FACULDADE ANHANGUERA DE RIBEIRÃO PRETO

ENGENHARIA ELÉTRICA – 3º ANO

ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS

FÍSICA

RAQUEL CASSIA MACHADO RA: 1053008964

RIBEIRÃO PRETO – SP MARÇO 2011

2

PRIMEIRO DESAFIO

COMPETÊNCIAS E HABILIDADES

Ao concluir as etapas propostas nesse desafio, você terá desenvolvido as competências e

habilidades descritas a seguir:

• Aplicar conhecimentos matemáticos, científicos, tecnológicos e instrumentais à

engenharia;

• Comunicar-se eficientemente nas formas escrita, oral e gráfica;

• Avaliar o impacto das atividades da engenharia no contexto social e ambiental;

• Atuar em equipes multidisciplinares.

DESAFIO

O desafio será dimensionar um circuito elétrico residencial submetido a uma diferença de

potencial de 110 V. A equipe irá entender, projetar e dimensionar a distribuição da potência e

da energia elétrica da rede de distribuição até a casa do consumidor.

Esse desafio é importante para que os alunos compreendam a importância dos conceitos

físicos envolvidos no curso e apresentem um projeto simplificado de instalação residencial

ressaltando sempre a segurança, funcionalidade, capacidade de reserva e flexibilidade.

ETAPA – 1

� Aula-tema: Carga Elétrica e Força Elétrica (Lei de Coulomb)

3

Esta etapa é importante para que você aprenda a identificar a grandeza fundamental da

eletrostática que é a carga elétrica. As atividades abaixo deverão ser realizadas

individualmente.

PASSOS

Passo 1 - - Um dos itens básicos de segurança em uma residência é a instalação de pára-raios.

Devido a sua geometria pontiaguda, favorece o fenômeno da indução eletrostática.

Descreva como podemos carregar eletricamente um corpo por indução, observando as etapas

apresentadas na ilustração abaixo.

Resposta:

A indução ocorre quando se tem um corpo que está inicialmente eletrizado e é colocado

próximo a um corpo neutro. Com isso, a configuração das cargas do corpo neutro se modifica

de forma que as cargas de sinal contrário a do bastão tendem a se aproximar do mesmo.

4

Porém, as de sinais iguais tendem a ficar o mais afastado possível. Ou seja, na indução ocorre

a separação entre algumas cargas positivas e negativas do corpo neutro ou corpo induzido.

O processo de indução eletrostática ocorre quando um corpo eletrizado redistribui cargas de

um condutor neutro. A distribuição de cargas no corpo induzido mantêm-se apenas na

presença do corpo indutor. Para eletrizar o induzido deve-se colocá-lo em contato com outro

corpo neutro e de dimensões maiores, antes de afastá-lo do indutor.

Passo 2 - Considerando o ambiente elétrico do planeta, podemos estimar uma carga negativa

no planeta terra de aproximadamente -500.000 C. Calcule o número de elétrons nessa

situação.

Resposta:

C -1,6x10 e- elétron do Carga -19==

C 500000- planeta do negativa Carga =

24

19-

19-

E

3,125x10 N

C)(-1,6x10 : (-500000) N

C)(-1,6x10 . N 500000-

q . N Q

=

=

=

=

Passo 3 - Calcule a força elétrica entre dois corpos puntiformes de mesma carga C 5x10- -6 e

separados por uma distância de 10 km. Admita que o meio entre eles seja o vácuo.

Resposta:

Sendo: C5x10- q -6

1 = , C5x10- q -6

2 = , d = 10000m e 229 /Cm . N . 8,99x10 k =

( )

N2,247x10 F

2,5x10 . 8,99x10 F

100x10

C25x10 . 8,99x10 F

10x10

C5x10- . C5x10- . 8,99x10 F

d

q . q .k F

9-

19-9

6

12-9

23

6-6-

9

2

21

=

=

=

=

=

r

r

r

r

r

C

5

ETAPA - 2

� Aula-tema: Campo Elétrico

Esta atividade, que deve ser feita individualmente, é importante para você fixar os conceitos

de campo elétrico e força elétrica relacionando com os fenômenos cotidianos.

Para realizá-la, é importante seguir os passos descritos.

PASSOS

Passo 1 - Sabendo que a carga distribuída no planeta terra é de aproximadamente - 500.000 C

e considerando o planeta como uma partícula, calcule o campo elétrico a uma distância de

15m. Adote o meio como sendo o vácuo.

Resposta: Sendo q = 500000C, 229 /Cm . N . 8,99x10 k = e d = 15m.

N/C1,997x10 E

225

4,495x10 E

(15m)

C500000- . C8,99x10 E

d

q .k E

13

15

2

9

2

=

=

=

=

r

r

r

r

Passo 2 - Na figura abaixo, represente as cargas elétricas negativas e as linhas de força do

campo elétrico considerando-o como uma esfera perfeita.

Resposta:

6

ETAPA - 3

� Aula-tema: Lei de Gauss

Esta atividade é importante para que você compreenda os conceitos relacionados com a Lei de

Gauss, que descreve uma relação geral entre o fluxo elétrico resultante de uma superfície

fechada e a carga no interior da superfície. A Lei de Gauss é de importância fundamental no

estudo dos campos eletrostáticos.

Para realizá-la, é importante seguir os passos descritos.

PASSOS

Passo 1 - Calcule a densidade linear de cargas a uma distância de 0,5m de um fio infinito

carregado que apresenta ao seu redor, um campo elétrico de V/m 10 x 7,5 4 .

7

Resposta:

C/m20,85x10 = λ

)(2,78x10 . )(7,5x10 = λ

4,425x10 . 6,283 . )(7,5x10 = λ

0,5 .8,85x10 . 2π . )(7,5x10 = λ

r . ε . π2. . E = λ

r . ε . π2.

λ E

λh h) .r . π. E(2ε

q ε

7-

11-4

12-4

12-4

0

0

0

env0

=

=

=Φ

Passo 2 - Calcule a densidade superficial média de carga sobre a superfície da Terra,

considerando o planeta como uma esfera e a carga distribuída de aproximadamente C 10 x 5 5 .

Resposta:

/CN.m56,497x10

8,85x10

5x10

q

215

12-

5

0

env

=Φ

=Φ

=Φε