticas - s possveltransmitir sinais de rdio, TV e celular, por que as

correntes eltricas que oscilam nas antenas transmissorasproduzem ondas eletromagnticas.

Tenso eltrica (U)

A bateria uma fonte de alimentao com doisplos (gerador eltrico). Um tem carga positiva, outrotem carga negativa. Os eltrons tm carga negativa.Quando um fio conectado a cada um dos plos oseltrons so repelidos pelo plo negativo, e atrados pelopositivo. Isto faz com que eles se movam atravs do fioe formem uma corrente eltrica.

A fora que vem da bateria e faz com que os eltronsse movimentem chamada de fora eletromotriz, outenso, e medida em volts(V)

O gerador eltrico o aparelho que fornece aenergia aos eltrons para que estes se movimentem. ele quem empurra os eltrons. Portanto o gerador oprincipal elemento de um circuito eltrico.

Atividades

Resolver o Elabore as resolues do seu livrodidtico das pginas 95/96

Resolver o Elabore em casa do seu livrodidtico da pgina 96.

Atividades 2

1) Uma carga de 5C gasta 10s para percorrer umfio. Qual o valor da corrente eltrica que atravessaesse fio?

2) Um fio percorrido por uma corrente de 2A.Quantos eltrons atravessam uma seco reta dessefio durante 3s?3) (UFSC) Um fio condutor percorrido por umacorrente eltrica constante de 0,25A . Calcule,, em

Coulomb, a carga que atravessa uma seo retado condutor, num intervalo de 160s.4) Medindo a intensidade de uma corrente eltricacom um ampermetro obteve-se o valor de i = 2A.Determine:a)a carga transportada por essa corrente em 10sb)o nmero de eltrons que atravessam uma secoreta do condutor nesse intervalo de tempo (q = n.e)5) Cite efeitos da corrente eltrica6) Correntes e carga so diretamente ouinversamente proporcionais?7) a seo normal de um condutor atravessadapela quantidade de carga Q = 1,2.10-3C no intervalode tempo t=1,5.10-2s.a) Qual a intensidade da corrente eltrica queatravessa essa seo normal?b) Se os portadores de carga so eltrons, quantos

eltrons atravessam essa seo normal nesseintervalo de tempo?8)(UNITAU) Numa seco reta de um condutor deeletricidade, passam 12C a cada minuto. Nessecondutor, a intensidade da corrente eltrica, emmperes, igual a:

a) 0,08 b) 0,20 c) 5,0 d) 7,2e) 12

9) Pela seco reta de um fio, passam 5,0.1018eltrons a cada 2,0s. Sabendo-se que a carga eltrica

elementar vale 1,6 .10-19

C, pode-se afirmar que acorrente eltrica que percorre o fio tem intensidade:a)500 mA b)800 mA c)160 mA d)400 mAe) 320 mA10) Uma bateria de automvel, completamentecarregada, libera 1,3. 105 C de carga. Determine,aproximadamente, o tempo em horas que umalmpada, ligada nessa bateria, ficar acesa, sabendoque necessita de uma corrente constante de 2,0 Apara ficar em regime normal defuncionamento.(1h= 3600s)

11)(Univ. Uberaba-MG) Uma corrente contnua de5,0 miliampres flui em um circuito durante 30minutos. A quantidade de carga eltrica queatravessa uma seco desse circuito nesse intervalode tempo, em coulombs, de:a) 0,15 b) 1,5. 102 c) 6,0 d) 9,0 e) 36012)O grfico apresenta a corrente eltrica que percorreum condutor em funo do tempo.

Qual a carga eltrica que atravessa uma secotransversal do condutor em 2s?


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1413) ) No grfico, qual a carga que atravessa uma secotransversal do condutor aps 8 minutos?

14)O grfico representa a intensidade de correnteeltrica i em funo do tempo t.

Grfico para as questes abaixo.

15)Determine o valor da carga eltrica que passa em umcondutor durante 8 s, de acordo com o grfico.16)Determine o nmero de eltrons que passam pelocondutor em 8s.17) Determine o valor da carga eltrica que passa de 2 a4s18) Determine o nmero de eltrons que passa nointervalo de 2 a 4 s.

Resistores e Lei de Ohm

Resistores e resistncia

Resistor: todo dispositivo eltrico que transformaexclusivamente energia eltrica em energia trmica.Simbolicamente representado por:Alguns dispositivos eltricos classificados comoresistores so: ferro de passar roupa, ferro de soldar,

chuveiroeltrico,lmpada

incandescente, etc.

Resistncia eltrica (R): uma medida da oposioao movimento dos portadores de carga, ou seja, aresistncia eltrica representa a dificuldade que osportadores de cargaencontram para semovimentarem atravsdo condutor. Quantomaior a mobilidadedos portadores de carga, menor a resistncia eltricado condutor.

Primeira Lei de Ohm

Seja U a diferena de potencial aplicada e i aintensidade de corrente eltrica por meio docondutor.

Definimos:Resistncia eltrica (R) a relao entre a ddpaplicada (U) e a correspondente intensidade de

corrente eltrica (i).Assim

ou U = R.iUnidade de resistncia eltrica no SistemaInternacional:ohm ()

Atividades1)Um estudante de Fsica mede com umampermetro a intensidade de corrente eltrica que

passa por um resistor e, usando um voltmetro,mede a tenso eltrica entre as extremidades doresistor, obtendo o grfico abaixo. Pode-se dizerque a resistncia do resistor vale:a) 1 b(10 c)100

ObservaoA resistncia eltrica uma caracterstica docondutor, portanto, depende do material deque feito o mesmo, de sua forma edimenses e tambm da temperatura a queest submetido o condutor. Posteriormente,esses itens sero analisados maisdetalhadamente.


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15d) 0,1 e)0,01

2) Aplica-se uma ddp. Nos terminais de um resistor emede-se a intensidade de corrente que o atravessa.Determine:a)a resistncia eltrica do resistorb) a ddp nos terminais do resistor quando percorrido poruma corrente de intensidade 1,6A.

3)Uma tenso de 12 volts aplicada a uma resistncia de3,0produzir uma corrente de:a)36A b)24A c)4,0A d)0,25A

4) Qual a resistncia eltrica de um fio que, conectadoaos terminais de uma bateria de carro de 12 V, conduzuma corrente de 100mA?

5) Uma seco reta de um fio de resistncia 20 atravessada por 5C durante 20s. Qual a queda depotencial desse fio?

6) Quando submetido diferena de potencial de5,0 V, um condutor percorrido por uma corrente

eltrica de 25mA. Se submetido diferena depotencial de 25 V, percorrido por uma correnteeltrica de 100mA.Qual o valor da resistncia eltrica desse condutorem cada caso?

7)A tabela mostra o valor da diferena de potenciala que um resistor submetido e a correspondenteintensidade da corrente que o atravessa?

8)Um resistor tem resistncia constante de 150W.

a)Qual a diferena de potencial a que esse resistordeve estar submetido para ser percorrido por umacorrente de intensidade i = 800mAb)Qual a corrente que o percorre quando submetido diferena de potencial de 6,0V?

9) Ao consertar uma tomada, uma pessoa toca umdos fios da rede eltrica com uma mo e outro fiocom a outra mo. A ddp da rede U=220V e acorrente atravs do corpo i= 4.10-3A . Determine a resistncia eltrica dapessoa.

10)Suponha um chuveiro eltrico com resistnciade 10ligado a uma tenso (diferena de potencial)de 110V. Calcule a corrente eltrica que passa pelochuveiro, ao ser ligado, :

Segunda Lei de Ohm

Para condutores em forma de fios, verificamos,experimentalmente, que a resistncia eltrica docondutor depende do comprimento do fio , da

rea de sua seco transversal ( A ) e do tipo dematerial que constitui o condutor .

Analisando, separadamente, cada uma dessasdependncias, temos:

1)a resistncia eltricaR diretamente proporcional

ao comprimento l do fio;

2) a resistncia eltrica inversamente proporcional rea da seco transversal do fio.

Com base nas anlises acima, podemos escreverque:

Onde o fator de proporcionalidade (uma

grandeza caracterstica do material com que feitoo condutor, denominada resistividade, que sdepende da temperatura, no dependendo da formaou dimenso do condutor).No Sistema Internacional, temos as seguintes


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16unidades:

Para determinar a rea da seco transversal:fio cilndrico: A=r2

Atividades1)A resistncia eltrica de um fio de cobre depende:a)s do seu comprimentob)s da sua rea de seco transversal;c)s da intensidade de corrente eltrica que opercorre;d)s da ddp na qual est submetido;e)do seu comprimento e da rea de secotransversal.2)Dentre diversos resistores de mesmo material,apresenta resistncia maior aquele que for:a)curto e fino b)longo e grossoc)curto e grosso d)longo e finoe)revestido de bom isolamento.3)Um fio condutor apresenta comprimento de 2m,rea de seco transversal 10-2 m2 e resistnciaeltrica de 4Sua resistividade eltrica, em .m :a)2.10-2 b)8.10-4 c)6.10-3 d)10 e)1

4)Um fio de ferro homogneo, de 2m de

comprimento, tem rea de seco transversal de0,02m. Sabendo que sua resistividade de1,7.10-8.m , o valor da resistncia do fio, em ohms de:5)Um fio, constitudo de material de resistividade4.10-8.m, tem comprimento de 20 cm e rea deseco reta de 2.10-8m2. Quando ligado a uma pilhacomum (1,5V), qual a intensidade de corrente queatravessa o fio?6)Um reostato de fio utiliza um fio de tungstnio com 2m de comprimento, enrolado sobre uma forma de

cermica. A rea da seco do fio de 0,2mm

2

. Qual amxima resistncia desse reostato? =5,6.10-8.m(O reostato um dispositivo utilizado para variar a resistncia de umcircuito)7)Calcule a resistncia de um fio de cobre com 100m decomprimento e 1,0mm2 de rea de seco transversal.(Cu=1,7.10

-8.m).

8)Um fio de nquel-cromo tem 1m de comprimentoe 10 de resistncia. A rea de seco transversaldo fio de 0,1mm2. Qual a resistividade do nquel-cromo?

9)Um condutor de alumnio tem 300m decomprimento e 2mm de dimetro. Calcule a suaresistncia eltrica.(dados: Al= 2,7 . 10

-8.m, e considere = 3,14)

10) Um fio de cobre tem 2mm de dimetro.Aplicando-se uma tenso de 10V resulta umacorrente de 1A.Qual o comprimento do fio ?(Cu=1,7.10

-8.m e considere = 3,14)

Atividades 2PARTE I

1)Qual a intensidade da corrente em um condutorque tem resistncia de 1000 se a tenso aplicadafor dea) 2V b) 100V c) 50mV2)Qual deve ser a tenso em um condutor de 10Kde resistncia para a corrente tenha intensidade de :a) 2mA b) 0,05A c) 20mA3) Uma lmpada incandescente submetida a umaddp de 110V, sendo percorrida por uma corrente

eltrica de 5,5A. Qual , nessas condies, o valorda resistncia eltrica do filamento da lmpada.4) No circuito a seguir, qual a leitura do ampermetro?a) I = 0,2 A b) I = 10 A c) I = 5 Ad) I = 2 A e) I = 500 A

5) Sabendo que a intensidade da corrente eltrica quepassa por um resistor de resistncia 4 de 8 A., calculea tenso entre os terminais desse resistor.6) Uma serpentina de aquecimento, ligada a uma linhade 110 v, consome 5 A . Determinar a resistncia dessaserpentina.7) Se um forno de 240V possui um elemento deresistncia de 24?, Qual o menor valor de corrente dofusvel que deve ser usado na linha para proteger oelemento aquecedor? 8) Qual a resistncia de um ferro

de solda que solicita uma corrente de 0,8333 A a 120 V?9) Uma torradeira com resistncia de 8,27 W operacom uma corrente de 13,9 A. Encontre a tensoaplicada.10)Qual a resistncia interna de uma secadora de roupas127 V, que solicita uma corrente de 23,3 A?11) Num resistor de 2,0 W, a intensidade da correnteeltrica 2,0 A. Qual a tenso aplicada?

PARTE II

Utilizando a Primeira Lei de Ohm, determine:1 - Qual a corrente em mA?


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172 - Qual a tenso em mV?

3 - Qual a resistncia em m?

4 - Qual a tenso em V?

5 - Qual a corrente em mA?




9 - Qual a resistncia em k?

10) Qual a resistncia em ?

Associao de ResistoresPara se obter resistncias de certos valores,

que no se encontram no mercado, faz-se necessriaa associao de dois ou mais resistores para aobteno de um outro resistor equivalente com aresistncia desejada.

Associao em SrieNa Associao em srie, os resistores soligados de forma que a corrente passe somente porum caminho, possuindo a mesma intensidade emtodos os resistores. Quando duas lmpadas soligadas em srie, se uma queima, a outra tambm seapaga. A resistncia equivalente associao asoma das resistncias individuais, a intensidade dacorrente eltrica da associao a mesma de todosos resistores e a d.d.p. no resistor equivalente asoma das d.d.p. em cada resistor.

Observao:Na associao em srie a corrente (i) constante e a tenso varia para cada resistor.

Associao em ParaleloNa Associao em paralelo, os resistores

so ligados de forma a permitir caminhosindependentes para a corrente eltrica. Quando duaslmpadas so ligas em paralelo uma funcionaindependente da outra, se uma queimar, a outra

continua acesa. As ligaes das residncias sofeitas em paralelo para permitir o funcionamentoindependente de vrios aparelhos. A resistnciaequivalente em paralelo o inverso da soma dosinversos das resistncias individuais, a intensidade

RE

VEi

321 RRRRE ++= 321 VVVVE ++=


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18da corrente eltrica da associao a soma daintensidade da corrente eltrica de cada resistor e ad.d.p no resistor equivalente igual d.d.p. entreem cada resistor.

Observao:Na associao em paralelo a tenso (U) constante e a corrente varia para cada resistor.

Atividades

1)Determine a resistncia equivalente dos circuitosabaixo, sabendo que cada resistor tem R= 1.A)

B)

2)Qual o valor da resistncia R do circuito, para que aresistncia equivalente tenha um valor de 10.

3) (Fei-SP) Qual a resistncia equivalente da associaoa seguir?

4)Voc tem os seguintes resistores em mos:3, 5, 7, 9, 12, 15, 28, 60, 100.

Pede-se:

a) Monte um circuito em srie com resistncia total de19

b) Monte um circuito em srie com resistncia total de40

c) Monte um circuito em srie com resistncia total de55.

5)Voc tem os seguintes resistores em mos: 1, 3 ,5 , 6. Desenhe um circuito em paralelo que tenharesistncia equivalente iguala 2.

6) Dispe-se de trs resistores cujos valores so

R1=20, R2=30 e R3= 60. Qual o valor do resistorequivalente quando esses resistores:A)so associados em srie?B)so associados em paralelo?

7)Calcule a resistncia do circuito formado por 10resistores de 10 k, colocados todos em paralelo entresi, e em srie com 2 resistores de 2 k, colocados emparalelo.

8)Trs resistores idnticos de R = 30esto ligados em

paralelo com uma bateria de 12 V. Calcule a resistnciaequivalente e a corrente total do circuito.

9) Trs resistores de resistncias eltricas iguais aR1= 20; R2= 30 e R3= 10 esto associados emsrie e 120 V aplicado associao. Determinar:a) a resistncia do resistor equivalente;b) a corrente eltrica em cada resistor;c) a voltagem em cada resistor:

10) Calcule a resistncia equivalente em () do circuitoabaixo:

Potncia EltricaPotncia EltricaPotncia EltricaPotncia Eltrica

Na mecnica, define-se potncia como a rapidez emrealizar um trabalho.

Da primeira Lei de Ohm, possvel obterduas novas expresses para se calcular a potnciaeltrica:1 maneira

U = R.i e P = i.U (substitui U por R.i na 2expresso)

P = i. R.i

logo

i R

i

i

i

V

V

321

1111

RRRRE++=

321 iiiiE ++=

P = R.i2


19/26

192 maneiraU = R.i e P = i.U (substitui i por U/R)

Relembrando a associao de resistores para lmpadasincandescentes:

Em srie, como a corrente constante, brilha mais almpada de resistncia maior, pois

P = R.i2

Em paralelo, como a tenso constante, brilha mais a

lmpada de resistncia menor, pois

R

Up

2

=

Energia EltricaEnergia EltricaEnergia EltricaEnergia Eltrica

Por meio da equao da energia eltrica possvelcalcular a energia consumida por aparelhos numaresidncia em dado intervalo de tempo. Para obterem joule, usa-se watt como unidade de potncia esegundo como unidade de tempo. No caso de umaresidncia, por exemplo, usa-se a potncia em kW etempo em horas para obter o resultado em energiaem quilowatt-hora(kWh). O consumo pode serdirio, semanal ou mensal.

tPEn = . possvel ter duas situaes quanto s unidades demedida. A potncia medida em watts, porm a

energia pode ser medida em joule ou em quilowatt-hora.

H uma relao para essa unidade.

1kWh = 1000W. 3600s = 3,6 .106J

Atividades

1) No vidro de uma lmpada est gravado: 60W-120V. Estando a lmpada ligada de acordo com as

especificaes, determine:a)a intensidade de corrente eltrica que a percorreb)o consumo em kWh dessa lmpada em 20h deuso.2)A resistncia do filamento de uma lmpada

supostamente constante e igual a 242 ohms,quando ligada fonte de 220volts. Calcule, emquilowatt-hora, a energia consumida em 10 horas.

3) Um resistor percorrido por uma corrente de 2Ae tem resistncia de 20. Determine:A)a tenso que est aplicada no resistor.B)A potncia transformada em calor.

4) Um chuveiro eltrico dissipa potncia de 2500Wquando ligado fonte de tenso 250V. Nessascondies, podemos dizer que a corrente que oalimenta :

5) Um condutor de eletricidade, de resistncia 2ohms, ao ser submetido a certa ddp, desenvolvepotncia de 32W. O valor dessa ddp , em V:

6) Uma lmpada de 110W permanece ligada emmdia 5horas por dia. O consumo mensal (30 dias)de energia eltrica dessa lmpada, em kWh, de:

Livro Didtico

Resolver o Elabore as resolues da pgina 123

Resolver os exerccios 1,2,3,4 do Elabore emcasa da pgina 124

Atividades 2

1)Um equipamento eltrico opera com ddp de 220Ve intensidade de corrente de 10A. A companhiadistribuidora de energia eltrica cobra 40 centavospor quilowatt-hora de energia eltrica consumida.Sabendo-se que o equipamento trabalha 10 horas pordias, de segunda a sexta, qual a sua despesasemanal com a energia eltrica? (valores em reais).

2)Calcule o consumo de energia eltrica dosequipamentos abaixo:

3) Se o kWh custa R$ 0,45 qual ser o valor a serpago de energia eltrica ao utilizar essesequipamentos nessas mesmas quantidades de dias ehoras tabelados?

4) Qual ser a economia em reais (R$) se trocarmosas lmpadas de 100W pelas lmpadas de 40W

5)Um chuveiro eltrico ligado em 120V percorrido por uma corrente eltrica de 10A durante10 min. Quantas horas levaria uma lmpada de40W, ligada nessa rede, para consumir a mesmaenergia eltrica que foi consumida pelo chuveiro?


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206)Numa ligao de lmpadas incandescentes emsrie que lmpada brilha mais: a de 50 ou a de80? E em uma ligao em paralelo, que lmpadatem resistncia menor: a de 100W ou a de 40W?

7)Dado o circuito abaixo, determine o que se pede:a) a resistncia equivalente do circuito;b) a intensidade de corrente eltrica no resistor de4.c)a tenso no resistor de 2.d) a potncia dissipada pelo conjuntoe) a potncia transformada em calor no resistor de4.

8)Um condutor linear com 10ohms de resistncia percorrido por uma corrente eltrica de 2 A durante2 segundos. Calcular, em joules, a quantidade de

calor gerada.9) Voc toma um banho quente no chuveiro de2400W- 120V. O banho dura 10 min. Determine ocusto mensal (30 dias) da energia eltricaconsumida, sabendo que, para o consumidor, oquilowatt-hora de energia eltrica custa R$ 0,50.

Chamamos de magnetismo o ramo da Fsica que estudaa origem e as manifestaes de certos tipos de materiaischamados de magnticos que possuem a propriedade deatrair ou repelir outros.

A tentativa de esclarecer fenmenos magnticoscomo esse, antecede a Era Crist. Supe-se que numlocal da antiga Grcia, chamado Magnsia, tenham sidoencontrados os primeiros ims naturais. Da a expressomagnetismo. Sabe-se hoje que esses ims naturais sona realidade, constitudos por um minrio chamadomagnetita. Entretanto esse fenmeno nunca foi bemcompreendido at o sculo XIX, quando o fsicodinamarqus Hans Christian Oersted (1777-1851)iniciou seus trabalhos.

Os fenmenos eltricos e magnticos tm amesma origem, isto , esto ligados ao movimento doseltrons. A unificao de ambas as descries deuorigem ao Eletromagnetismo, iniciado com Oersted.

Caractersticas dos Ims

O im possui dois polos: o polo Norte (N) e o poloSul(S), que correspondem as regies do im onde asaes magnticas so mais intensas.

2) Inseparabilidade dos polos magnticos

3)Atrao ou repulso dos polos

Substncias MagnticasSubstncias Diamagnticas: so aquelas que nopodem ser imantadas (cobre, chumbo, gua, bismuto eantimnio)

Substncias Paramagnticas: so aquelas que podemser imantadas, porm o poder magntico muito fraco (a maioria das substncias, como alumnio, platina,estanho, mangans cromo e o ar)

Substncias ferromagnticas: so aquelas que podem

ser imantadas e o poder magntico forte (ferro, nquel,ao e cobalto).

Campo Magntico (B)

Analogamente ao campo eltrico, podemos dizer que hno espao ao redor de um im um campo magntico, quepode ser comprovado pela alterao da posio deagulhas magnticas colocadas em diversos pontos desseespao. As agulhas se orientam em direes especficase indicam que sobre elas age algum tipo de fora. Defato a fora magntica mediada pelo campo magntico.

Entretanto, apesar das das analogias, existem diferenasfundamentais, tais como a inexistncia do monopolomagntico, isto , os polos magnticos sempre aparecemaos pares, polo norte e polo sul.

O agente fsico fonte do campo magnticotambm a carga eltrica; porm, nesse caso, preciso


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21que ela esteja em movimento. Isso significa quepartculas carregadas em movimento alm se seremfonte de campo eltrico, tambm so fonte de campomagntico.

Linhas de campoPara o campo magntico tambm podemos

traar as linhas de campo, isto , linhas que tangenciamo vetor B em cada ponto desse campo. A orientaodessas linhas segue a do vetor campo magntico.

As limalhas de ferro mapeiam o formato do campomagntico ao redor do im, e por isso ele pode serrepresentado por linhas denominadas linhas do campo

magntico.

A explicao mais aceitvel hoje emdia para a origem do CampoMagntico Terrestre baseada naTeoria do Geodnamo que descreveo processo pelo qual um fluidocondutor em rotao e convecomantm um campo magntico, ouseja, o magnetismo terrestre

produzido pela corrente eltrica que surge do movimentode grandes massas de fluidos eletricamente carregadosno seu interior .

O campo magntico da Terra vital para a nossa sobrevivnciapois nos protege, como umescudo, das partculas de altaenergia provenientes do Sol.

O campo geomagntico tambmorienta alguns animais como pombos, abelhas etartarugas marinhas.

Atividades

1)Serrando transversalmente um im em forma de barra:a) as duas partes de desmagnetizam;b)obtm-se um plo norte e um plo sul;c)na seo de corte, surgem plos contrrios queles dasextremidades das partes

d)o plo norte conserva-se isolado, mas o suldesaparece.e) o plo sul conserva-se isolado, mas o plo nortedesaparece.

2) (Cesgranrio-RJ) Aproxima-se uma barra imantada deuma pequena bilha de ao, observa-se que a bilha:

a) atrada pelo plo norte e repelida pelo plo sulb) atrada pelo plo sul e repelida pelo plo nortec) atrada por qualquer dos plosd) repelida por qualquer dos plose) repelida pela parte mediana da barra

3) UFSC) Uma bssola aponta aproximadamente para oNorte geogrfico porque:I) o Norte geogrfico aproximadamente o nortemagnticoII) o Norte geogrfico aproximadamente o sulmagnticoIII) o Sul geogrfico aproximadamente o nortemagnticoIV) o sul geogrfico aproximadamente o sul magnticoEst(o) correta(s):a) II e IIIb) I e IVc) somente IId) somente IIIe) somente IV4)(UFMA) Por mais que cortemos um m, nuncaconseguiremos separar seus plos. Qual o nome destefenmeno?a) Desintegrabilidade dos plos

b) Separibilidade dos plosc) Inseparibilidade dos plosd) Magnetibilidade dos plos.5)(UFES) Quando magnetizamos uma barra de ferroestamos:a) retirando eltrons da barrab) acrescentando eltrons barrac) retirando ms elementares da barrad) acrescentando ms elementares da barrae) orientando os ms elementares da barra

6) (Cesgranrio-RJ) a bssola representada na figura

repousa sobre a sua mesa de trabalho. O retngulotracejado representa a posio em que voc vai colocarum m, com os plos respectivos nas posiesindicadas. Em presena do m, a agulha da bssolapermanecer como em:


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7)Pares de ims em forma de barra so dispostosconforme indicam as figuras a seguir:N indica o plo Norte e S o plo Sul de cada uma dasbarras. Entre os ims de cada um dos pares anteriores I ,II e III ocorrero, respectivamente, foras de:

(A) atrao, repulso, repulso.(B) atrao, atrao, repulso.(C) atrao, repulso, atrao.(D) repulso, repulso, atrao.(E) repulso, atrao, atrao.

Campo Magntico e Corrente

Eltrica

Em 1820 o fsico dinamarqus Hans Christian Oersted

mostrou que um fio condutor percorrido por umacorrente eltrica produz um campo magntico circula aoseu redor.

Ao estabelecer uma corrente eltrica no circuito a agulhada bssola girava, tendendo a se orientar em umadireo perpendicular ao fio. Interrompendo-se acorrente, a agulha retornava sua posio inicial.

Oersted descobriu uma das coisas mais importantes emuito utilizada na tecnologia do mundo atual:

CARGAS ELTRICAS EM MOVIMENTO (corrente

eltrica)PRODUZEM

CAMPOS MAGNTICOS

por isso que a agulha da bssola s gira quando passacorrente no fio. O fio se transforma num m temporrio

e atrai a agulha.

A partir da, as reas de Eletricidade eMagnetismo passaram a ser estudadas indistintamente,dando origem a um conjunto de conceitos e ramo daFsica que recebeu o nome de Eletromagnetismo. Osfenmenos eltricos e magnticos passaram a serentendidos como tendo a mesma origem (a carga

eltrica)

Ondas

O que uma Onda?De um modo geral, qualquer coisa que oscile

para frente e para trs, para l e para c, de um lado paraoutro, para dentro e para fora, ligando e desligando oupara cima e para baixo, est vibrando. Uma VIBRAO uma oscilao em FUNO DO TEMPO. UmaONDA uma oscilao que FUNO TANTO DOTEMPO COMO DO ESPAO.

A luz e o som so ambos vibraes que se propagamatravs do espao como ondas.

Tipos de Ondas

As ondas sonoras so ondas longitudinais e precisam deum meio material (ar, gua, etc) para se propagarem. Asondas luminosas a luz so ondas transversais e nonecessitam de um meio material.

Elas se propagam tambm no espao vazio ou vcuo.

Como uma onda

Lulu Santos

Nada do que foi serDe novo do jeito que j foi um diaTudo passaTudo sempre passar

A vida vem em ondasComo um marNum indo e vindo infinito

Tudo que se v no Igual ao que a genteViu h um segundoTudo muda o tempo todoNo mundo

No adianta fugirNem mentirPra si mesmo agoraH tanta vida l fora

Aqui dentro sempreComo uma onda no marComo uma onda no marComo uma onda no mar


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23Elementos de uma Onda

Atividades1) Uma onda de comprimento 1,4 cm tem velocidadede 7 cm/s. Qual a freqncia dessa onda?

(A) 0,5 Hz (B) 5,0 Hz (C) 1,0 Hz

(D) 10 Hz (E) 72 Hz

2)Uma onda tem velocidade de 16 m/s e comprimentoigual a 80 cm. Seu perodo igual a:

(A) 0,2 s (B) 5 s (C) 0,5 s

(D) 0,05 s (E) 1280 s

3) Uma onda tem perodo de 0,2 s e propaga-se comvelocidade de 75 m/s. Qual o seu comprimento deonda?

(A) 10 m (B) 15 m (C) 20 m

25 m (E) 30 m

4) O som se propaga no ar com velocidade igual a 340m/s. Determine o valor do comprimento de onda de umaonda sonora que se propaga no ar

com uma freqncia de 425 Hz.

(A) 0,75 m (B) 0,80 m (C) 0,85 m

(D) 0,90 m (E) 1,0 m

5) Um oscilador harmnico simples, preso a umacorda, produz uma onda de freqncia igual a 30Hz e

comprimento 0,4 m. A velocidade da onda vale:

12 m/s (B) 75 m/s

(C) 0,013 m/s (D) 0,13 m/s

7,5 m/s

6)Qual a freqncia de uma onda cujo perodo de

oscilao igual a 0,25 segundos?(A) 0,25 Hz (B) 2 Hz

(C) 4 Hz (D) 0,2 Hz

0,4 Hz

Ondas EletromagnticasO cientista ingls James Clerk Maxwell descobriu que aLUZ uma ONDA ELETROMAGNTICA formadapor campos eltricos e magnticos variveis. So duasondas perpendiculares que caminham sempre juntas. Sque uma vai em p e a outra vai deitada.

TODAS as ondas eletromagnticas soTRANSVERSAIS e propagam-se no VCUO com aMESMA VELOCIDADE, chamada de VELOCIDADEDA LUZ.

A velocidade da luz a maior velocidade que existe nanatureza. Seu valor muito alto, altssimo! No existemvelocidades maiores!A classificao das ondas eletromagnticas, quandobaseada na FREQNCIA de vibrao das ondasconstitui o ESPECTRO ELETROMAGNTICO:


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24Atividade

Pesquise o que radiao ionizante e o que radiaono ionizante

Ondas de Rdio e TV

As ondas de rdio e TV so ondas eletromagnticasproduzidas pela vibrao de cargas eltricas em antenase utilizadas em telecomunicaes.

As ondas AM e FM diferem por um processo chamadoMODULAO que consiste em produzir modificaesou na amplitude ou na freqncia da onda.

As ondas na faixa de freqncia AM de rdio sorefletidas pela ionosfera e tm um grande alcance sobrea superfcie terrestre.

As ondas de TV e FM no so refletidas na ionosfera.Para que estas ondas atinjam grandes distncias soutilizadas estaes retransmissoras ou elas soconvertidas em microondas e mandadas para os satlitesde telecomunicao em rbita do planeta.

Micro-ondas

No forno de microondas asondas so absorvidas pelasmolculas de gua (que sopolares) existentes nas

substncias. A absoro dasmicroondas provoca aumentoda agitao molecular,causando, ento, elevao datemperatura do alimento. Recipientes de vidro, cermicae outros materiais, nos quais os alimentos esto contidos,no so aquecidos pelas microondas porque no asabsorvem. (ver figura pgina seguinte)

As microondas tambm so muito utilizadas emtelecomunicaes. As ligaes de telefone e programasde TV recebidos "via satlite" de outros pases so feitascom o emprego de micro-ondas.

Os telefones celulares tambm operamcom microondas. Um estudo polmicosupervisionado pela OMS, publicado nofinal de 2009, indicava que o uso dotelefone celular pode ter relao comvrios tipos de cncer, em especialtumores cerebrais. Ento no abuse, use ocelular com moderao.

Radiao Infra-vermelha

A radiao infravermelha, tambm chamada de radiaotrmica ou onda de calor, nos aquece quando estamosem torno de uma fogueira.

Estas radiaes surgem devido vibrao dos tomosque constituem os materiais. Embora invisvel ao olhohumano, a radiao infravermelha pode ser percebidapor suas propriedades de aquecimento. Seo olho humano

fosse sensvel radiao infra-vermelha no haverianecessidade de iluminao artificial, pois tudo seriabrilhante durante o dia ou noite. Os seres vivos sedestacariam com nitidez por serem mais quentes e,portanto, mais brilhante que o ambiente. Apenas osobjetos frios ficariam negros.

A radiao infravermelha tambm muito utilizada nastrocas de informaes entre computadores, celulares eoutros eletrnicos, atravs do uso de um adaptador IrDA(Infra red Data Association).

Luz Visvel

A luz visvel o nico tipo deonda eleromagntica capaz desensibilizar os rgos humanos da viso. Seucomprimento de onda situa-se entre 400 e 700nanmetros e a freqncia da ordem e 1014Hz.Foi Isaac Newton, no sculo XVII, quem primeirodescreveu a faixa de cores que surge quando a luzbranca do Sol atravessa um prisma de vidro. Newtoncolocou o prisma numa pequena fresta da janela e obteve

o seguinte (aproveite para pintar a figura):


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No ar ou no vcuo todas as cores tem a mesmavelocidade, que a velocidade da luz. Mas dentro dovidro a coisa diferente, a luz vermelha mais rpidaque a luz violeta. Essa diferena de velocidade faz comque as cores se separem, dando origem DISPERSODA LUZ.A principal DIFERENA ENTRE AS CORES AFREQUNCIA de vibrao da onda. A luz vermelhatem a menor freqncia e a luz violeta tem a maior.

Do ponto de vista ondulatrio, as cores poderiam serrepresentadas assim, cada uma com sua freqncia:

Radiaes Ultra-Violeta

Os raios ultravioletas so classificados em 3 tipos :

Os raios ultravioletas so emitidos por tomos excitados.Uma exposio freqente ou de longa durao da pelehumana a radiaes ultravioleta pode dar origem aocncer de pele. A luz solar contm uma quantidadeaprecivel dessas radiaes que so, em grande parte,absorvidas pela camada de Oznio (O3 ) da atmosferaterrestre. A destruio desta camada pode fazer com queo cncer de pele se torne um problema srio para todosns.

Um fato interessante que o vidro bloqueia tanto oinfravermelho quanto o ultravioleta, mas transparente aluz visvel.

Em contrapartida, o fato de a radiao ultravioleta sercapaz de matar clulas vivas (UVC) torna essa radiaotil no combate s bactrias. As lmpadas de ultravioleta

so largamente empregadas para esterilizardependncias hospitalares, cozinhas de hotis,restaurantes e at mesmo sistemas de ar-Condicionado epurificadores de gua.

Raios-X

Os raios X foram descobertos em 1895 pelo fsicoalemo Wilhelm Rntgen. Os raios X tm freqnciaalta e possuem muita energia. So capazes de atravessarmuitas substncias embora sejam detidos por outras,principalmente pelo chumbo.Os raios X so radiaes ionizantes produzidas sempreque um feixe de eltrons dotados de alta energia incidemsobre um alvo material. A energia cintica do feixeincidente parcialmente transformada em energiaeletromagntica, dando origem aos raios X.

Os raios X so capazes de impressionar uma chapa

fotogrfica e so muito utilizados em radiografias, jque conseguem atravessar a pele e os msculos dapessoa, mas so retidos pelos ossos. No ser humano aexposio continua aos raios X podem causarvermelhido da pele, queimaduras por raios X ou emcasos mais graves de exposio, mutaes do DNA,morte das clulas e/ou leucemia.

Raios gama ()

A radiao gama produzida pela emisso de partculassubatmicas de elementos radioativos. Os raios gamapodem causar danos irreparveis s clulas animais. Naexploso de uma arma nuclear h uma enorme emisso

destas radiaes.A radiao gama amplamenteutilizada na medicina nuclear notratamento de enfermidades como

o cncer em um processodenominado radioterapia. utilizado tambm em cirurgias semcorte para eliminao de tumoresintracranianos. Sua aplicao maisconhecida a Tomografia por


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26Emisso de Psitrons (PET), ondea emisso gama direcionada emvrios feixes em direo adetectores que posteriormenteremontam fatia a fatia toda aestrutura corprea a ser analisada.

Atividade

1) Associe as colunas:(a) Microondas ( ) Bactericida(b) Infravermelho ( ) Tratamentodo Cncer(c) Luz Visvel ( ) RadiaoTrmica(d) Ultravioleta ( ) Cores(e) Raios Gama ( ) TelefoneCelular

2) Qual dos conjuntos de coresest em ordem crescente defreqncia?(A) verde, azul, vermelho(B) amarelo, laranja, vermelho(C) azul, violeta, vermelho(D) verde, azul, violeta(E)violeta, azul, verde

3)Poderamos notar a presena deseres vivos na total escurido se

nossos olhos fossem sensveis:A)aos raios ultravioletas.B) radiao gama.C)s microondas.D) radiao infravermelha.E)aos raios X.

4)Dentre as ondas abaixo, qualpode ser refletida na Ionosfera?(A)Raios X(B) Raios Gama(C)Ondas AM

(D)Luz Visvel(E)Ondas FM5)Qual dos seguintes tipos de ondano onda eletromagntica?(A) infravermelho(B) radiao gama(C) ondas luminosas(D)ondas sonoras(E) ondas de rdio6)Com que cor aparece a luz demais baixa freqncia? E a de maisalta freqncia?

7)Qual radiao tambm chamada de ondas de calor?

8) Resolver o elabore asresolues e o elabore em casada pgina 318 do seu livro

didtico.

DICA:No seu livro didtico h maiores informaes sobre as ondaseletromagnticas, no deixe de dar uma BOA lida no contedo.

Atividade com Mapa ConceitualElaborar caneta um mapa conceitual sobre o contedo de ondas.Seu mapa dever apresentar:

Conceitos Desenhos Colagem

Importante: Dever ser criado por voc, expressamente proibido retirar prontoda internet.

Exemplo

Documents

apostila de Fisica 3Ano.pdf