Eletricidade 02

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7 a 13 leituras de versã o prelim inar 7. Chuveiros elétricos 8. Lâmpadas e fusíveis 9. A potência nos aparelhos resistivos 10. O controle da corrente elétrica 11. Ligações elétricas na residência 12. Circuitos elétricos e sua representação 13. Exercícios ELETROMAGNETISMO para ler, fazer e pensar

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  • leituras de

    fsicaGREF

    verso p

    reliminar

    ELETROMAGNETISMOpara ler, fazer e pensar

    7 a 13

    10. O controle da corrente eltrica11. Ligaes eltricas na residncia12. Circuitos eltricos e sua representao13. Exerccios

    7. Chuveiros eltricos8. Lmpadas e fusveis

    9. A potncia nos aparelhos resistivos

  • Leituras de Fsica uma publicao do

    GREF - Grupo de Reelaborao do Ensino de FsicaInstituto de Fsica da USP

    EQUIPE DE ELABORAO DAS LEITURAS DE FSICAAnna Ceclia CopelliCarlos ToscanoDorival Rodrigues TeixeiraIsilda Sampaio SilvaJairo Alves PereiraJoo MartinsLus Carlos de Menezes (coordenador)Lus Paulo de Carvalho PiassiSuely Baldin PelaesWilton da Silva DiasYassuko Hosoume (coordenadora)

    ILUSTRAES:Fernando Chu de MenezesMrio Kano

    GREF - Instituto de Fsica da USPrua do Mato, travessa R, 187Edifcio Principal, Ala 2, sala 30505508-900 So Paulo - SPfone: (011) 818-7011 fax:(011) 818-7057financiamento e apoio:Convnio USP/MEC-FNDESub-programa de educao para as Cincias (CAPES-MEC)FAPESP / MEC - Programa Pr-CinciaSecretaria da Educao do Estado de So Paulo - CENP

    A reproduo deste material permitida, desde que observadas as seguintes condies:1. Esta pgina deve estar presente em todas as cpias impressas ou eletrnicas.2. Nenhuma alterao, excluso ou acrscimo de qualquer espcie podem ser efetuados no material.3. As cpias impressas ou eletrnicas no podem ser utilizadas com fins comerciais de qualquer espcie.

    junho de 1998

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    Chuveiroseltricos

    Agora voc vaificar por dentro

    de como so construidos esses

    aparelhos

    7 Quando est quente, o chuveiro faz agua"ferver", quando est frio, a gua noesquenta. O que que tem esse chuveiro?

  • 26

    7

    Vamos descobrir qual a relao entre estas grandezas e os aparelhos eltricos presentes em nossodia-a-dia.

    As informaes contidas nas chapinhas geralmente se referem a grandezas fsicas que indicam ascondies de funcionamento desses aparelhos.

    Observao do chuveiro

    Quantos pontos de contato eltrico existem no resistor?

    Observe que o resistor divido em dois trechos.Quais soos pontos de contatos para a ligao vero? E para a posioinverno?

    Por que o chuveiro no liga quando a gua no tem muitapresso?

    Roteiro

    Dados do fabricante:

    Tenso

    Potncia

    Qual a transformao de energia realizada pelo

    chuveiro? Onde ela realizada?

    Quando a gua esquenta menos?

    D choque em algum lugar quando voc tomabanho?

    Chuveiros

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    Observe que o resistor tem trs pontos de contato, sendoque um deles permanece sempre ligado ao circuito.

    As ligaes inverno-vero so obtidas usando-secomprimentos diferentes do resistor.

    Na ligao vero usa-se um pedao maior deste mesmofio, enquanto a ligao inverno feita usando-se umpequeno trecho do fio, na posio vero utilizado umtrecho maior.

    Na ligao inverno, a corrente no resistor dever ser maiordo que na posio vero, permitindo assim que a potnciae, portanto, o aquecimento, sejam maiores.

    Quando a tenso, o material e a espessura so mantidasconstantes, podemos fazer a seguinte relao, conforme atabela a seguir.

    O circuito eltrico do chuveiro fechado somente quandoo registro de gua aberto. A presso da gua liga oscontatos eltricos atravs de um diafragma. Assim, acorrente eltrica produz o aquecimento no resistor. Ele feito de uma liga de nquel e cromo (em geral com 60%de nquel e 40% de cromo).

    Na posio vero, o aquecimento da gua menor, ecorresponde menor potncia do chuveiro. Na posioinverno, o aquecimento maior, e corresponde maiorpotncia.

    As ligaes inverno-vero correspondem para umamesma tenso, diferentes potncias. A espessura do fioenrolado - o resistor - comumente chamado de "resistncia" a mesma.

    A maioria dos chuveiros funciona sob tenso eltrica de220V e com duas possibilidades de aquecimento: invernoe vero. Cada uma delas est associada a uma potncia.

    Quando fizemos a classificao dos aparelhos ecomponentes eletrnicos, o grupo dos resistivos, cujafuno produzir aquecimento, foi colocado em primeirolugar. A razo desta escolha que, normalmente, osresistivos so os aparelhos mais simples. Desse grupovamos destacar chuveiros, lmpadas incadescentes efusveis para serem observados e comparados.

    vero inverno

    aquecimento menor maior

    potncia menor maior

    corrente menor maior

    comprimento do resistor maior menor

    invernovero Alguns fabricantes usampara o vero todo ocomprimento do resistore um dos pedaos para oinverno.

  • 28

    exercitando ....

    1. Leia o texto e observe a figura.

    Os chuveiros eltricos tm uma chave para vocregular a temperatura de aquecimento da gua, de acordocom suas necessidades: na posio vero, o aquecimento mais brando, e na posio inverno, o chuveiro funcionacom toda sua potncia. Mas, se for necessrio, voc poderregular a temperatura da gua, abrindo mais ou fechandoo registro da gua: quanto menos gua, mais aumenta oaquecimento.

    Responda as seguintes questes:

    a) Qual a tenso do chuveiro?

    b) Qual a potncia que corresponde a posio vero?

    c) Em qual das duas posies o resistor tem maiorcomprimento?

    d) Em qual posio a corrente maior?

    e) Em qual posio o comprimento do resistor maior?

    f) O que acontece se ligarmos esse chuveiro na tenso110V? Explique.

    g) Indique no esquema as ligaes inverno e vero.

    h) De acordo com suas observaes, voc diria que oaumento no comprimento do filamento dificulta ou favorecea passagem de corrente eltrica? Explique.

    vero inverno

    aquecimento

    potncia

    corrente

    comprimento do resistor

    2. Complete a tabela abaixo usando adequadamente aspalavras menor e maior:

    220V

    4400/2800W

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    8Lmpadase fusveis

    Aqui voc vai ficar pordentro de como se

    obtm diferentes brilhossem mudar a tenso epara que servem os

    fusveis

    Lmpada de 100, de 60, de 25,...Afinal o que que as lmpadas tm

    para se diferenciaremumas das outras?

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    8 Lmpadas e fusveisObservao de lmpadas

    Vamos comparar um conjunto de lmpadas e analisar como os fabricantes conseguem obter diferente potncias, semvariar a tenso.

    Os filamentos mais usados so os de formato em dupla espiral, que permitem a reduo de suas dimenses e, aomesmo tempo, aumenta sua eficincia luminosa. Eles so feitos de tungstnio.

    roteiro

    1. Qual delas brilha mais?

    2. Qual a relao entre a potncia e o brilho?

    3. Em qual delas o filamento mais fino?

    4. Qual a relao existente entre a espessura do filamentoe a potncia?

    5. Em qual lmpada a corrente no filamento maior?

    6. Qual a relao existente entre a corrente e a espessura?

    As lmpadas eltricas se dividem em dois tipos bsicos:INCANDESCENTES e de DESCARGA usualmentechamadas de fluorescentes.

    As lmapadas incandescentes produzem luz por meiodo aquecimento de um filamento de tungstnio, enquantoque nas lmpadas de descarga a luz emitida graas exitao de gases ou vapores metlicos dentro de um tubo.Por isso, as lmpadas fluorescentes so conhecidas comolmpadas frias.

    Nesse momento vamos tratar, apenas, das lmpadasquentes; as incandescentes.

    Essas lmpadas de filamento so classificadas no grupo dosresistivos, pois, embora sejam utilizadas para iluminar, umafrao muito pequena da energia luz (~ 5%), o restante,95% produz aquecimento.

    O princpio de funcionamento da lmpada incandescentebaseia-se na corrente eltrica que aquece um filamento detungstnio. As lmpadas so fabricadas a vcuo para evitara oxidao dos filamentos: o ar retirado no processo defabricao e injetado um gs inerte, em geral, o argnio.

    Para obter diferentes luminosidades, o fabricante altera,geralmente, a espessura do filamento: quanto maior aespessura maior a corrente e, portanto, maior aluminisidade.

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    Quando ocorre a fuso, o circuito fica aberto, interrompendoa passagem da corrente e os aparelhos deixam defuncionar. Quanto maior for a corrente especificada pelofabricante, maior a espessura do filamento.Assim, se aespessura do filamento do fusvel suporta no mximo umacorrente de 10A e por um motivo qualquer a correnteexceder esse valor, a temperatura atingida pelo filamentoser suficiente para derrete-lo, e desta forma a corrente interrompida.

    Por isso que os fusveis devem ser feitos de um materialde baixo ponto de fuso para proteger a instalao.

    fusvel de cartucho

    fusvel de rosca

    Observao dos fusveis

    Os fusveis so elementos essenciais dos circuitos eltricos pois sua funo proteger a instalao. Existem vriostipos de fusveis e o mais comum o de rosca, conforme ilustra a figura a seguir. Nestes, o material utilizado umaliga contendo estanho. Outros tipos de fusveis so os de cartucho, geralmente utilizados em aparelhos de som,dentre outros.

    roteiro

    Nesta atividade vamos comparar um conjunto de diferentes fusveis de rosca.

    1. Identifique num fusvel de rosca seus elementos essenciais: pontos de contato eltrico, filamento e outrosmateriais que o constituem.

    2. Em qual deles a espessura maior?

    3. Qual a relao existente entre a espessura e a corrente indicada pelo fabricante?

    4. De que maneira os fusveis conseguem proteger o circuito eltrico de uma residncia?

    O controle da corrente eltrica feito atravs da espeussurado filamento.

    Os fusveis se encontram normalmente em dois lugaresnas instalaes eltricas de uma residncia: no quadrode distribuio e junto do relgio medidor. Alem dissoeles esto presentes no circuito eltrico dos aparelhoseletrnicos, no circuito eltrico do carro, etc.

    Quando h um excesso de aparelhos ligados num mesmocircuito eltrico, a corrente eltrica elevada e provoc