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Fsica
Professor
CCaaddeerrnnoo ddee AAttiivviiddaaddeess
PPeeddaaggggiiccaass ddee
AApprreennddiizzaaggeemm
AAuuttoorrrreegguullaaddaa -- 0011 33 SSrriiee || 11
BBiimmeessttrree
Disciplina Curso Bimestre Srie
Fsica Ensino Mdio 1 3
Habilidades Associadas
1. Identificar fenmenos e grandezas eltricas, estabelecer
relaes, identificar regularidades, invariantes e transformaes.
2. Compreender eletricidade como uma forma de energia.
3. Compreender os conceitos de corrente, resistncia e diferena
de potencial eltrico.
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2
A Secretaria de Estado de Educao elaborou o presente material
com o intuito de estimular o
envolvimento do estudante com situaes concretas e
contextualizadas de pesquisa, aprendizagem
colaborativa e construes coletivas entre os prprios estudantes e
respectivos tutores docentes
preparados para incentivar o desenvolvimento da autonomia do
alunado.
A proposta de desenvolver atividades pedaggicas de aprendizagem
autorregulada mais uma
estratgia para se contribuir para a formao de cidados do sculo
XXI, capazes de explorar suas
competncias cognitivas e no cognitivas. Assim estimula-se a
busca do conhecimento de forma
autnoma, por meio dos diversos recursos bibliogrficos e
tecnolgicos, de modo a encontrar solues
para desafios da contemporaneidade, na vida pessoal e
profissional.
Estas atividades pedaggicas autorreguladas propiciam aos alunos
o desenvolvimento das
habilidades e competncias nucleares previstas no currculo mnimo,
por meio de atividades
roteirizadas. Nesse contexto, o tutor ser visto enquanto um
mediador, um auxiliar. A aprendizagem
efetivada na medida em que cada aluno autorregula sua
aprendizagem.
Destarte, as atividades pedaggicas pautadas no princpio da
autorregulao objetivam,
tambm, equipar os alunos, ajud-los a desenvolver o seu conjunto
de ferramentas mentais, ajudando-o
a tomar conscincia dos processos e procedimentos de aprendizagem
que ele pode colocar em prtica.
Ao desenvolver as suas capacidades de auto-observao e
autoanlise, ele passa a ter maior
domnio daquilo que faz. Desse modo, partindo do que o aluno j
domina, ser possvel contribuir para
o desenvolvimento de suas potencialidades originais e, assim,
dominar plenamente todas as
ferramentas da autorregulao.
Por meio desse processo de aprendizagem pautada no princpio da
autorregulao, contribui-se
para o desenvolvimento de habilidades e competncias fundamentais
para o aprender-a-aprender, o
aprender-a-conhecer, o aprender-a-fazer, o aprender-a-conviver e
o aprender-a-ser.
A elaborao destas atividades foi conduzida pela Diretoria de
Articulao Curricular, da
Superintendncia Pedaggica desta SEEDUC, em conjunto com uma
equipe de professores da rede
estadual. Este documento encontra-se disponvel em nosso site
www.conexaoprofessor.rj.gov.br, a fim
de que os professores de nossa rede tambm possam utiliz-lo como
contribuio e complementao s
suas aulas.
Estamos disposio atravs do e-mail
[email protected] para quaisquer
esclarecimentos necessrios e crticas construtivas que contribuam
com a elaborao deste material.
Secretaria de Estado de Educao
Apresentao
http://www.conexaoprofessor.rj.gov.br/mailto:[email protected]
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3
Caro Tutor,
Neste caderno voc encontrar atividades diretamente relacionadas
a algumas
habilidades e competncias do 1 Bimestre do Currculo Mnimo de
Fsica da 3 srie do
Ensino Mdio. Estas atividades correspondem aos estudos durante o
perodo de um
ms.
A nossa proposta que voc atue como tutor na realizao destas
atividades
com a turma, estimulando a autonomia dos alunos nessa
empreitada, mediando as
trocas de conhecimentos, reflexes, dvidas e questionamentos que
venham a surgir no
percurso. Esta uma tima oportunidade para voc estimular o
desenvolvimento da
disciplina e independncia indispensveis ao sucesso na vida
pessoal e profissional de
nossos alunos no mundo do conhecimento do sculo XXI.
Neste Caderno de Atividades, os alunos aprendero como funcionam
os
aparelhos eltricos! Na primeira parte, eles reconhecero um
circuito eltrico simples
e conhecero as grandezas fsicas associadas a eles. Na segunda
parte tratamos do
consumo de energia eltrica e eles entendero que esse consumo
depende da potncia
e do tempo de funcionamento dos aparelhos eltricos. Na terceira
parte, eles vero que
os circuitos eltricos podem ser formados por vrias resistncias
eltricas associadas
em srie e/ou em paralelo (ou misto).
Para os assuntos abordados em cada bimestre, vamos apresentar
algumas
relaes diretas com todos os materiais que esto disponibilizados
em nosso portal
eletrnico Conexo Professor, fornecendo diversos recursos de
apoio pedaggico para o
Professor Tutor.
Este documento apresenta 3(trs) aulas. As aulas podem ser
compostas por uma
explicao base, para que voc seja capaz de compreender as
principais ideias
relacionadas s habilidades e competncias principais do bimestre
em questo, e
atividades respectivas. Estimule os alunos a ler o texto e, em
seguida, resolver as
Atividades propostas. As Atividades so referentes a dois tempos
de aulas. Para reforar
a aprendizagem, prope-se, ainda, uma pesquisa e uma avaliao
sobre o assunto.
Um abrao e bom trabalho!
Equipe de Elaborao
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4
Introduo
...............................................................................................
03
Objetivos Gerais
......................................................................................
Materiais de Apoio Pedaggico
...............................................................
Orientao Didtico-Pedaggica
.............................................................
Aula 01: Tenso, corrente, potncia e resistncia
eltrica......................
Aula 02: Consumo de energia
eltrica.....................................................
Aula 03: Associao de resistores ..........................
Avaliao
.................................................................................................
Avaliao
Comentada...............................................................................
Pesquisa
...................................................................................................
05
05
06
07
14
18
27
28
30
Referncias
..............................................................................................
34
Sumrio
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5
Na 3 srie do Ensino Mdio, o contedo mais abordado o estudo
do
eletromagnetismo. Para atingir tal objetivo, vamos inicialmente
trabalhar circuitos
eltricos simples e as grandezas fsicas relacionadas transformao
da energia
eltrica em outras formas de energia. Em seguida, introduzimos
uma reflexo acerca
do consumo de energia eltrica, fazendo-os compreender que mesmo
um aparelho de
baixa potncia se funcionar por muito tempo gera custo maior ou
semelhante quele
de alta potncia e que funciona por pouco tempo. Encerraremos
este caderno de
atividades destacando que, na prtica, um circuito eltrico
formando de vrias
resistncias eltricas e que estas podem ser associadas em srie ou
em paralelo (ou
misto) dependendo da finalidade de seu uso
tcnico-tecnolgico.
No portal eletrnico Conexo Professor, possvel encontrar alguns
materiais
que podem auxili-los. Voc pode acessar os materiais listados
abaixo atravs do link:
http://www.conexaoprofessor.rj.gov.br/cm_materia_periodo.asp?M=10&P=6A.
Orientaes
Pedaggicas do CM
Orientaes Pedaggicas 1 Bimestre
Recursos Digitais - 1 Bimestre
Orientaes Metodolgicas - Autonomia - 1 Bimestre
Materiais de Apoio Pedaggico
Objetivos Gerais
http://www.conexaoprofessor.rj.gov.br/cm_materia_periodo.asp?M=10&P=6Ahttp://www.conexaoprofessor.rj.gov.br/cm_download.asp?T=11&M=10&P=6A&B=1http://www.conexaoprofessor.rj.gov.br/cm_download.asp?T=12&M=10&P=6A&B=1http://www.conexaoprofessor.rj.gov.br/cm_download.asp?T=14&M=10&P=6A&B=1
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6
Para que os alunos realizem as Atividades referentes a cada dia
de aula,
sugerimos os seguintes procedimentos para cada uma das
atividades propostas no
Caderno do Aluno:
1 - Explique aos alunos que o material foi elaborado que o aluno
possa
compreend-lo sem o auxlio de um professor;
2 - Leia para a turma a Carta aos Alunos, contida na pgina
3;
3 - Reproduza as atividades para que os alunos possam realiz-las
de forma
individual ou em dupla;
4 - Se houver possibilidade de exibir vdeos ou pginas eletrnicas
sugeridas na
seo Materiais de Apoio Pedaggico, faa-o;
5 - Pea que os alunos leiam o material e tentem compreender os
conceitos
abordados no texto base;
6 - Aps a leitura do material, os alunos devem resolver as
questes propostas
nas ATIVIDADES;
7 - As respostas apresentadas pelos alunos devem ser comentadas
e debatidas
com toda a turma. O gabarito pode ser exposto em algum quadro ou
mural da
sala para que os alunos possam verificar se acertaram as questes
propostas na
Atividade.
Todas as atividades devem seguir esses passos para sua
implementao.
Caro aluno, voc j pensou que estamos cercados por uma variedade
de coisas
que funcionam com eletricidade? Se fizermos uma lista de
aparelhos eltricos e
pensarmos no que eles produzem quando funcionam veremos que
alguns tm a
funo de aquecer. Esses aparelhos possuem um pedao de fio na
forma de espiral
Aula 1: Tenso, corrente, potncia e resistncia eltrica
Orientao Didtico-Pedaggica
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7
chamado de resistor que esquentam durante o funcionamento. Esses
aparelhos so
chamados de resistivos. Eles transformam a energia eltrica em
energia trmica. So
exemplos: secador de cabelo, torradeiras, chuveiros etc.
Outros aparelhos tm a funo de produzir algum tipo de movimento.
Eles so
chamados de motores eltricos, e transformam a energia eltrica em
energia
mecnica. So os casos dos ventiladores, batedeiras, furadeiras
etc.
Para funcionarem, os aparelhos precisam ser abastecidos com
energia eltrica
por alguma fonte de energia, como uma pilha, uma bateria, um
dnamo etc.
H ainda aparelhos ligados comunicao e armazenamentos de
informaes, como o telefone, a televiso, o microfone, o
computador, o pen drive
etc. Estes como outros aparelhos possuem componentes eltricos e
eletrnicos (fios,
chaves, ms, diodos, transistores, resistores etc).
Como voc pode ver, para fazer um aparelho eltrico funcionar
preciso uma
srie de elementos que juntos formam um circuito eltrico. Na
maioria das vezes esse
circuito constitudo pelo aparelho eltrico, uma fonte de energia,
fios de ligao e
um interruptor.
Nos aparelhos eltricos o interruptor o boto de liga-desliga, mas
no caso de
um circuito eltrico residencial ele pode ser um disjuntor, uma
tomada, um plugue, um
soquete de lmpada. A funo do interruptor permitir ou no a
passagem da energia
eltrica que sai da fonte e vai at o aparelho eltrico. O caminho
feito pela energia
eltrica limitado pelos fios de ligao. O fio de ligao feito de
metal, como o
Fonte:
http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=22284
http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=22284
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cobre, por exemplo, e revestido por uma capa plstica. atravs do
metal que a
energia flui. A capa plstica funciona como um material isolante,
que nos protege de
um choque eltrico. Dizemos que o circuito est fechado quando a
energia eltrica
utilizada e h passagem de corrente eltrica.
Os aparelhos de informao e comunicao acionam outros elementos
para
fecharem o circuito. Quando ligamos um rdio, o seu circuito
interno (fonte de
energia, fios de ligao e alto falante) fechado, mas s vezes a
estao no est
sintonizada. Nesse caso necessrio o uso de antenas. Ento, a
antena do rdio deve-
se comunicar com a antena da estao. Para a comunicao entre
aparelhos celulares,
GPS e computadores preciso, alm de fios de ligao e antenas, a
utilizao de
satlites artificiais.
Fonte:
http://www.cachoeirinhars.com.br/anunciantes_pgs/internet_via_radio.htm
Devemos tomar cuidado para o nosso corpo no fazer parte de um
circuito
eltrico. Isso acontece quando tomamos um choque eltrico.
Fonte: http://www.copel.com
http://www.cachoeirinhars.com.br/anunciantes_pgs/internet_via_radio.htmhttp://www.copel.com/
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Um dos choques mais comuns acontece quando mexemos com um
chuveiro
eltrico que no foi aterrado. A corrente eltrica entra pela mo e
percorre parte do
nosso corpo at o p. O fio terra conduz a corrente eltrica para
terra, porque a
condutividade eltrica se torna melhor no fio que no corpo
humano.
Fonte:http://www.cec.com.br/dicas-construcao-ligacao-de-chuveiro-e-da
ducha?id=195
TENSO ELTRICA OU VOLTAGEM (U):
Quando compramos um aparelho eltrico observamos algumas
informaes.
Essas informaes vm acompanhadas por nmeros, letras, palavras e
sinais. Por
exemplo, em alguns aparelhos vem escrito 127V, outros vm escrito
voltagem 127V, j
em outros essa informao aparece como tenso eltrica de 127V.
Trata-se da mesma
informao, da mesma grandeza fsica. Essa informao indica a tenso
a que o
aparelho deve ser submetido para funcionar bem.
Voc j comprou uma lmpada de 100W e depois de coloc-la em sua
casa
percebeu que ela no brilhava tanto quanto a outra que queimou? O
que pode ter
acontecido que a lmpada deveria ser de 110W 220V. Se a rede
eltrica da sua
residncia de 110V, ento, a lmpada no funcionou bem com uma
voltagem menor.
J uma lmpada de 100W 110V queimaria se fosse submetida a uma
tenso de 220V.
A tenso eltrica ou voltagem indicada pela letra U e medida em
Volt (V), em
homenagem a Alessandro Volta, o cientista que inventou a
pilha.
http://www.cec.com.br/dicas-construcao-ligacao-de-chuveiro-e-da%20ducha?id=195
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CORRENTE ELTRICA (I) E POTNCIA ELTRICA (P):
Agora pense numa situao em que voc dispe de duas lmpadas que
so
submetidas mesma tenso, mas que no iluminam da mesma maneira.
Isso
possvel? Sim, se essas lmpadas tm potncias diferentes. Uma
lmpada de 100W
requer uma corrente eltrica maior que uma lmpada de 60W, por
exemplo. Por isso,
uma lmpada de 100W apresenta uma luminosidade maior que a de
60W.
A potncia indica o consumo de energia eltrica do aparelho em
cada unidade
de tempo de seu funcionamento. Em outras palavras, ela indica a
quantidade de
energia eltrica que est sendo transformada em outra forma de
energia num certo
intervalo de tempo. Por exemplo, uma lmpada de 60W consome 60
Joules de energia
eltrica por segundo para funcionar. A potncia eltrica indicada
pela letra (P) e
medida em Watt (W), em homenagem a James Watt, pelas suas
contribuies para o
desenvolvimento do motor a vapor.
Podemos ento concluir que a corrente eltrica uma grandeza que
depende
da potncia do aparelho e da tenso em que ele colocado para
funcionar.
difcil de entender? Vamos tentar esclarecer melhor. Suponha que
voc
queira saber quanto de corrente eltrica atravessa uma lmpada de
60W que est
submetida a uma tenso eltrica de 110V. Bastaria dividir 60 por
110, que daria 0,54 A,
aproximadamente.
Ento, para calcular a intensidade da corrente eltrica (i)
deve-se dividir a
potncia (P) pela tenso eltrica (U), tal como mostra a expresso
matemtica:
i = P U
V
P
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Veja que a corrente eltrica indicada pela letra i e medida em
Ampres (A),
em homenagem a Andr-Marie Ampre. Existem dois tipos de corrente
eltrica: a
contnua que fornecida por pilhas e baterias e a corrente
alternada, que fornecida
pelas usinas eltricas para as casas, indstrias etc.
A passagem da corrente eltrica sempre provoca aquecimento nos
fios de
ligao. Como medida de segurana para as instalaes eltricas,
colocamos fusveis
ou disjuntores. Quando o valor da corrente eltrica ultrapassa o
especificado por esses
dispositivos, eles automaticamente interrompem a passagem da
corrente, deixando o
circuito aberto e deixando os aparelhos associados sem
funcionar.
RESISTNCIA ELTRICA (R):
J falamos que os aparelhos resistivos tm um fio chamado de
resistor e que
ele aquece durante o funcionamento. Esse fio limita a
intensidade da corrente no
circuito. Dependendo do tipo do material a ser usado como
resistor, deve-se levar em
conta a temperatura que ele dever atingir para no derreter. A
capacidade que o
resistor tem para resistir corrente eltrica depende do tipo do
material e das
dimenses fsicas (comprimento e espessura) do fio. Essa
capacidade chamada de
resistncia eltrica. O valor da resistncia eltrica diz se o
material bom ou mau
condutor eltrico. Se a resistncia eltrica alta, o resistor mau
condutor eltrico.
Se a resistncia baixa, o resistor bom condutor eltrico.
Como ser a resistncia de chuveiro eltrico? Quando o chuveiro est
com a
chave no inverno a corrente eltrica percorre um trecho pequeno
do fio resistor (AB).
Quando a chave est no vero a corrente percorre um trecho maior
do fio resistor(BC).
Fonte:
http://cienciacompartilhada.blogspot.com.br/2013/02/como-trocar-resistencia-de-chuveiro.html
http://cienciacompartilhada.blogspot.com.br/2013/02/como-trocar-resistencia-de-chuveiro.html
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Dizemos que quanto menor for o comprimento do fio, menor a
resistncia
eltrica e, portanto, maior a intensidade da corrente eltrica.
Isso corresponde
posio inverno. Ento, o fio fica mais quente , isto , a
temperatura do resistor
aumenta e, consequentemente, mais quente ficar a gua. Esse
efeito trmico da
corrente eltrica conhecido como Efeito Joule.
importante dizer que a resistncia eltrica pode ser diferente
quando o
resistor est em funcionamento, porque a temperatura muda
bastante seu valor
quando a corrente eltrica passa pelo resistor. Uma lmpada de
filamento de
tungstnio (40W 110V) ligada tem a sua resistncia eltrica
aumentada
aproximadamente em 10 vezes mais que quando ela est
desligada.
Para calcular a resistncia eltrica de um resistor em
funcionamento, voc
precisaria dividir a tenso eltrica pela corrente eltrica. Por
exemplo, considere um
chuveiro submetido tenso de 220V e a uma corrente 20 A. A
resistncia eltrica
desse resistor seria de 11 , porque 220 dividido por 20 resulta
em 11 .
A frmula que permite o clculo da resistncia em funcionamento
:
R = U I
Ela conhecida como Primeira Lei de Ohm. A unidade de medida da
resistncia
eltrica o Ohm (), em homenagem ao cientista George Simon Ohm,
pelos seus
trabalhos com metais que tinham resistncia eltrica
constante.
1. Classifique os aparelhos abaixo em: resistivo, motor eltrico
e fonte/gerador de
energia. Em seguida, indique a principal transformao de energia
que ocorre no
funcionamento deles.
a) Torradeira: Resistivo Energia eltrica se transforma em
energia trmica;
b) Lmpada: Resistivo - Energia eltrica se transforma em energia
trmica;
Atividade Comentada
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c) Bateria: Gerador - Energia qumica se transforma em energia
eltrica;
d) Pilha: Gerador - Energia qumica se transforma em energia
eltrica;
d) Liquidificador: Motor eltrico - Energia eltrica se transforma
em energia
mecnica;
e) Secador de cabelo: Motor eltrico/ Resistivo - Energia eltrica
se transforma em
energia mecnica e trmica;
f) furadeira: Motor eltrico - Energia eltrica se transforma em
energia mecnica.
2. Submetido a uma tenso de 220V um aparelho resistivo consome
uma potncia de
100W. Calcule a corrente eltrica do aparelho.
AU
Pi 2,2
100
220
Resoluo:
A corrente eltrica consumida pelo aparelho 2,2 A.
3. Para secar o cabelo, uma cabeleireira dispe de dois secadores
eltricos: um de
1200W 110V e outro de 800W 110W. Discuta as vantagens em se
utilizar um ou
outro:
AU
Pi 9,10
110
12001
AU
Pi 27,7
110
8002
Resoluo:
O primeiro secador de cabelo consome mais corrente eltrica que o
segundo secador
de cabelo. Embora o primeiro secador use mais corrente eltrica,
ele deve secar o
cabelo mais rpido que o segundo secador.
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4. Preencha o quadro a seguir, utilizando as palavras menor ou
maior, para relacionar
as grandezas fsicas em cada situao:
Chuveiro potncia comprimento corrente resistncia temperatura
Inverno maior menor maior menor Maior
Vero menor maior menor maior Menor
5. Um condutor atravessado por uma corrente de 2 A quando a
tenso em seus
terminais vale 110V. Quanto mede a resistncia do condutor?
552
110
i
UR
Resoluo:
A resistncia eltrica do condutor 55.
Caro aluno, voc j gastou alguns minutos a mais tomando um banho
quente e
sua me ou pai brigou com voc por conta disso? Ou por
esquecimento j deixou a
lmpada de um cmodo acesa? Voc sabe que o acesso e a utilizao de
eletricidade
geram custos, seja na hora de comprar pilhas ou baterias, seja
na hora de pagar a
conta de luz. Para ajud-lo a entender que seus pais tm razo,
vamos aprender
como se calcula a energia eltrica consumida em nossas casas.
Fonte:
http://www.canalkids.com.br/meioambiente/cuidandodoplaneta/dicas.htm
Aula 2: Consumo de energia eltrica
http://www.canalkids.com.br/meioambiente/cuidandodoplaneta/dicas.htm
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CONSUMO DE ENERGIA ELTRICA:
Quando voc examina uma conta de luz fcil localizar a quantidade
de
energia eltrica consumida por sua casa. Esse valor vem
acompanhado pela unidade
kWh, que significa quilowatt-hora. O quilo quer dizer 1000
vezes, o mesmo quilo
utilizado nas unidades quilmetro e quilograma. O termo watt-hora
a unidade de
medida da energia eltrica, que obtida atravs da multiplicao
entre a potncia do
aparelho (Watt) e o tempo de funcionamento do aparelho
(hora).
Suponha que voc precise calcular a energia eltrica consumida por
uma
lmpada incandescente de 100W que ficou ligada por um dia
inteiro. Voc faria assim:
100 x 24 = 2400 Wh (2400 Watt-hora)
Para que a medida da energia eltrica seja escrita em kWh, ainda
preciso
dividir o valor por 1000! Logo, o valor seria escrito assim:
2400: 1000 = 2,4 kWh (2,4 quilowatts-hora)
Voc pode pensar que este valor pequeno, mas considerando que o
custo
indicado na conta representa o somatrio do produto da potncia de
cada aparelho
eltricos pelo tempo de funcionamento deles no perodo de 1 ms,
esse valor
aumenta bastante!
Se essa lmpada no fosse desligada no perodo de um ms (30 dias),
a energia
eltrica consumida por ela nesse perodo seria de 72 kWh! Por qu?
Veja:
2, 4 x 30 = 72 kWh / ms (72 quilowatt-hora por ms)
Ok! Voc deve estar pensando: ser que essa quantidade de energia
eltrica
custa caro? Se voc considerar que na cidade do Rio de Janeiro o
valor de 1 kWh de
R$ 0,44, j includo os impostos, ento o custo dessa lmpada seria
de R$ 31, 68! Veja
o clculo: 72 x 0,44 = 31, 68 reais (31 reais e 68 centavos por
ms)
Ento, seus pais no tm razo em brigar contigo quando voc esquece
a
lmpada do quarto acesa?
Hoje nossas casas so equipadas com uma srie de aparelhos
eltricos e
eletrnicos que mesmo no funcionando esto em modo de espera,
chamado de
stand by. Geladeiras, Tvs, DVDs, micro-ondas, rdios etc por
estarem ligados em
tomadas acabam desperdiando cerca de 15% do total do consumo de
energia eltrica
por ms.
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16
Fonte: http://canalazultv.ig.com.br
Resumindo, a quantidade de energia eltrica que voc consume
depende: da
potncia dos aparelhos e do tempo de funcionamento. Esses dois
fatores so
igualmente importantes! Um aparelho de baixa potncia, mas que
funciona durante
muito tempo diariamente pode gastar tanto ou mais energia
eltrica que outro
aparelho de maior potncia que funciona durante pouco tempo. Alm
disso, se voc
quiser saber o custo desse consumo preciso conhecer o valor de
1kWh da sua cidade
e multiplic-lo pela quantidade de energia eltrica consumida no
ms!
Acompanhe os exerccios resolvidos para esclarecer algumas
dvidas:
1) Uma residncia pagou R$ 98,28 pelo consumo de 234 kWh. Qual o
valor mdio
pago por cada kWh nessa cidade?
98, 28 : 234 = 0,42 centavos de real
Resposta: Cada 1 kWh custa R$0,42.
2) Um ferro eltrico tem potncia de 900 W. Uma dona de casa passa
as roupas da
famlia uma vez por semana e gasta em mdia 3 horas por vez.
Considere que 1kWh de
energia custe R$ 0,44 e que um ms tem 4 semanas, quanto essa
dona de casa gasta
por ms para passar suas roupas?
Potncia do aparelho= 900W
Tempo de funcionamento = 3 horas x 4 semanas = 12 horas por
ms
Energia = potncia x tempo
http://canalazultv.ig.com.br/
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Energia = 900 x 12 = 10800Wh : 1000 = 10,8 kWh (energia eltrica
consumida por
ms)
Custo total = energia consumida por ms x custo de 1 kWh
Custo total = 10,8 x 0,44 = 4,752 reais
Resposta: Ela gasta R$ 4,75 por ms. Observe que a nossa moeda no
admite mais
que dois dgitos como centavos!
1. Uma residncia pagou R$ 111,11 pelo consumo de 271 kWh. Qual o
valor mdio
pago por cada kWh nessa cidade?
Resoluo:
111, 11 : 271 = 0,41(quarenta e um centavos de Real)
Cada 1 kWh custa R$0,41.
2. Considere uma bomba de gua com potncia mdia de 370 W que
ligada por 2
horas todos os dias do ms (30 dias). Supondo que o custo de 1kWh
de energia eltrica
seja de R$0,40, responda:
a) Quanto de energia eltrica essa bomba consome por ms?
Resoluo:
Potncia do aparelho = 370 W
Tempo de funcionamento = 2 x 30 = 60 horas/ ms
Energia = potncia x tempo
Energia = 370 x 60 = 22200 Wh: 1000 = 22,2 kWh
Resposta: A energia eltrica consumida mensalmente 22,2 kWh.
b) Qual o gasto mensal dessa bomba de gua?
Atividade Comentada
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Resoluo:
Custo total = energia consumida por ms x custo de 1 kWh
Custo total = 22,2 x 0,40 = 8,88 Reais
O gasto mensal de R$ 8,88.
3. Um chuveiro de 4500W/110V usado 20 horas por ms, enquanto um
ar
condicionado de 1100W/110V usado 80 horas no mesmo perodo. Qual
dos dois
consome mais energia eltrica?
Resoluo:
Energia = potncia x tempo
Energia do chuveiro = 4500 x 20 = 90000 Wh: 1000 = 90 kWh
Energia do ar condicionado = 1100 x 80 = 88000 Wh: 1000 =
88kWh
O chuveiro consome mais energia que o ar condicionado.
Voc j parou para pensar se as lmpadas de uma rvore de Natal so
ligadas
da mesma maneira como as lmpadas da nossa casa?
Na instalao eltrica de uma residncia percebemos que h uma srie
de
aparelhos ligados ao circuito alm das lmpadas e que essas ligaes
so
independentes. Se uma lmpada da cozinha queimar ou for desligada
isso no
interfere no funcionamento das outras lmpadas e aparelhos da
casa. Nessa situao,
esses aparelhos esto ligados em paralelos.
Outra maneira de ligar os aparelhos eltricos chamada de ligao em
srie.
Nesse caso, se uma lmpada ou um aparelho for desligado, retirado
ou mesmo se
quebrar, o circuito fica aberto. Isso no quer dizer que os
aparelhos e lmpadas so
danificados por isso, somente no h mais a passagem da corrente
eltrica. Esse o
Aula 3: Associao de resistores
-
19
tipo de ligao que acontece nas lmpadas de rvores de Natal e em
alguns circuitos
internos de rdio e TV.
ASSOCIAO DE RESISTORES EM SRIE:
Numa associao em srie, as lmpadas tm um brilho menor que
numa
associao em paralelo. Isso significa que a corrente eltrica no
circuito menor. O
brilho das lmpadas menor porque a tenso em cada lmpada uma parte
da tenso
total fornecida pela fonte de energia. Se as lmpadas forem
iguais, a tenso em cada
lmpada 1/3 da tenso total, e todas as lmpadas tm o mesmo brilho.
A corrente
eltrica em cada lmpada igual.
Fonte:
http://www.10emtudo.com.br/aula/ensino/resistores_em_serie_e_paralelo/
Se mais lmpadas forem includas ao circuito, voc perceber que as
lmpadas
tero brilho ainda menor, porque a corrente eltrica diminuir
mais. Pensando assim,
d para entender que a resistncia eltrica do circuito aumenta
medida que mais
lmpadas so includas ao circuito.
Se pudssemos substituir todas elas por uma nica lmpada que
estabelecesse
no circuito a mesma corrente que as outras juntas, seria
necessrio escolher uma
lmpada com resistncia eltrica equivalente, cujo valor seria
igual ao somatrio das
resistncias unitrias das outras lmpadas.
Por exemplo, se trs lmpadas iguais de 40W 110V so associadas em
srie e
esto em funcionamento, o valor da resistncia eltrica de cada uma
de
aproximadamente 302,5. Ento, ao substituir as trs lmpadas por
uma equivalente
http://www.10emtudo.com.br/aula/ensino/resistores_em_serie_e_paralelo/
-
20
que estabelea a mesma corrente eltrica das demais, essa lmpada
precisaria ter
resistncia eltrica equivalente de 907,5! Esse valor o triplo de
302,5.
Se as lmpadas fossem diferentes, bastaria conhecer a resistncia
eltrica de
cada uma e som-las para se obter a medida da resistncia
equivalente. Observe o
seguinte esquema de um circuito eltrico em srie:
Fonte:
http://www.mundoeducacao.com.br/fisica/associacao-resistores.htm
Esse um modo simplificado de representar um circuito eltrico. As
lmpadas,
ou qualquer aparelho resistivo, so indicadas pelos smbolos de
R1, R2 e R3. A fonte de
energia representada pelo smbolo ao lado de V e os segmentos de
reta so os fios
de ligao. Se R1 = 5, R2 = 7 e R3 = 8, a resistncia equivalente
seria de 5 + 7 + 8 =
20!
Se for necessrio conhecer a corrente eltrica que passa pelo
circuito, tome o
valor da tenso eltrica dele e divida pela medida resistncia
equivalente, isto , use a
expresso matemtica da Primeira Lei de Ohm!
Veja se, no ltimo circuito eltrico a fonte fosse de 60V, a
corrente eltrica
seria igual a 3 Ampres:
i = V / R = 60 / 20 = 3 A.
ASSOCIAO DE RESISTORES EM PARALELO:
Na associao em paralelo as lmpadas tm um brilho maior,
comparado
quelas que foram associados em srie. Significa que h maior
intensidade de
Ateno!
H dois smbolos para tenso eltrica: U e V!
Ento, a expresso da 1 Lei de Ohm pode ser escrita assim: i =
V/R
http://www.mundoeducacao.com.br/fisica/associacao-resistores.htm
-
21
corrente eltrica no circuito. A tenso eltrica de cada lmpada
exatamente igual ao
valor da fonte de energia.
Fonte:
http://descobrindoaeletricidade.blogspot.com.br/2011/08/aula-2-circuitos-eletricos-em-serie-e.html
Nessa ligao, se mais lmpadas so includas ao circuito, o brilho
continua o
mesmo, porque a tenso eltrica no se altera, sejam suas
resistncias iguais ou
diferentes.
Se uma dessas lmpadas for retirada do circuito a outra funciona
normalmente.
O valor da corrente eltrica se divide nas bifurcaes e mesmo que
um dos caminhos
seja interrompido, o circuito continuaria fechado.
A intensidade da corrente eltrica do circuito igual soma dos
valores da
corrente que caminha em cada bifurcao e o valor total
corresponde corrente que
sai e entra na fonte de energia. A resistncia total do circuito
bem menor,
comparada a da ligao em srie.
Observe o circuito eltrico envolvendo trs resistores:
Fonte:
http://www.mundoeducacao.com.br/fisica/associacao-resistores.htm
http://descobrindoaeletricidade.blogspot.com.br/2011/08/aula-2-circuitos-eletricos-em-serie-e.htmlhttp://www.mundoeducacao.com.br/fisica/associacao-resistores.htm
-
22
Como na situao anterior, as lmpadas ou qualquer aparelho
resistivo so
representados no esquema por R1, R2 e R3. A fonte de energia
simbolizada por V.
Vamos atribuir valores as resistncias: R1 = 2, R2 = 4 e R3 = 5.
Para calcular
a resistncia total do circuito, que igual resistncia equivalente
(Req) devemos usar
a expresso matemtica:
Substituindo cada valor de R na expresso, temos:
5
1
4
1
2
11
eqR
Fazendo o mmc entre 2, 4 e 5, temos 20. Dividindo-se 20 por
cada
denominador e, em seguida, multiplicando os quocientes pelos
seus respectivos
numeradores, temos:
5
1
4
1
2
11
eqR
20
5
20
4
20
101
eqR
20
191
eqR
Req = 19
20 1,05
Observe que o valor da resistncia equivalente do circuito bem
menor que os
valores individuais das resistncias R1, R2 e R3.
10 5 4
-
23
Para uma tenso eltrica do circuito de 60V, a corrente eltrica
seria de:
AR
Vi
eq
5719320
19
1
60
19
20
60
A intensidade da corrente eltrica seria de 57 A. Repare que bem
mais alta
que a intensidade obtida na ligao em srie!
1. Considere R1= 3, R2 = 5 e R3 = 6. Calcule a resistncia
equivalente em cada
ligao de resistores:
a)
Resoluo: 3 + 5 + 6 = 14
b)
Fontes:
http://www.brasilescola.com/fisica/associacao-resistores.htm
Atividade Comentada
3
1
http://www.brasilescola.com/fisica/associacao-resistores.htm
-
24
10 6 5
Resoluo:
6
1
5
1
3
11
eqR
6
1
5
1
3
11
eqR
30
5
30
6
30
101
eqR
30
211
eqR
Req = 21
30
2. No circuito eltrico em srie ilustrado na figura, a fonte de
energia eltrica tem
tenso de 20V. Determine:
Fonte:
http://minhasaulasdefisica.blogspot.com.br/2012/06/associacoes-de-resistores.html
a) O valor da resistncia equivalente do circuito.
Resoluo:
Req = 2 + 3 = 5
b) A intensidade da corrente eltrica estabelecida no
circuito.
Resoluo:
AR
Ui
eq
45
20
http://minhasaulasdefisica.blogspot.com.br/2012/06/associacoes-de-resistores.html
-
25
c) O valor da tenso eltrica em cada resistor.
Resoluo:
U1 = i . R1 = 4 . 2 = 8 V
U2 = i . R2 = 4 . 3 = 12V
A voltagem na resistncia 1 de 8V e na resistncia 2 de 12 V.
3. No circuito eltrico em paralelo, a fonte de energia eltrica
de 12V . Calcule:
Fonte:
http://minhasaulasdefisica.blogspot.com.br/2012/06/associacoes-de-resistores.html
a) A resistncia equivalente do circuito.
Resoluo:
6
1
3
1
2
11
eqR
6
1
3
1
2
11
eqR
12
2
12
4
12
61
eqR
112
121
eqR
6 4 2
http://minhasaulasdefisica.blogspot.com.br/2012/06/associacoes-de-resistores.html
-
26
b) A intensidade da corrente eltrica no circuito.
Resoluo:
AR
Ui
eq
121
12
i = 12 A
4. (Fei-SP) Qual a resistncia equivalente da associao a
seguir?
(A) 80
100
(C) 90
(D) 62
(E) 84
Resoluo:
Associao em paralelo:
30
1
20
11
eqR
30
1
20
11
eqR
3 2
Associao em srie:
12 + 50 = 62
-
27
60
2
60
31
eqR
60
51
eqR
125
60eqR
Caro Professor Aplicador, sugerimos duas diferentes formas de
avaliar as
turmas que esto utilizando este material: avaliao e
pesquisa.
Nas disciplinas em que os alunos participam da Avaliao do
Saerjinho, pode-se
utilizar a seguinte pontuao:
Saerjinho: 2 pontos
Avaliao: 5 pontos
Pesquisa: 3 pontos
Nas disciplinas que no participam da Avaliao do Saerjinho podem
utilizar a
participao dos alunos durante a leitura e execuo das atividades
do caderno como
uma das trs notas. Neste caso teramos:
Participao: 2 pontos
Avaliao: 5 pontos
Pesquisa: 3 pontos
A seguir apresentaremos as avaliaes propostas neste caderno para
este
bimestre. Abaixo voc encontrar o grupo de questes que serviro
para a avaliao
dos alunos. As mesmas questes esto disponveis para os alunos no
Caderno de
Atividades Pedaggicas de Aprendizagem Autorregulada 01.
Avaliao
-
28
1. Submetido a uma tenso de 110V, um aparelho resistivo possui
uma potncia de
100W. Calcule a corrente eltrica que esse aparelho consome.
Resoluo:
AU
Pi 1,1
100
110
i = 1,1 A
2. Um condutor atravessado por uma corrente de 5 A quando a
tenso em seus
terminais vale 110V. Quanto mede a resistncia do condutor?
Resoluo:
225
110
i
UR
R = 22
3. Considere uma lavadora de roupas com potncia mdia de 800 W
que ligada por 2
horas todos os dias do ms (30 dias). Supondo que o custo de 1kWh
de energia eltrica
seja de R$0,40, responda:
a) Quanto de energia eltrica essa lavadora consome por ms?
Resoluo:
Potncia do aparelho = 800 W
Tempo de funcionamento = 2 x 30 = 60 horas/ ms
Energia = potncia x tempo
Energia = 800 x 60 = 48000 Wh : 1000 = 48 kWh
Avaliao Comentada
-
29
A energia eltrica consumida mensalmente 48 kWh.
b) Qual o gasto mensal dessa lavadora de roupas?
Resoluo:
Custo total = energia consumida por ms x custo de 1 kWh
Custo total = 48 x 0,40 = 19,20 Reais
Resposta: O gasto mensal de R$ 19,20.
4. (PUC - RJ-2008) Trs resistores idnticos de R = 30 esto
ligados em paralelo com
uma bateria de 12 V. Pode- se afirmar que a resistncia
equivalente do circuito de:
(A) Req = 10, e a corrente 1,2 A.
(B) Req = 20, e a corrente 0,6 A.
(C) Req = 30, e a corrente 0,4 A.
(E) Req = 40, e a corrente 0,3 A.
(E) Req = 60, e a corrente 0,2 A.
Resoluo:
30
1
30
1
30
11
eqR
30
31
eqR
103
30eqR
AR
Ui
eq
2,110
12
-
30
5. Determine a resistncia equivalente entre os terminais A e B
da seguinte
associao de resistores:
Fonte:
http://exercicios.brasilescola.com/fisica/exercicios-sobre-associacao-mista-resistores.htm
Resoluo:
4
1
4
1
4
11
eqR
4
31
eqR
3
4eqR
Caro professor aplicador, os alunos j estudaram todos os
principais
assuntos relativos ao 1 bimestre, hora de discutir um pouco
sobre a importncia
deles no cotidiano.
Iniciamos este estudo, conhecendo um pouco sobre elementos que
compem
um circuito eltrico e as grandezas fsicas envolvidas nele. Em
seguida, eles
aprenderam a calcular o consumo de energia eltrica e entenderam
como so feitas
ligaes entre aparelhos eltricos numa residncia.
Pesquisa
Resistncia total:
3,93
28
3
48
3
444
http://exercicios.brasilescola.com/fisica/exercicios-sobre-associacao-mista-resistores.htm
-
31
Depois que os alunos lerem atentamente a tirinha de humor e as
questes a
seguir, eles devero, atravs de uma investigao individual ou
coletiva, responder
cada uma das perguntas de forma clara e objetiva.
Vamos orient-lo, caro professor tutor, informando as possveis
respostas que
os alunos podero dar s perguntas, e que podero ser consideradas
aceitveis,
mediante as suas estimativas.
Pea para os alunos entregarem as respostas da pesquisa numa
folha separada!
Voc desperdia energia eltrica?
Realmente, alm das agresses natureza, muitas vezes no percebemos
no
dia-a-dia o quanto desperdiamos de energia.
Vamos ver em duas situaes usuais se voc tem contribudo para
este
desperdcio: lmpada e chuveiro eltricos.
a) Verifique na lmpada, normalmente utilizada em seu quarto, as
indicaes de
voltagem e potncia. Anote esses valores. Repita esses
procedimentos para o chuveiro
eltrico. Lembre que geralmente o chuveiro possui duas indicaes
de potncia
eltrica (quente/inverno morno/vero). importante que voc faa a
anotao das
duas.
Lmpada
Voltagem: 127V
Potncia: 100W
Chuveiro
Voltagem: 127V
Potncia: 2500W
-
32
O que se espera do aluno que ele registre a voltagem e a potncia
de uma lmpada
e do chuveiro eltrico da sua casa. Os possveis valores de
voltagem so 110 V, 127V
ou 220V. Quanto aos valores de potncia, se tratando de lmpadas
incandescentes,
esses valores podem oscilar de 25W a 250W, se for fluorescente
esse valor oscila
entre 3W a 55W. Com relao ao chuveiro eltrico, esse valor varia
entre 1500W a
5500W na tenso de 127V e de 2500W a 7500W na tenso de 220V.
b) Quanto tempo, em mdia, a lmpada do seu quarto permanece
acessa durante um
ms?
Essa resposta pessoal, mas no se espera valores muito altos. Por
exemplo, se em
mdia essa lmpada fica acesa 4 horas/dia, no perodo de um ms, o
tempo de
funcionamento seria de 4 x 30 = 120 horas. Pea para o aluno
explicar a sua
estimativa.
c) Durante seu banho, em que posio (quente/morno/desligado) a
chave seletora
usada?
Resposta pessoal
d) De quanto tempo , normalmente, a durao do seu banho? A partir
deste valor,
determine o tempo que o chuveiro fica ligado em um ms?
Suponha que o aluno diga que em mdia seu banho tenha durao de 20
minutos
por dia. No perodo de um ms o tempo que o chuveiro ficaria
ligado seria 20 x 30 =
600 minutos/ ms ou 600 : 60 = 10 horas/ ms.
e) Calcule, usando os dados fornecidos nos itens anteriores, os
valores mdios de energia
eltrica consumida mensalmente durante os funcionamentos da
lmpada e do
chuveiro.
Suponha que a potncia do chuveiro fosse de 2500W e a da lmpada
fosse de 100W,
ento, teramos:
Lmpada: Energia consumida = 100 x 120 = 12000 Wh : 1000 = 12
kWh
Chuveiro: Energia consumida = 2500 x 10 = 25000 Wh : 1000 =
25kWh
-
33
f) Pegue a ltima conta de luz de sua residncia e verifique qual
foi o consumo mensal de
energia eltrica. Que porcentagem da energia consumida foi gasta
nos usos da
lmpada de seu quarto e do chuveiro com o seu banho dirio?
Suponha que a conta de luz do aluno apresentasse um consumo
mensal de energia
eltrica igual a 300kWh. A porcentagem de energia consumida por
ele com a
lmpada do quarto e com o seu banho seria:
Energia consumida pelo aluno: 12 + 25 = 37 kWh
Porcentagem : 37 : 300 = 0,1233 x 100 = 12,33%
A resposta seria de 12,33%.
g) Voc acha que est desperdiando energia eltrica? Esperamos que
NO!!! Porm,
suponha que voc ainda pudesse diminuir o gasto de energia
eltrica, nestas duas
atividades, em 10%. Que economia, em Real (R$), estaria sendo
feita (verifique o valor
atual do kWh)?
Uma reduo de 10% da quantidade de energia eltrica consumida pelo
aluno no
banho e com a lmpada do quarto seria igual a:
10% de 37 kWh = 3,7 kWh.
Se o custo de 1 kWh fosse de R$0,44, o valor economizado
seria:
0,44 x 3,7 = 1,62 reais.
Resposta: Seria de 3,7 kWh que custaria R$1,62.
Fonte da atividade:
http://www.ensinodefisica.net/1_THs/sit.problemas/femag_4.pdf
http://www.ensinodefisica.net/1_THs/sit.problemas/femag_4.pdf
-
34
[1] GREF - Grupo de Reelaborao do Ensino de Fsica. Leituras de
Fsica:
Eletromagnetismo. 4 ed. So Paulo: Edusp, 1998.
[2] FILHO, A. G; TOSCANO, C. Fsica. Vol. nico. So Paulo:
Scipione, 2008.
[3] BRASIL. MINISTRIO DA EDUCAO. Parmetros Curriculares
Nacionais: Ensino
Mdio. Braslia: Semtec/MEC, 1999.
Referncias
-
35
COORDENADORES DO PROJETO
Diretoria de Articulao Curricular
Adriana Tavares Maurcio Lessa
Coordenao de reas do Conhecimento
Bianca Neuberger Leda
Raquel Costa da Silva Nascimento Fabiano Farias de Souza
Peterson Soares da Silva
Ivete Silva de Oliveira Marlia Silva
PROFESSORES ELABORADORES
Prof. Rafael de Oliveira Pessoa de Araujo Prof. Ricardo de
Oliveira Freitas
Prof.. Saionara Moreira Alves das Chagas
Equipe de Elaborao
