Onde no est a Eletricidade?Voc vai elaborar, em conjunto com seus colegas de classe, uma lista de coisas que faro parte do programa desse curso

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A figura a seguir voc provavelmente j observou nos volumes anteriores desta coleo. Agora, entretanto, o jogo diferente. Voc vai analis-la e responder a questo proposta ao lado.

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Onde no est a Eletricidade?Leia o texto a seguir, escrito pelo poeta e escritor Carlos Drummond de Andrade e responda s questes. Como a gente no tem armrio da copa, me lembrei de dar um, serve de copa, despensa e bar, chapeado de ao tecnicamente subdesenvolvido. Tinha tambm um conjunto para cozinha de pintura porcelanizada fecho magntico ultra-silencioso puxador de alumnio anodizado, um amoreco. Fiquei na dvida e depois tem o refrigerador de 17 ps cbicos integralmente utilizveis, congelador cabendo um leito ou peru inteiro, esse eu vi que no cabe l em casa, sai dessa! Me virei para a mquina de lavar roupa sistema de tambor rotativo mas a Sra. podia ficar ofendida deu querer acabar com a sua roupa lavada no tanque, alvinha que nem pomba branca, Mamy esfrega e bate com tanto capricho enquanto eu estou no cinema ou tomo sorvete com a turma. Quase entrei na loja para comprar o aparelho de ar condicionado de 3 capacidades, nosso apartamentinho de fundo embaixo do terrao um forno, mas a Sra. vive espirrando, o melhor no inventar moda. Mamy, o brao di de escrever e tinha um liquidificador de 3 velocidades, sempre quis que a Sra. no tomasse trabalho de espremer a laranja, a mquina de tric faz 500 pontos, a Sra. sozinha faz muito mais. Um secador de cabelo para Mamy! gritei, com capacete plstico mas passei adiante, a Sra. no desses luxos, e a poltrona anatmica me tentou, um estouro, mas eu sabia que minha Mezinha nunca tem tempo de sentar. Mais o que? Ah sim, o colar de prolas acetinadas, caixa de talco de plstico perolado, par de meias, etc. Acabei achando tudo meio chato, tanta coisa para uma garotinha s comprar e uma pessoa s usar, mesmo sendo a Me mais bonita e merecedora do Universo. E depois, Mamy, eu no tinha nem 20 cruzeiros, eu pensava na vspera deste Dia a gente recebesse no sei como uma carteira cheia de notas amarelas, no recebi nada e te ofereo este beijo bem beijado e carinhoso de tua filhinha Isabel".

Carta a uma senhoraA garotinha fez esta redao no ginsio: "Mamy, hoje dia das Mes e eu desejo-lhe milhes de felicidades e tudo mais que a Sra. sabe. Sendo hoje o dia das Mes, data sublime conforme a professora explicou o sacrifcio de ser Me que a gente no est na idade de entender mas um dia entenderemos, resolvi lhe oferecer um presente bem bacaninha e fui ver as vitrinas e li as revistas. Pensei em dar Sra. o radiofono Hi-Fi de som estereofnico e caixa acstica de 2 alto-falantes amplificador e transformador mas fiquei na dvida se no era prefervel uma tv legal de cinescpio multirreacionrio som frontal, antena telescpica embutida, mas o nosso apartamento um ovo de tico-tico, talvez a Sra. adorasse o transistor de 3 faixas de ondas e 4 pilhas de lanterna bem simplesinho, levava para a cozinha e se divertia enquanto faz comida. Mas a Sra. se queixa tanto do barulho e dor de cabea, desisti desse projeto musical, uma pena, enfim trata-se de um modesto sacrifcio de sua filhinha em inteno da melhor Me do Brasil. Falei de cozinha, estive quase te escolhendo o grill automtico de 6 utilidades porta de vidro refratrio e completo controle visual, s no comprei-o porque diz que esses negcios eletrodomsticos do prazer uma semana, chateao o resto do ms, depois enconsta-se eles no armrio da copa.

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questes1. Quantos presentes Isabel pensou em dar para sua Mamy?

oba2. Quais eram e quais no eram eltricos?

Esquentar gua, iluminar os ambientes internos de uma residncia, escritrio, providenciar uma torrada para o caf da manh, falar ao telefone, aspirar o p, encerar o cho, fazer as contas para ver se o dinheiro vai dar para pagar as contas, assistir a um filme em video, ou a um jogo esportivo ao vivo, ouvir msica, acordar ao som das notcias do dia, enviar um fax, receber recados gravados numa secretria eltrnica, enviar mensagens atravs de uma rede de computadores,..., so exemplos de atividades que fazemos hoje com a ajuda da Eletricidade. No toa que nos momentos em que o fornecimento da Eletricidade interrompido, a nossa vida sofre uma grande alterao: ficamos de certo modo desamparados quando estamos em nossa casa, a alegria geral quando h dispensa das aulas na escola, o metr e os trens urbanos no funcionam, os semforos apagam, etc. A enciclopdia Mirador, apresenta para a palavra Eletricidade a seguinte conceituao:So fenmenos eltricos todos aqueles que envolvem cargas eltricas em repouso ou em movimento;as cargas em movimento so usualmente eltrons. A importncia da eletricidade advm essencialmente da possibilidade de se transformar a energia da corrente eltrica em outra forma de energia: mecnica, trmica, luminosa, etc.

Uma outra maneira de percebermos a presena da eletricidade em nosso dia-a-dia consiste em fazer um levantamento das atividades que voc fez hoje, desde o momento em que saiu da cama. Anote a resposta no caderno. A seguir assinale qual delas dependeu da eletricidade para ser realizada.

ELETRICIDADE 1 Conceito .

Para finalizar essa introduo ao estudo da Eletricidade voc vai fazer uma lista dos aparelhos, instrumentos, componentes eltricos e eletrnicos que usa ou conhece em casa, no trabalho ou no lazer. Essa lista ser o ponto de partida para a sua prxima aula.

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Eletricidade na natureza: relmpago

Eletricidade no corpo humano: impulsos eltricos do olho para o crebrocrebro imagem invertida sensao

nervo ptico

objeto

Os raios ou relmpagos so descargas eltricas naturais que so produzidas quando se forma uma enorme tenso entre duas regies da atmosfera ( 100.000 vezes maior que a tenso 220 volt de sua residncia para ligar o chuveiro). Nessas condies, o ar no se comporta como um isolante eltrico e o valor da corrente eltrica pode atingir valores de at 200.000 ampres. Em certos casos pode-se sobreviver a um raio, desde que a corrente eltrica seja desviada dos orgos vitais para as partes superficiais do corpo como a pele molhada de suor, a roupa molhada pela chuva ou tambm pelo medo.

A viso o sentido que domina a nossa vida! Ela comea com a luz refletida pelo objeto que estamos observando e que atinge o nosso olho. Aps atravessar vrias substncias transparentes, formada uma imagem invertida do objeto numa regio do olho chamada retina. Ela uma membrana transparente, cujo formato semelhante ao do fundo de uma concha. Nas clulas da retina encontram-se substncias qumicas que so sensveis luz. A incidncia da luz sobre tais substncias produz impulsos eltricos que so enviados para uma deteminada regio do crebro atravs do nervo ptico. Embora a imagem na retina seja invertida no crebro que ela colcada na posio normal.

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Pondo ordem dentro e fora de casaVoc vai organizar as "coisas" da eletricitridade ao mesmo tempo que se constri um plano de curso

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Ser que possvel organizar isso

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Pondo ordem dentro e fora de casaQuando pensamos nas coisas que utilizamos dentro e fora, no laser e no trabalho, ou mesmo nas coisas que conhecemos mas que esto distantes de ns, a lista muito grande. Se voc pensou um pouco nisso quando foi solicitado no final da aula , certamente apareceram coisas como a exemplificadas na tabela 1. tabela 1 Essa tabela apenas uma amostra das coisas que voc pode ter pensado e que associamos eletricidade, de maneira mais imediata e direta. Se pensarmos no processo de fabricao dessas coisas, certamente a eletricidade tambm estar presente. Olhando os aparelhos que compem essa lista, cada um tem uma especificidade prpria, de acordo com o uso que dele fazemos. Mas se pensarmos no que eles produzem enquanto funcionam, veremos que possvel acharmos mais pontos em comum, pelo menos em alguns deles.Por exemplo, alguns aparelhos que utilizamos em nosso diaa-dia tm como funo comum a produo de aquecimento. Identifique na lista ao lado, qual ou daqueles aparelhos tm esta funo. Alm destes que voc identificou na lista certamente existem outros.

Todos eles tem em comum o fato de transformarem a energia eltrica fornecedia por um fonte em energia trmica.Esses aparelhos so os que tem a construo mais simples: possuem um pedao de fio em forma de espiral cujo nome resistor. Quando um aparelho desse tipo

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posto para funcionar, o resistor

resistor

aquecido. por isso que tais aparelhos so denominados de resistivos.

Se tivermos um olho mais atento no que os aparelhos fazem quando so colocados em funcionamento, notaremos que a grande parte deles produz algum tipo de movimento, isto , transformam a maior parte da energia eltrica que recebem da fonte em energia mecnica. Veja na listagem da pgina anterior quais deles tem esta caractristica. dentre os que voc identificou, existem, por exemplo, os ilustrados a sguir:

Nos dias de hoje, os aparelhos eltricos mais atrativos esto ligados comunicao ou guarda de informao. Consulte a listagem da pgina anterior e verfique se existe algum com esta caracterstica. Outros esto ilustrados a seguir.

Tais aparelhos so denominados de motores eltricos. Eles so utilizados para realizar inmeros trabalhos: moer, picar, lustrar, furar, cortar,ventilar, medir, etc. Para funcionarem, os aparelhos eltricos precisam ser "alimentados" energeticamente por uma fonte de energia eltrica.No dia-a-dia fazemos uso de vrios tipos de fontes que voc pode lembrar ou identificar na lista ao lado. Existem algumas que hoje so menos usadas entre ns como o dnamo de bicicleta. Outras como os alternadores esto presentes nos automveis, conforme esto ilustradas a seguir.

Tais aparelhos permitem a comunicao entre uma ou mais pessoas, como o rdio, a tv, o telefone e o micro computador ou a guarda de informaes como as fitas magnticas e os disquetes e tambm o disco de vinil. Eles fazem parte de um conjunto muito maior e, por isso, podem for mar um agrupamento chamado elementos de comunicao e informao. Estes como outros aparelhos eltricos so constituidos de muitos componentes como fios, chaves, ms, resistores, botes interruptores, diodos, transistores, etc. Consulte novamente a listagem da pgina ao lado e verifique se existe algum outro.

Em conjunto eles formam um agrupamento Esse conjunto for ma um grupo denominado componentes eltricos e eletrnicos. Encontrando semelhanas nas funes desempenhadas pelos aparelhos eltricos foi possvel formar 4 grandes grupos: os que produzem aquecimento ou movimento, aqueles que so utilizados na comunicao e na guarda de informao e aqueles que so as fontes de energia eltrica, tornando capaz de colocar todos os demais em funcionamento.

Aparelhos com essa caracterstica transformam outras formas de energia (mecnica, qumica,..) em energia eltrica e so denominados de fontes.

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Atividade experimental

faa voc mesmo...1- Voc realizar nesta atividade, um levantamento dos componentes e dispositivos eltricos residenciais, a identificao das suas funes para a constatao de alguns parmentros comuns aos aparelhos eltricos. Veja o exemplo a seguir e siga em frente com outros componentes.

nome do componente ou dispositivo

materiais utilizados

funo que desempenha no circuito

soquete fios de ligao

porcelana e lato

faz a ligao entre a lmpada e os fios de ligao

interruptor

plug

tomada . . 2- Faa uma lista dos materiais acima identificados e classfique-os como condutores ou isolantes eltricos.

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Elementos dos circuitos eltricosNessa aula voc vai reconhecer os difentes tipos de circuitos e os seus elementos principais

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Ligar e desligar; abrir e fechar; acender e apagar; sintonizar; ... , Advinhe do que ns estamos falando?

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Elementos dos circuitos eltricosAo colocar um aparelho eltrico em funcionamento estamos fechando um circuito eltrico. Este circuito contituido de aparelho eltrico; fonte de energia eltrica, que pode estar situada prximo ou distante do aparelho e fios de ligao que conectam adequadamente um ao outro. Para facilitar o manuseio, os circuitos eltricos contm um elemento extremamente importante que o interruptor. Nos aparelhos eltricos o interruptor o boto liga-desliga. J no circuito eltrico residencial existem vrios locais onde ele pode ser interrompido, tais como: chaves, disjuntores, tomadas, plugues, soquetes onde so rosqueadas as lmpadas, dentre outros. Se ligarmos uma lanterna e sua lmpada acende, o seu circuito eltrico, constituido de filamento da lmpada e seus pontos de contato, fios de ligao cujas extremidades so conectadas aos dois terminais da pilha, est fechado. Desse modo, a energia qumica da pilha, transformada em energia eltrica, utilizada pela lmpada.

O mesmo se d quando acendemos uma lmpada ou ligamos um chuveiro, s que nestes casos, a fonte est longe e de uso coletivo: a usina. Ao discarmos para uma pessoa .com um telefone comum, atravs do sistema.de fios, estamos tentando fechar um circuito eltrico que envolve o aparelho da pessoa que disca, uma ou mais centrais tefnicas e o aparelho telefnico que est sendo chamado. Este circuito, que parte da rede eltrica tefefnica, constituido de fios de ligao e vrios pontos de interrupo. A principal funo dos fios de ligao em um circuito eltrico delimitar o local que servir como um caminho ou uma trilha atravs do qual a energia eltrica da fonte chega at o aparelho eltrico e com isso, ser utilizada por ele. Por exemplo, o fio de cobre utilizado na instalao eltrica residencial inclui uma capa plstica. O metal, nesse caso, o caminho ou a trilha por onde a energia eltrica da fonte vai chegar at os aparelhos e a capa plstica que um material isolante, delimita esse caminho. Quando a energia da fonte est sendo utilizada pelo aparelho, dizemos que o circuito est fechado e que h uma corrente eltrica. Se o telefone da outra pessoa est fora do gancho, o circuto eltrico no fecha e, por isso, a ligao no se completa. O mesmo se d quando o fone no retirado do gancho, isto , toca e ningum atende. Mais recentemente, as ligaes telefnicas tambm esto sendo realizadas atravs de micro-computadores onde a voz substituida pela mensagem escrita na tela, Nesta situao, se a ligao entre os microcomputadores feita atravs de fios condutores de eletricidade, vrios pontos de interrupo so encontrados ao longo desse circuito e que durante a comunicao so acionados para fech-lo.

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Quando ligamos o rdio, mesmo que nenhuma estao esteja sintonizada, estamos fechando o seu circuito eltrico interno que inclui entre muitas coisas, a fonte de energia fios de ligao, o alto-falante. Ao sintonizarmos uma estao, algo a mais acontece e est relacionado com a antena do aparelho e a da estao. Que tipo de coisa essa, voc vai estudar em detalhes nesse curso, mais adiante. Agora, podemos adiantar que a antena da estao comunica-se com a do aparelho de rdio sem necessidade de fios.

Mais recentemente temos encontrado cada vez mais os chamados telefones celulares. Internamente, os circuitos eltricos so alimentados por uma bateria mas a comunicao entre eles d-se por meio de antenas.

Com a tv acontece algo semelhante quando sintonizamos uma determinada estao. A diferena reside em que a comunicao entre as antenas do aparelho e da estao escolhida envolve alm do som a imagem.Internamente, o aparelho de tv contm vrios circuitos eltricos que envolvem diferentes materiais condutores de eletricidade. Tais circuitos, esto conetados mesma fonte de energia eltrica que faz funcionar os demais aparelhos eltricos que so ligados na rede eltrica residencial.

A comunicao entre microcomputadores tambm tem sido possvel no apenas atravs de circuitos com fios mas tambm fazendo uso de antenas.Com o crescimento das comunicaes entre governos, instituies cientficas, bibliotecas, ..., dos mais diferentes locais do planeta, alm dos enventos que hoje tm transmisso para todas as regies ou boa parte delas, a utilizao de antenas e satlites artificiais tem sido cada vez mais presente.

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Choque eltricoQuando parte do nosso corpo fizer parte de um circuito eltrico, bem provvel que tomaremos um choque eltrico, se o circuito estiver fechado e dele fizer parte uma fonte de energia eltrica. Nesse caso, nesse trecho do nosso corpo, h tambm corrente eltrica e, dependendo de dua intensidade, os efeitos podem ser muito graves. Um pedao de nosso corpo que pode ser parte de um circuito eltrico a regio formada pelo dedo polegar e o dedo indicador, quando estamos mexendo num aparelho ou mesmo numa parte da instalao. Outras vezes o pedao do nosso corpo que faz parte do circuito eltrico envolve a mo e vai at o p, conforme indica a figura. Essa a situao que corresponde ao choque tomado quando vamos ligar ou desligar o chuveiro, por exemplo.

Se o trecho do nosso corpo qu faz parte do circuito eltrico envolve as duas mos, o risco maior que nas situaes anteriores. Isto porque a corrente eltrica passa diretamente pelo corao. Dependendo de sua intensidade, pode provocar at fibrilao ventricular, o que pode levar morte em poucos minutos.

Uma maneira de se evitar os choques eltricos fazer a ligao dos aparelhos terra. O "fio terra" feito enterrando-se, no local da instalao, uma barra de cobre em local mido, para garantir alta condutividade eltrica entre os condutores e a terra. Conectado barra, est um fio de cobre que segue junto aos demais fios da intalao eltrica, formando, no caso da tomada, o terceiro fio.

condutor

O fio terra tambm utilizado para aterramento das carcaas metlicas de chuveiros e outros aparelhos, conforme ilustra a figura a seguir.

corrente

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Cuidado! 110 ou 220 ?Aqui voc vai aprender um pouco de Eletricidade com as informaes das "chapinhas" dos aparelhos eltricos

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Todo aparelho eltrico tem um folheto com instrues de uso e infor maes sobre as condies de seu funcionamento.Muitas vezes, elas tambm aparecem nas "chapinhas" fixadas nos prprios aparelhos.

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Voc vai escolher pelo menos 5 aparelhos eltricos de sua casa e anotar todas as informaes que esto nas suas "chapinhas". Veja como fazer observando o exemplo a seguir:

aparelhos eltricos

informaes dos fabricantes

1. ventilador de bolso

60 voltas por minuto - cc 15 watts

2. palitador de dentes

3 dentes por vez - 0,5 W ( escove os dentes aps)

3. escovador de sapatos

um p por vez frequncia de escovao 20 hertz

4.pregador de boto

2 pilhas de 1,5 V

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llinha corrente

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Cuidado! 100 ou 220 ?Com o levantamento das informaes voc deve ter percebido que elas podem aparecer de diferentes maneiras: existem nmeros, letras, palavras e sinais. O importante saber que muitas vezes apesar de aparecer de forma diferente trata-se da mesma informao. Por exemplo: em alguns aparelhos vem escrito 110V; em outros vem escrito voltagem 110V; j em outros essa mesma informao aparece como tenso eltrica 110 volts. aparelho aspirador de p mquina de lavar roupa lmpada informao do fabricante 110 volts tenso eltrica 110V 110V Atravs do levantamento das informaes fornecidas pelos fabricantes de aparelos eltricos e sua organizao em tabelas de acordo com o que voc acabou de fazer, foram identificadas algumas das principais grandezas eltricas. Comentaremos algo sobre elas a partir de agora.

Tenso eltrica ou voltagem ( U )Os aparelhos eltricos que so ligados na tomada ou rede eltrica da residncia trazem escrito os valores de 110V ou 220V. Alguns aparelhos como os rdios, por exemplo, permitem que se ajuste o aparelho tenso da rede eltrica da residncia da cidade onde voc mora e que pode ser 110V ou 220V. Outros aparelhos como a geladeira, a mquina de lavar, o ferro de passar roupa, o liquidificador,..., no tem tal boto que permite o ajuste da tenso. Eles funcionam ou na tenso 110V ou na 220V. No caso de um desses aparelhos ser ligado numa tenso maior que a especificada pelo fabricante, ele queima quase que imediatamente. Se ele for ligado a uma tenso menor que a especificada, ou o aparelho no funciona ou funciona precariamente.

Veja que por simples comparao voc pode saber que se trata de vrias informaes a respeito de uma mesma grandeza eltrica, que no caso a tenso, o seu valor numrico, que 110; a sua unidade de medida que volt e o smbolo de sua unidade que V. Se voc observar o conjunto das informaes que aparecem nos aparelhos perceber que existem outras grandezas eltricas, com outros valores, unidades de medida e smbolos diferentes. Que outras grandezas eltricas voc identificou nas informaes dos fabricantes? Para organizar as suas respostas voc pode construir uma tabela como a ilustrada a seguir: nome da grandeza o valor e sua unidade o smbolo 110/220 volts .... .... V .. ..

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1. tenso eltrica 2. 3. ... ...

Potncia ( P )A potncia a grandeza eltrica que indica o consumo de energia eltrica do aparelho em cada unidade de tempo de seu funcionamento. Por exemplo, se uma lmpada tem potncia de 100 watt, significa que em cada segundo de funcionamento ela consome 100 joules de energia eltrica. A maioria dos aparelhos eltricos tem apenas um valor de potncia, mas existem alguns que trazem escrito mais de um valor como por exemplo o chuveiro eltrico. Nesse caso, ele tem geralmente um valor para a posio vero e outro para o inverno. No vero, onde a gua menos aquecida, o valor menor. No inverno, onde a gua mais aquecida, o valor da potncia maior e, consequentemente, o consumo da energia eltrica tambm maior.

de 60 watt e de mesma tenso. por essa razo que a lmpada de 100 watt apresenta luminosidade maior que a de 60 watt. Existem dois tipos de corrente eltrica: a corrente contnua que fornecida por pilhas e baterias e a corrente alternada que aquela fornecida pelas usinas para as casas, indstrias, etc. A corrente contnua tem valor que no se altera para um mesmo aparelho e tem como smbolo nos folhetos ou mesmo nas chapinhas dos aparelhos as letras "CC" ou "DC". A corrente alternada tem um valor que varia dentro de um intervalo durante o funcionamento de um mesmo aparelho eltrico. Ela tem como smbolos as letras "CA" ou "AC" ou mesmo o sinal ~ .

Freqncia (f )Embora a freqncia seja uma grandeza que comparece na maioria dos aparelhos eltricos nos valores 50/60 e na unidade hertz (Hz) ela no usada somente na eletricidade. Nesse caso, ela se refere a uma caracterstica da corrente eltrica alternada obtida com as usinas geradoras de eletricidade. No Brasil, a freqncia da corrente alternada de 60 hertz, ou seja, 60 ciclos por segundos. H pases como Portugal e o Paraguai onde a freqncia de 50 hertz.

Corrente eltrica ( i )A maioria dos aparelhos eltricos no traz essa informao especificada. Ela, entretanto, est presente em todos os aparelhos eltricos quando eles esto em funcionamento. A corrente eltrica uma grandeza cujo valor depende da potncia do aparelho e tambm da tenso em que ele colocado para funcionar. Por exemplo, uma lmpada de 100 watt feita para funcionar na tenso 110 volts, quando ligada requer maior corrente eltrica que uma de potncia

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nomes de Nomesesclarecendo ....

Responda rpido:Antes que voc pense que isso tudo convm esclarecer que a voltagem, a potncia, a corrente e a freqncia no so as nicas grandezas eltricas que existem. Mas elas so as que mais aparecem quando investigamos as informaes fornecidas pelos fabricantes de aparelhos eltricos. Saiba que elas constituem um conjunto mnimo de informaes necessrias para a utilizao adequada dos aparelhos. Por isso sempre recomendvel ler as instrues antes de ligar o aparelho que se acabou de comprar. Voc pode estar se perguntando por que as unidades de medida dessas grandezas tem nomes to diferentes das que voc estudou at hoje: volt, watt, ampre e hertz. Essas palavras so sobrenomes de cientistas que tiveram uma contribuio importante no conhecimento dos fenmenos da eletricidade. Veja na tabela a seguir algumas informaes sobre de onde elas surgiram: 1. No folheto de uma secadora, encontram as seguintes informaes:

a) quais as grandezas que aparecem ? b) quais seus valores e unidades?

unidadevolt watt

grandezatenso eltrica potncia

homenageadoAlessandro Volta James P. Watt Andr M. Ampre Heirinch R. Hertz

nacionalidadeitaliano ingls francs alemo

poca em que viveu1745 - 1827 1818 - 1889 1775 - 1836 1857 - 1894

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ampre hertz

corrente eltrica freqncia

A conta de luzAqui ser o local em que vamos entender as informaes que fazem parte da sua "conta de luz"

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Voc pai de famlia? Me de famlia? No! Que sorte! No diga que voc filhinho ou filhinha de papai? Nesse caso, quando chega em sua casa a conta de luz, no mximo, voc a pega e entrega rpido para outra pessoa? Quem pe a mo no bolso para pagar a conta?

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Conta de luzToda vez que um aparelho eltrico entra em funcionamento, ocorre uma transformao de energia eltrica em outras formas de energia como luminosa, sonora, mecnica de rotao, trmica, dentre outras. Sem uma fonte de energia eltrica adequada e em condies de funcionamento, os aparelhos de nada servem. As pilhas, as baterias, os acumuladores (usualmente chamados de baterias de automveis e motos) e as usinas so as fontes de energia eltrica mais utilizadas no nosso dia-a-dia. O acesso e a utilizao de tais fontes, representa, para ns, um custo a pagar, seja na hora da compra das pilhas e baterias nos bares, mercados, relojoeiros,..., no autoeltrico, seja na hora de pagar a conta de energia eltrica, comumente chamada de conta de luz. A partir desse momento, passaremos a analisar do que se compe e como se calcula o custo da energia eltrica em nossas casas, que fornecida pelas usinas geradoras de eletricidade atravs das companhias distribuidoras. Observe o modelo de uma conta de luz e responda s questes que vem a seguir.

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1.DATA DE VENCIMENTO __________________________ 2.MULTA POR ATRASO __________________________ 3. TOTAL A PAGAR __________________________ 4. CONSUMO E UNIDADE________________________ O consumo representa a quantidade de energia consumida ou utilizada por sua residncia. Ela medida em kWh que significa quilo watt-hora. O quilo o mesmo do quilograma, quilometro, e significa 1.000 vezes. J watthora representa a medida da energia eltrica. Embora possa lhe parecer estranho que watt-hora seja uma unidade de energia (voc se lembra de uma outra?) recorde que watt uma unidade de potncia e hora uma unidade de tempo. O produto potncia x tempo resulta na energia. Assim, watt-hora representa o produto da potncia pelo tempo e 1kWh 1.000. watt-hora. Essa unidade a medida da energia eltrica utilizada pelas casas porque a potncia dos aparelhos eltricos medida em watt e o tempo de funcionamento dos aparelhos em horas. Se voc dividir o valor total a pagar o j pago pelo consumo, ou seja, a quantidade de kWh utilizados pela sua casa, obter o valor mdio de quanto lhe custou cada kWh de energia. Faa o clculo e anote o valor encontrado aqui: 1kWh = _________

A quantidade de energia que voc utiliza em casa depende de dois fatores bsicos:a potncia dos aparelhos e o tempo de funcionamento. Os dois fatores, ao contrrio do que se imagina, so igualmente importantes, quando se pensa o custo a pagar pela energia eltrica utilizada. Um aparelho de baixa potncia mas que funciona durante muito tempo diariamente, pode gastar tanto ou mais energia que um outro aparelho de maior potncia que funciona durante pouco tempo. O valor indicado na conta como consumo da energia eltrica representa a somatria do produto da potncia de cada aparelho eltrico pelo tempo de funcionamento entre uma medida e outra. Esse valor obtido a partir de duas leituras realizadas, em geral, no perodo de trinta dias. No "relgio de luz", essa leitura feita atravs da indicao de 4 ponteiros, da esquerda para a direita, conforme indica o exemplo a seguir. ENERGIA = POTNCIA X TEMPO E = P X t

leitura realizada no incio do ms de abril

Algumas companhias distribuidoras de eletricidade adotam valores diferentes para certas faixas de kWh consumidos, conforme est indicado na figura a seguir.

leitura realizada no incio do ms de maio

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consumo = 5 107 - 3 731 = 376 kWh

exercitando ....1. Custo e imposto A conta de luz de uma residncia indica o valor a pagar igual a $76,00. O consumo da energia eltrica medido em kWh 443. Qual , em mdia, o valor pago por 1kWh? Compare o valor encontrada com o calculado na pgina anterior. Admitindo-se que o ms de utilizao seja o mesmo, explique a difena no valor encontrado 2. Dilemas da juventude Um aluno do colegial leu o anncio reproduzido abaixo e ficou com a seguinte dvida: comprar o secador de cabelos mais potente e mais caro ou comprar o mais barato e menos potente? Ajude o aluno a resolver este problema, pois ele ainda no estudou eletricidade, discutindo as vantagens e desvantagens de cada um.

faa voc mesmoVoc pode ter idia se o consumo indicado na sua "conta de luz" no est fora da realidade por erro de leitura, fazendo a atividade proposta a seguir. Para tanto, utilize a tabela abaixo e anote os valores referentes a cada uma das colunas. O tempo de funcionamento de cada aparelho deve ser o mais preciso possvel. Lembre-se que a geladeira e o freezer, funcionam, em mdia, 8 horas por dia, pois eles ligam e desligam . Se voc tiver rdio-relgio, leve em conta apenas o tempo de funcionamento do rdio pois o relgio tem consumo muito pequeno.

ANNCIOS MGICOS

CABELOS LONGOS, BEM CUIDADOS VALORIZAM SEU VISUAL!A soma de todos os produtos da potncia pelo tempo de funcionamento medido em horas, indica a energia utilizada em uma semana medida em watt-hora. Para saber o consumo mensal, basta multiplicar por 4, que o nmero de semanas por ms. Dividindo-se por 1000, o resultado ser o valor do consumo medido em kWh. Faa as contas e compare com o valor impresso em sua conta. Verifique se eles so prximos ou muito diferentes. Tente explicar as razes das possveis diferenas.

Por apenas $45,00, voc adquire um secador de cabelos de 1000 WATT, ou se preferir, por $31,50, voc leva um de 800 watt.

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Atividade e ExercciosVoc vai rever o que foi discutido nas aulas anteriores fazendo e pensando as questes propostas.

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EEEEEEECCO XXXXXXRIS( Eletricidade: presena e entendimento)

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Atividade e Exerccios: Eletricidade:presena e entendimentoAtividadeVoc escolher 3 aparelhos resistivos, 3 aparelhos motores e 3 aparelhos de comunicao e tomar os dados necessrios para preecher a tabela a seguir.

A partir dos dados, responda as seguintes questes: 1. Que categoria de aparelhos costuma apresentar maior potncia? 2. Qual categoria de aparelhos apresentam menor potncia? 3. Todos os aparelhos apresentam tenso 110V ou 220V? Por qu? 4. Que tipo de aparelhos no costumam ser bi-volt, isto , funcionar tanto em 110V quanto em 220V?

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5. Se todos esse aparelhos funcionassem 2 horas por dia, qual a energia eltrica utilizada em 1 ms? 6. Qual destes aparelhos eltricos utiliza mais energia nesse mesmo tempo de funcionamento?

exercitando ...1. Analise as figuras abaixo e responda 2. Que informaes esto sendo fornecidas em cada um dos tens abaixo: a) 110/127V b) 3V CC c) 123 WCA d) 50/60 Hz

aparelhos resistivos

3. Como se d a transmisso e a recepo em aparelhos que transmitem sem fio? 4.A figura a reproduo de uma parte da conta de luz.

motores elricos

a) possvel calcular o consumo de energia de uma residncia sem usar a informao da conta? Como? Que dados so necessrios? b) Se na residncia da conta acima fosse acrescentada uma secadora de 1 200W, usada 50 horas por ms, para quanto iria o consumo? E o custo? fontes de energia eltrica 5. Numa conta de luz encontramos o seguinte valor 234 kWh. Ele se refere a:

a) Explique a classificao dos aparelhos dada acima.

b) H aparelhos que podem ser classificados em mais de a. potncia consumida um critrio. D exemplos e justifique a resposta. b. tenso consumida c) Que tipos de transformaes de energia ocorrem nos c. energia consumida aparelhos resitivos? E nos motores? d) As fontes de energia produzem energia eltrica ou simplesmente transformam? Explique. d. corrente do circuito

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6. Observe a figura e responda:

6. Uma lmpada com inscrio (110V-100W) brilha mais ou menos que uma outra de (220V-60W)? A que se refere os nmeros e letras impressos nessas lmpadas?

a. Qual a energia gasta por essa lmpada em uma hora? b.De onde vem essa energia? c.Toda essa energia transformada em luz? Explique. d.Essa lmpada usada normalmente em corrente contnua ou alternada? e.Explique a diferena entre esses dois tipos de corrente. 7. Uma residncia pagou $65,00 (valor em merrecas) pelo consumo de 384 kWh. Qual o valor mdio pago por cada kWh?

7) Um chuveiro de 2 800W/220V usado 30 horas por ms, enquanto um aquecedor de 1 200W/110V usado 50 horas no mesmo perodo. Qual dos dois consome mais energia?

8) Para secar o cabelo, um jovem dispe de dois secadores eltricos: um de 1200W-110V e outro de 700W-110V. Discuta as vantagem em se utilizar um e outro.

teste seu vestibular...

8.Uma lmpada de filamento apresenta o valor escrito sobre o vidro. 100W

1. Em um secador de cabelo as informaes fornecidas pelo fabricante so: (110V; 50-60Hz; 100W). Esse aparelho quando ligado durante 10 minutos "gasta" mais energia que: I - Uma lmpada 110V-60W

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II - Uma lmpada de 220V-100W O que e qual o significado desse valor? III - Uma lmpada de 110V-150W Ligadas tambm durante 10 minutos cada uma.

Chuveiros eltricosAgora voc vai ficar por dentro de como so construidos esses aparelhos

7

Quando est quente, o chuveiro faz a gua"ferver", quando est frio, a gua no esquenta. O que que tem esse chuveiro?

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7

ChuveirosObservao do chuveiroAs informaes contidas nas chapinhas geralmente se referem a grandezas fsicas que indicam as condies de funcionamento desses aparelhos. Vamos descobrir qual a relao entre estas grandezas e os aparelhos eltricos presentes em nosso dia-a-dia.

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 toma banho? Quantos pontos de contato eltrico existem no resistor? Observe que o resistor divido em dois trechos.Quais so os pontos de contatos para a ligao vero? E para a posio inverno? Por que o chuveiro no liga quando a gua no tem muita presso?

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Quando fizemos a classificao dos aparelhos e componentes eletrnicos, o grupo dos resistivos, cuja funo produzir aquecimento, foi colocado em primeiro lugar. A razo desta escolha que, normalmente, os resistivos so os aparelhos mais simples. Desse grupo vamos destacar chuveiros, lmpadas incadescentes e fusveis para serem observados e comparados. A maioria dos chuveiros funciona sob tenso eltrica de 220V e com duas possibilidades de aquecimento: inverno e vero. Cada uma delas est associada a uma potncia. Na posio vero, o aquecimento da gua menor, e corresponde menor potncia do chuveiro. Na posio inverno, o aquecimento maior, e corresponde maior potncia. As ligaes inverno-vero correspondem para uma mesma tenso, diferentes potncias. A espessura do fio enrolado - o resistor - comumente chamado de "resistncia" a mesma. O circuito eltrico do chuveiro fechado somente quando o registro de gua aberto. A presso da gua liga os contatos eltricos atravs de um diafragma. Assim, a corrente 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).

Observe que o resistor tem trs pontos de contato, sendo que um deles permanece sempre ligado ao circuito. As ligaes inverno-vero so obtidas usando-se comprimentos diferentes do resistor. Na ligao vero usa-se um pedao maior deste mesmo fio, enquanto a ligao inverno feita usando-se um pequeno trecho do fio, na posio vero utilizado um trecho maior.

vero

inverno

Alguns fabricantes usam para o vero todo o comprimento do resistor e um dos pedaos para o inverno.

Na ligao inverno, a corrente no resistor dever ser maior do que na posio vero, permitindo assim que a potncia e, portanto, o aquecimento, sejam maiores. Quando a tenso, o material e a espessura so mantidas constantes, podemos fazer a seguinte relao, conforme a tabela a seguir.

vero aquecimento potncia corrente comprimento do resistor menor menor menor maior

inverno maior maior

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maior menor

exercitando ....1. Leia o texto e observe a figura.

e) Em qual posio o comprimento do resistor maior? f) O que acontece se ligarmos esse chuveiro na tenso 110V? Explique. g) Indique no esquema as ligaes inverno e vero.

Os chuveiros eltricos tm uma chave para voc regular a temperatura de aquecimento da gua, de acordo com suas necessidades: na posio vero, o aquecimento mais brando, e na posio inverno, o chuveiro funciona com toda sua potncia. Mas, se for necessrio, voc poder regular a temperatura da gua, abrindo mais ou fechando o registro da gua: quanto menos gua, mais aumenta o aquecimento. h) De acordo com suas observaes, voc diria que o aumento no comprimento do filamento dificulta ou favorece a passagem de corrente eltrica? Explique.

220V 4400/2800W

Responda as seguintes questes:

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

vero

inverno

a) Qual a tenso do chuveiro? b) Qual a potncia que corresponde a posio vero? c) Em qual das duas posies o resistor tem maior comprimento?

aquecimento potncia corrente comprimento do resistor

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d) Em qual posio a corrente maior?

Lmpadas e fusveisAqui voc vai ficar por dentro de como se obtm diferentes brilhos sem mudar a tenso e para que servem os fusveis

8

Lmpada de 100, de 60, de 25,... Afinal o que que as lmpadas tm para se diferenciarem umas das outras?

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8 Lmpadas e fusveisObservao de lmpadasVamos comparar um conjunto de lmpadas e analisar como os fabricantes conseguem obter diferente potncias, sem variar a tenso. Os filamentos mais usados so os de formato em dupla espiral, que permitem a reduo de suas dimenses e, ao mesmo 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 filamento e 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 usualmente chamadas de fluorescentes. As lmapadas incandescentes produzem luz por meio do aquecimento de um filamento de tungstnio, enquanto que 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 como lmpadas frias.

Essas lmpadas de filamento so classificadas no grupo dos resistivos, pois, embora sejam utilizadas para iluminar, uma frao muito pequena da energia luz ( 5%), o restante, 95% produz aquecimento. O princpio de funcionamento da lmpada incandescente baseia-se na corrente eltrica que aquece um filamento de tungstnio. As lmpadas so fabricadas a vcuo para evitar a oxidao dos filamentos: o ar retirado no processo de fabricao e injetado um gs inerte, em geral, o argnio. Para obter diferentes luminosidades, o fabricante altera, geralmente, a espessura do filamento: quanto maior a espessura maior a corrente e, portanto, maior a luminisidade.

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Nesse momento vamos tratar, apenas, das lmpadas quentes; as incandescentes.

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

fusvel de rosca fusvel de cartuchoroteiro 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 outros materiais 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?

Os fusveis se encontram normalmente em dois lugares nas instalaes eltricas de uma residncia: no quadro de distribuio e junto do relgio medidor. Alem disso eles esto presentes no circuito eltrico dos aparelhos eletrnicos, no circuito eltrico do carro, etc. Quando h um excesso de aparelhos ligados num mesmo circuito eltrico, a corrente eltrica elevada e provoca aquecimento nos fios da instalao eltrica. Como o fusvel faz parte do circuito essa corrente elevada tambm o aquece. Se a corrente for maior do que aquela que vem especificada no fusvel: 10A, 20A, 30A, etc, o seu filamento se funde (derrete) antes que os fios da instalao sejam danificados

O controle da corrente eltrica feito atravs da espeussura do filamento. Por isso que os fusveis devem ser feitos de um material de baixo ponto de fuso para proteger a instalao. Quando ocorre a fuso, o circuito fica aberto, interrompendo a passagem da corrente e os aparelhos deixam de funcionar. Quanto maior for a corrente especificada pelo fabricante, maior a espessura do filamento.Assim, se a espessura do filamento do fusvel suporta no mximo uma corrente de 10A e por um motivo qualquer a corrente exceder esse valor, a temperatura atingida pelo filamento ser suficiente para derrete-lo, e desta forma a corrente interrompida.

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exercitando...1. Preencha o quadro a seguir, utilizando setas na vertical, cujo sentido indica o valor crescente da grandeza indicada.lmpada 25W 60W 100W brilho potncia espessura corrente

5. Numa instalao eltrica residencial ocorre frequentemente a queima do fusvel de 15A. Para resolver o problema, um vizinho sugere que se troque por um outro de 30A. Esse procedimento correto? Justifique, levando em conta a sua funo no circuito.

Rapidinhas a) Qual a funo do fusvel na instalao residencial? b) O que significa a informao 10A no fusvel da figura? c) H diferena no fio de fusvel de 20A em relao ao da figura? Qual? Por que?

saiba que...2. O que acontecer se ligarmos uma lmpada com as inscries (60W-110V) na tenso 220V? Por que? 3. Por meio de qual processo se obtm luz numa lmpada de filamento? 4. Preencha a tabela abaixo, utilizando setas na vertical, cujo sentido indica o valor crescente da grandeza indicada, ou o sinal de igual.fusveis 10A comprimento espessura corrente

Os disjuntores tambm tm a mesma funo dos fusveis, proteger a instalao eltrica. Ao constrrio dos fusves, os disjuntores no so danificados quando a corrente no circuto maior que a permitida, eles apenas interrompem a corrente abrindo o circuito, de forma que, depois de resolvido o problema, o dispositivo pode voltar a funcionar novamente.

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20A 30A

A potncia nos aparelhos resistivosAqui voc vai aprender em que condies os aparelhos apresentam a potncia indicada pelo fabricante.

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Tomar banho uma das boas e desejveis coisas a fazer aps um dia de trabalho, ou de um jogo na quadra da escola. Mas se o chuveiro daqueles que quando o tempo est frio ele esquenta pouco e nos dias quentes ele ferve, o banho pode tornar-se um martrio. Como que se obtm o aquecimento desejado nesses aparelhos?2200W vero 4400W inverno

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9

A potncia nos aparelhos resistivosPara entrar em funcionamento, um aparelho eltrico tem que estar conectado a um circuito eltrico fechado que inclui alm dele uma fonte de energia eltrica. No caso do circuito eltrico das nossas casas, ele formado de fios de cobre cobertos por uma capa de plstico e a fonte a usina. Os aparelhos resistivos so formados de apenas um fio metlico enrolado que chamado de resitor. Para um certo aparelho, a tenso sempre a mesma durante o seu funcionamento. O chuveiro um exemplo disso. Mas mesmo assim, pode-se obter diferentes potncias (vero e inverno) sem variarmos a tenso. Isso s vai acontecer se a corrente no resistor for tambm diferente, j que a tenso da fonte Os fios de cobre da instalao da casa so ligados s suas extremidades e, assim o circuito fechado. Quando o aparelho entra em funcionamento, a corrente eltrica no circuito faz com que o aquecimento fique mais concentrado no resistor. Por exemplo, nas lmpadas, esse aquecimento super e o filamento atinge temperaturas acima de 2000oC. J nos chuveiros e torneiras eltricas, a temperatura atingida menor, sempre a mesma. Para visualizar, podemos escrever uma tabela: O aquecimento que obtido com tais aparelhos um efeito da corrente eltrica que existe no seu circuito. Esse efeito trmico da corrente eltrica, que tem o nome de efeito Joule, inseparvel da sua causa, isto , onde houver corrente, h aquecimento.

Potncia corrente tensoPotnciaPotncia

correntecorrente

tenso tenso

at porque ele est em contato com a gua. A mesmacoisa acontece nos aquecedores que so utilizados nos dias frios onde o resistor adquire a cor vermelha.Sua temperatura est entre 650oC e 1000oC, dependendo da intensidade da cor.

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A relao entre a potncia, a corrente e a tenso pode ser expressa pela frmula:

Assim, utiliza-se o conceito de resistncia eltrica de um resistor para medir a dificuldade que ele ope passagem de corrente.

Potncia = corrente x tensoou resistncia eltrica

grande

X

corrente eltrica

pequena

P=i.UO controle do aquecimento nas lmpadas, chuveiros e outros aparelhos resistivos realizado atravs do valor da corrente eltrica que existe no resistor. Assim,

Os resistores no so feitos de cobre, que o material das instalaes. Nas lmpadas, por exemplo, o material utilizado o tungstnio. Alm disso, a espessura do filamento alterada e, assim,obtm-se valores diferentes de corrente e,consequentemente, de potncia sem que seja necessrio mudar o valor da tenso. J no chuveiro, o material utilizado uma mistura de nquel e cromo e o aquecimento maior no inverno obtido usando apenas um pedao menor do seu filamento. .

P=i.UMAIOR

MAIOR AQUECIMENTO

MAIOR CORRENTE

POTNCIA

resumindo ...Para que se possa obter esses diferentes graus de aquecimento preciso controlar o valor da corrente eltrica no resistor. Ao dificultar muito, mais ou menos ou pouco, a passagem da corrente no resistor, controla-se o valor da corrente. Para se obter diferentes graduaes no aquecimento de um certo tipo de aparelho resistivo, o fabricante ou muda a espessura e/ou muda o comprimento do resistor.

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exercitando...

parte 2 Voltando ao mercadinho verifiquei que todas as lmpadas postas venda eram de tenso 220V, mas as potncias iam de 25W at 250W. Que sugesto voc me daria para que fosse possvel, emergencialmente, aumentar a luminosidade da minha cozinha? Explique sua sugesto.

Rompendo a barreira da escuridoparte 1 Como diz o grande sbio que mora aqui no bairro depois de um tropeo, vem a seguir uma escorregada. Pois, no foi, estava eu com a cozinha na mais completa escurido quando no tive outra sada e fui at o mercadinho para comprar uma lmpada. Na urgncia em que me encontrava, peguei a lmpada e fui logo substituindo pela queimada. Ao ligar percebi que a luz que ela produzia era to fraquinha que parecia de uma vela. Minha primeira reao foi de culpar o mercadinho, mas logo me dei conta que fui eu mesmo quem pegou a lmpada. Verificando a potncia da lmpada observei o valor de 60 W, a mesma da lmpada queimada, mas a sua tenso era de 220 volts e no 110V.

Efeito bumeranguePreocupada com o aumento da conta de luz que subia a cada ms, a me, que era a chefe daquela famlia, resolveu agir, depois de todos os apelos para que seus anjinhos ficassem mais espertos na hora do banho. Ela retirou o chuveiro novo que havia comprado e que tinha a potncia de 5600W / 2800W - 220V e recolocou o antigo que tinha potncia 3300W/2200W-220V. Houve mudana no aquecimento da gua? Calcule o valor da corrente em cada caso e verifique se isso est de acordo com sua resposta anterior. Se isso acontecesse com voc, que outra providncia tomaria?

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Voc pode me explicar por que o brilho no foi o esperado?

O controle da corrente eltricaAgora voc vai saber de que maneira se consegue diferentes aquecimentos

10

Vero - inverno no chuveiro; 40W, 60W, 100W nas lmpadas. Atravs da potncia, obtm-se diferentes aquecimentos. Como o fabricante consegue fazer isso?

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10 O controle da corrente eltrica

Resistncia eltrica

atravs do controle da corrente que se pode graduar o aquecimento produzido pelos aparelhos resistivos. Escolhendo um material para ser o resistor, uma espessura e um comprimento adequados, a resistncia eltrica do resitor fica determinada e assim o valor da corrente eltrica pode ser controlado. Existe uma frmula que permite o clculo da resistncia eltrica. Adotando-se: R para a resistncia eltrica do resistor;

A escolha adequada do material a ser usado como resistor leva em conta a temperatura que ele dever atingir, lembre-se de que ele no pode derreter, e tambm a sua capacidade de resistir corrente eltrica. Essa capacidade diferente para cada tipo de material e, por isso, ela denominada de resistncia especfica. O valor da resistncia especfica do material vai dizer se ele bom condutor ou no: quanto maior for esse valor, maior ser a resistncia que ele oferece corrente: resistncia especfica ALTA resistncia especfica baixa mau condutor eltrico bom condutor eltrico

(l-se r) para resistncia especfica do material;

l

para o comprimento do resistor;

A tabela a seguir ilustra os valores de alguns materiais:

A para a rea de sua espessura; podemos escrever que:

uso instalao residencial antena lmpada chuveiros capas de fios suporte de fios em postes apoio de fios em postes

materiais cobre alumnio tungstnio nquel-cromo borracha madeira vidro

resistncia especfica*

R =

l A

1,7 . 10-8 2,8 . 10-8 5,6 . 10-8 1,1 . 10-6 10 a 1013 16

Nesta expresso matemtica podemos obter um valor numrico para a resistncia eltrica do resistor dos aparelhos resistivos como o filamento da lmpada, do chuveiro, dos aquecedores, os fios de ligao, etc. Note que esta expresso est de acordo com a forma como as lmpadas so construdas, pois, quanto maior for a espessura do filamento, maior ser a sua rea e menor ser a resistncia eltrica (lembre-se que ela aparece no denominador da frmula).

108 a 1014 10 a 1010 14

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*materiais a 20 o C, medido em volt x metro/ampre

Consequentemente, maior ser a corrente e a potncia. O mesmo se pode dizer para os chuveiros: como o comprimento aparece no numerador da frmula, quanto maior ele for, maior ser a resistncia eltrica e, portanto, menor ser a corrente e a potncia. Isso corresponde posio vero.

desligado > ligado

A temperatura do resistor muda bastante quando por ele est passando corrente eltrica e, consequentemente, o valor de sua resistncia eltrica tambm se altera: ele aumenta muito. Isso acontece porque o valor da resistncia especfica depende da temperatura. O filamento de uma lmpada de 40W-110V, por exemplo, tem resistncia eltrica de aproximadamente 30 unidades quando est desligada. Acesa, a temperatura do filamento chega a 2200oC e o valor de sua resistncia passa a ter o valor de aproximadamente, 302,5 unidades.

vero inverno AtenoEsta expresso permite o clculo da resistncia eltrica de um resistor na temperatura em que a resistncia especfica foi obtida o seu valor. Isso quer dizer que se tivermos o comprimento e a rea da espessura do resitor do chuveiro e conhecermos o material utilizado, podemos calcular a sua resistncia eltrica. O valor encontrado, entretanto, pode no ser aquele que o resistor do chuveiro vai ter ao funcionar.

Existe uma frmula que permite o clculo da resistncia de um resistor em funcionamento:

Resistncia eltrica =

tenso eltrica ________________ corrente eltrica

Unidade:

ou seja:

R = U/i.

R = U/i

Quando a tenso medida em volt e a corrente em ampre, a resistncia medida em volt/ampre (V/A).

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exercitando ...

Planos (nada) econmicosparte 1 Numa certa escola, j h algum tempo, os alunos reinvidicavam um chuveiro para tomar banho quente depois dos jogos de campeonatos que se realizavam aos sbados tarde. Com a verba curta e os preos nada atrativos, foi providenciado um chuveiro baratinho, que depois de instalado, mal dava para perceber que estava funcionando, pois a gua praticamente no esquentava. Proponha duas maneiras diferentes de solucionar esse problema excluda a possibilidade de trocar o chuveiro. parte 2 Na organizao da entrega dos diplomas no teatro da escola, a diretora verificou que era preciso fazer a ligao de uma tomada para a aparelhagem de som. Encarregou o vigia para providenciar o material necessrio mas recomendou: no gaste muito, que a verba est no fim. Na loja de materiais eltricos, o vendedor coloca o vigia diante de um dilema: comprar os 10 m de fios necessrios de qual espessura: mais fino e mais barato ou o outro um pouco mais grosso e mais caro? Ajude o

Teste seu vestibular1) Qual dos eletrodomsticos abaixo tem seu funcionamento baseado no efeito Joule: a. Geladeira d. Liquidificador b. Batedeira c. Torradeira e. Espremedor de laranjas

2) No caso de um chuveiro ligado rede de distribuio de energia eltrica: a. diminuindo-se o comprimento do resistor, reduz-se a potncia consumida. b. aumentando-se o comprimento do resistor e conservando-se constante a vazo de gua, a sua temperatura aumenta. c. para conservar a temperatura da gua, quando se aumenta a vazo, deve-se diminuir o comprimento do resistor do chuveiro. d. a potncia consumida independe da resistncia eltrica do chuveiro. e. nenhuma das anteriores.

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vigia a no entrar numa fria e no deixe que ele coloque em risco a formatura dos alunos. Leve em conta que a potncia do aparelho de som 350W-110V.

Ligaes eltricas na residnciaAgora voc vai saber como se obtm o 110 e o 220 e ainda como se faz as ligaes de lmpadas, tomadas e chuveiros.

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Nas ruas somos capazes de observar quilmetros e mais quilmetros de fios apoiados nos postes. Em nossas casas dois ou trs destes fios passam pelo medidor e depois deixam de serem vistos. O que foi feito deles?

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Ligaes eltricas na residnciaPara compreender um pouco mais e saber como feita a instalao eltrica em nossas casas, vamos ver os fios que chegam dos postes. As caractersticas da eletricidade da rede pblica Em alguns municpios a rede eltrica feita com dois fios, um fio fase, que um fio energizado, e um fio neutro, que pode ser tocado sem que se leve choque quando o circuito est aberto. Nesse caso, a rede chamada de monofsica e s pode ser ligados aparelhos de 110V. As vezes, a rede eltrica constituida de dois fios fase e a tenso fornecida 220V. Detalhes da instalao eltrica residencial Vamos olhar com mais detalhes para os fios que chegam do poste de sua casa ou prdio e desce para seu medidor de consumo de energia eltrica (relgio de luz). Normalmente so trs fios que vo para o quadro de distribuio. Depois de passar pelo relgio de luz que o aparelho que mede o consumo de energia eltrica, chegam ao quadro de distribuio trs fios que passam pela chave geral, da para outras chaves.

Em outros municpios chegam trs fios, sendo dois fios fase e um fio neutro, nesse caso, a rede chamada de bifsica, podendo ligar aparelhos de 110V ou 220V, dependendo da distribuio do circuito residencial.

A chave geral serve como interruptor de toda a instalao eltrica, quando desligada os aparelhos no funcionam, isso facilita o manuseio na instalao e at pequenos reparos. Da chave geral os fios podem ser combinados dois a dois podendo fornecer tenses 110V e 220V passando por outras chaves de distribuio: fase e neutro (110V) e fase fase (220V).

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Como devem ser instalados os aparelhos Os fusveis so colocados somente nos fios energizados (fios fase). No devemos colocar fusveis nos contatos da chave por onde passa o fio neutro, pois, se ele queimar, o circuito ficar sem o neutro, e um aparelho ligado a este circuito no funcionar. Alm disso, se uma pessoa tocar o aparelho, poder levar um choque, conduzindo a corrente eltrica para a Terra. Tipos de ligao Os aparelhos eltricos normalmente j vem com a tenso e a potncia eltrica especificada e que precisam de intensidades de correntes diferentes para funcionarem corretamente. Atravs do funcionamento das lmpadas e aparelhos eltricos de uma residncia, possvel perceber que as suas ligaes so independentes. Isto , se a lmpada da sala queimar ou for desligada, no inter fer e no funcionamento de outras lmpadas ou aparelho que estiver funcionando. Nessa situao, os aparelhos so ligados de forma que tenham a mesma tenso.A esse tipo de ligao chamamos de ligao em paralelo. Uma outra maneira de ligar os aparelhos eltricos chanmada de ligao em srie. Nesse caso, uma lmpada ou aparelho depende do funcionamento dos demais. Se um aparelho for desligado por qualquer motivo, o circuito fica aberto, impedindo o funcionamento dos outros, pois, impede a passagem da corrente. Portanto, esse tipo de ligao no feita nas instalaes de aparelhos eltricos residenciais. A ligao em srie utilizada em alguns circuitos de iluminao de rvores de Natal e nos circuitos interno de alguns aparelhos como: rdio, TV, etc. 1.Tomada simples e lmpada com interruptor (110V) Na ligao da tomada, um fio ligado ao fase e o outro ao neutro. Na lmpada, o fio neutro deve estar ligado ao soquete e o fio fase ao interruptor.Esta medida evita que se tome choque quando for trocar a lmpada, estando o interruptor desligado.

neutro fase fase

2. Tomada simples e lmpada com interruptor (220V) Nesse caso, os dois fios de ligao da tomada so ligados aos fios fase da rede eltrica. Na lmpada, um fio fase ligado ao interruptor e o outro ligado diretamente a um dos contatos no soquete. 3. Torneira e chuveiro eltrico Normalmente estes aparelhos so fabricados para funcionarem em 220V mas podem ser fabricados para 110V. Tanto num caso como noutro, as ligaes so feitas de modo semelhante tomada 220V ou 110V, conforme o caso.

fase fase neutro

ateno!1.Na ligao de torneiras e chuveiros se faz necessrio a ligao de um fio terra para evitar um possvel choque. 2. O manuseio durante uma troca de lmpada ou um reparo numa tomada deve sempre ser feito com o circuito aberto, o que feito desligando-se a chave geral.

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saiba que ...1. Quando mais de um aparelho entra em funcionamento, em certos trechos de circuito eltrico residencial a corrente eltrica maior do que se estivesse ligado apenas um aparelho. Isso deve ser levado em conta no uso de benjamins. O correto ligar um aparelho de cada vez numa tomada e o benjamim serve para deixar j conectado a ela.

tabelafio em AWG 16 14 12 10 8 6 4 2 espessur em mm2 1,5 2,1 3,3 5,3 8,4 13 21 34 corrente mxima em aberto (A) 15 20 25 40 55 80 105 140 corrente mxima em conduite (A) 11 15 20 30 40 55 70 95

exercitando ....2. A espessura dos fios de ligao tem um papel importante. Nas instalaes pode ocorrer perdas de energia, seja por aquecimento dos fios (efeito joule), fugas de corrente ,etc, colocando em risco a segurana das pessoas e de toda a instalao. Como a corrente determinada pelo aparelho, a espessura dos fios da instalao tem um papel importante, pois se estes forem finos, sua resistncia eltrica ser maior, aumentando assim a potncia dissipada. Uma mesma corrente que passa por um fio de cobre fino, provoca um aquecimento maior do que se ela passar por um fio de cobre grosso.Portanto, quanto mais grosso o fio, maior a acorrente que ele suporta sem aquecer. A escolha da fiao para uma instalao deve levar em conta a corrente mxima que os fios suportam. 2. Faa as ligaes corretamente.

1. A figura ilustra uma instalao feita corretamente, descubra o fio fase e o fio neutro. fio .........

fio ..........

fase neutro fase

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Circuitos eltricos e sua representaoVamos aprender uma maneira de simplificar desenhos que representam os circuitos eltricos

12

Na figura abaixo est representada uma rede de distribuio de 110V, onde foram instaladas 2 lmpadas e 2 tomadas: uma para ligar um ferro eltrico e uma secador de cabelo. Do relgio de luz at a ltima lmpada, foram utilizados 30 metros de fio de cobre 14, incluindo o fase e o neutro. Para as tomadas e lmpadas foram necessrios, para completar as ligaes, 4 metros de fio 16.neutro fase fase B A C D E F G H

2 1 2 1

45

11

Circuitos eltricos e sua representao

c) Suponhamos que apenas a lmpada do interruptor 1 esteja ligada. A corrente exigida para seu funcionamento ser: i1 =

1. Com base nos dados indicados na figura da pgina anterior vamos discutir as questes:a) Identifique se as ligaes dos aparelhos foram feitas em srie ou paralelo. b) Qual o fusvel adequado para proteger esta instalao, sabendo-se que a corrente mxima admissvel para o fio 14 20A? c) Discuta por que possvel substituir por um fio mais fino (16) as ligaes das lmpadas e tomadas. d) Represente esquematicamente esse circuito, calculando os valores das resistncias em cada trecho. a) Para identificar se as ligaes foram feitas em srie ou paralelo, vamos observar onde os fios da tomada e das lmpadas foram conectados. Nesse caso foram conectados no fio fase e neutro que fornecem uma tenso de 110V. Portanto a ligao foi feita em paralelo. Nesse tipo de ligao, o funcionamento desses aparelhos no interrompido quando um deles ligado, desligado ou "queimado".

100 0, 91A . 110

Se ligarmos tambm o ferro eltrico na tomada 2, a corrente exigida para seu funcionamento ser: i2 =

750 110

6 , 81 A .

De modo que a corrente entre o relgio de luz e os pontos E e F ser: i = i1 + i2 = 6,81 + 0,91 = 7,72A Se todos os aparelhos estiverem funcionando, cada um exigir uma determinada corrente que pode ser calculada pela equao P = U.i e a corrente total, que a soma de todas essas correntes, corresponder apenas ao trecho entre o relgio de luz e os pontos A e B. d) O clculo das resistncias podem ser feitos usando as equaes: P=U . i e R= U/i . Usando o smbolo para os resistores temos:

b) Para sabermos o fusvel adequado para uma instalao, devemos levar em conta que todos os aparelhos estejam ligados, fazer a soma total da potncia consumida de cada aparelho, desprezando apotncia dissipada na fiao, Ptotal = 500 + 100 + 60 + 750 = 1 410W

P 1410 W = 12,8 A que U 110 V a corrente que passa pela chave na caixa de luz. O fusvel adequado para proteger a instalao eltrica de 15A, pois compatvel com a corrente mxima admitida pelo fio de cobre 14 e est acima do valor da corrente requerida por todos os aparelhos funcionando ao mesmo tempo.Usando a equao: P = Ui, obtemos:

i=

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Admitindo-se que os fios da rede principal e os fios que ligam aos aparelhos possuem resistncia eltrica que pode ser considerada despr ezvel se a escolha deles for adequada. Assim, podemos simplificar um pouco mais esse cir cuito e represent-lo da maneira ilustrada ao lado.

2. Vamos verificar de que modo podemos ligar trs lmpadas L1, L2 e L3 de mesma tenso em um circuito.Existem trs formas diferentes: todas em srie, todas em paralelo, duas em srie e em paralelo com a terceira. As vantagens e as desvantagens de cada tipo de associao, sero discutadas a seguir: 1. Ligao em srie: neste tipo de ligao a mesma corrente se estabelece nas trs lmpadas do circuito. Vejamos a figura.

A tenso total aplicada s trs lmpadas pode ser escrita como:

UAB = UAC + UAD + UDB

Como:

UAC = R1.i, UCD = R2.i e UDB = R3.i

ento:

UAB = R1.i + R2.i + R3.i

Para calcularmos a resitncia equivalente da associao usaremos a relao: UAB = Req.i, portanto: Req . i = (R1 + R2 + R3).i

Req = R1 + R2 + R3

A potncia dissipada na associao em srie calculada pela relao: De um modo mais simplificado temos: 110V P= R .i2 = Req .i2 = (R1 + R2 + R3 ) . i2 = R1 .i2 + R2 . i2 + R3 . i2 ou seja, P = P1 + P2 + P3 Como a tenso em cada lmpada sempre menor que a tenso aplicada nos terminais da associao, a potncia dissipada em cada uma delas na ligao em srie sempre menor do que a indicada pelo fabricante. Nessas condies ela ter um brilho bem menor que o esperado. Alm disso, se uma lmpada queimar, interr ompe o circuito e consequentemente as outras apagam. Por isso este tipo de ligao no usado nas instalaes residenciais.

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Na associao em srie, cada lmpada do circuito est submetida a uma tenso cuja soma equivale tenso total entre os extremos A e B do circuito (uma vez que as perdas na fiao podem ser consideradas desprezveis).

2. Ligao em paralelo: este tipo de ligao se caracteriza pelo fato de todas as lmpadas estarem submetidas a uma mesma tenso, desprezando-se a resistncia eltrica dos fios da instalao.

U/Req = U/R1 + U/R2 + U/R3 ou

1/Req = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3

Podemos ainda representar esquematicamente a mesma ligao da seguinte forma:

Na associao em paralelo, a tenso em cada lmpada a mesma e a potncia dissipada em cada lmpada independente do nmero de lmpadas agrupadas e, consequentemente, o brilho da lmpada tambm so. O brilho igual ao que teria se ela estivesse sozinha. Alm disso se uma das lmpadas queimar as demais no sofrem alterao. por isso que essa ligao utilizada nas instalaes eltricas residenciais.

3. Ligao mista: quando combinando os dois tipos de ligao conforme mostra a figura: A tenso AB igual s tenses CD, EF e GH, pois estamos desprezando a resistncia dos fios. Desse modo, podemos reduzir ainda mais os esquema:

As correntes estabelecidas em cada uma delas ser i1, i2, i3, e a corrente total, estabelecida entre os pontos A e B do circuito, ser i = i1 + i2 + i3. Assim, se a tenso a mesma, pela lei de Ohm, temos: Nessa situao, a tenso U se aplica nos terminais da srie R1 + R2 e em R3. Assim, L3 ter brilho maior que L1 e L2. Em funo dessa caracterstica, esse tipo de circuito tambm no empregado nas instalaes eltricas residenciais mas muito utilizado nos circuitos internos dos aparelhos eletrnicos como rdio, TV, comutadores, etc...

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i = U/Req, onde Req a resistncia equivalente da associao. Sendo i1 = U/R1, i2 = U/R2 e i3 = U/R3 Substituindo na equao i = i1 + i2 + i3, teremos:

ExercciosVoc vai rever o contedo das aulas anteriores fazendo e pensando nestas questes

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EEEEEEECCO XXXXXXRIS(Resistncia, tenso e corrente)

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Exerccios: resitncia, tenso e corrente1. Um aquecedor de ambiente cuja potncia 800W ligado na tenso 110V. a. qual o valor da corrente eltrica no resistor? b. qual o valor da resitncia eltrica do resistor? c. qual deve ser o valor da resistncia ltrica do resitor para que ele tenha a mesma potncia e seja ligado na tenso 220V? 2. Numa instalao eltrica residencial no se deve colocar fusvel no fio neutro, pois se ele se queimar, possvel que haja um aumento de tenso indesejvel em certos aparelhos. Vamos conferir? Considere o esquema: C A B

detalhe do resistor

a) Faa o esquema da ligao vero desta ducha. b) Faa o esquema da ligao inverno. c) Calcule a resistncia eltrica na posio vero, quando ela est desligada. d) Calcule a resistncia eltrica da ducha em funcionamento na posio vero, e) Faa os mesmos clculos dos itens c e d para a ligao inverno, considerando que o comprimento do fio, neste caso, 2,8m. f) Por que na posio inverno a gua da ducha sai mais quente? 4. Considerando que o dimetro do filamento de tungstnio de uma lmpada de 40W - 110V cerca de 3,6 . 10-2 mm, seu comprimento 50cm e sua resistividade 5,6 . 10-8 m a 20oC, determine:

determine:

(R 1 , R 2 ,...,R 6 so as resistncias eltricas de 6 lmpadas)

a) a tenso aplicada s lmpadas, quando o fusvel do fio neutro est normal (sem queimar); b) a tenso aplicada s duas lmpadas de baixo, se o fusvel do fio neutro se queimar. 3. O resistor de uma ducha com a inscrio (220V 2800W/3800W) tem o aspecto da figura. Esse resistor constitudo de um fio de nquel-cromo de resistncia especfica 1,1.10-6 m, 0,6 mm de dimetro e 4 m de comprimento, enrolado em espiral, com trs pontos de contato eltrico. No ponto A est ligado um dos fios fase e aos pontos B e C, dependendo da posio da chave, liga-se o outro fio fase, que estabelece as ligaes inverno vero.

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a) A resistncia do filamento da lmpada, quando ela est desligada. b) A resistncia do filamento da lmpada ligada.

5. Numa rede de 220V ligado um chuveiro com a inscrio 220V - 2 800 / 4 400W. Utilizando essas informaes e as da tabela da aula 10, determine:

Qual(is) dele(s) no poderia(m) ser ligado(s) tomada de sua casa? Se voc o fizesse, quais seriam as consequncias?

7. Uma lmpada de abajour possui a seguinte inscrio (127V - 22W). a) O que acontece se a ligarmos nos terminais de uma bateria de 12V? b) Seria possvel, se dispusssemos de muitas baterias, ligar esta lmpada de modo que ela tenha brilho normal? a) a corrente exigida pelo aparelho para dissipar as potncias nominais quando o chuveiro est ligado com a chave na posio "vero" e na posio "inverno"; b) o menor dimetro possvel do fio e o fusvel que devem ser utilizados nessa instalao. Consulte a tabela; c) a energia consumida num banho de 15 minutos com o chuveiro ligado na posio "inverno"; d) a porcentagem de consumo de energia em banhos de aproximadamente 15 minutos de uma fmilia de trs pessoas, cujo consumo mensal de 250kWh. 6. Nas figuras abaixo esto indicadas as informaes encontradas nos folhetos ou chapinhas que acompanham aparelhos eltricos. chuveiro 220V 2800W/3800W batedeira 50/60HZ TV 12V/DC 30W liquidificador 110V/300W/60Hz 250W 110V a) Faa o esquema de uma chave geral e de trs chaves parciais, de modo a obter duas chaves de distribuio de 110V e outra de 220V. b) Faa um esquema indicando a ligao de uma lmpada com interruptor, de uma tomada em 110V e de um chuveiro em 220V. c) Em caso afirmativo, como voc faria? d) Caso no seja possvel fazer a ligao da lmpada nas baterias como e onde ela deveria ser ligada para ter brilho normal? 8. Numa residncia, geralmente, chegam trs fios da rua, dois fases e um neutro, que so ligados chave geral.

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teste seu vestibularde 10 . A ddp ou tenso eltrica entr e as extremidades do resistor, em volts, igual a: a)( ) 5,0 . 102 b)( ) 5,0 . 10 c)( ) 20 d)( ) 5,0 e)( ) 5,0 . 10-2 1. Uma corrente eltrica de 0,500A flui num resistor 4. A transmisso de energia eltrica grande distncia acompanhada de perdas causadas pela transformao de energia eltrica em: a.( ) calor b.( )magnetismo c.( ) energia cintica d.( ) luz

2. Os resistores R1, R2 e R3 esto associados como indica a figura abaixo. Sabendo que R1 = 2,0 2,0 , e R 3 = 4,0 , podemos afirmar que a resistncia equivalente entre os pontos A e B em ohms de:

, R2 =

5. Um aquecedor eltrico dissipa 240W quando ligado a uma bateria de 12V. A corrente que percorre a resistncia : a.( ) 0,050 A b. ( ) 0,60 A c. ( ) 1,67 A d. ( ) 20 A e. ( ) 2880 A

6. Um condutor atravessado por uma corrente de 2 ampres quando a tenso em seus terminais vale 100 volts. A resistncia do condutor de: a. ( ) 0,02 b. ( ) 50 a)( ) 2,0 8,0 b)( ) 3,3 c)( ) 4,0 d)( ) 6,0 e)( ) c.( ) 200 d.( ) 400

7. Uma lmpada incandescente possui as seguintes especificaes (ou valor nominal): 120V, 60W. a) Se ela for ligada em 220V, a potncia permanecer 60W. b) Quando a lmpada ligada conforme as especificaes, a resistncia vale 240 , c) A resistncia na lmpada permanece constante, qualquer que seja a tenso a ela aplicada. d) quando desligada, a resistncia da lmpada maior que quando ligada. e) Quando ligada, conforme as especificaes, a corrente de 2,0A.

3. Um eletricista instalou numa casa, com tenso de 120V, dez lmpadas iguais. Terminado o servio, verificou que havia se enganado, colocando todas as lmpadas em srie. Ao medir a corrente no circuito, encontrou 5,0 . 10-2A. Corrigindo o erro, ele colocou todas as lmpadas em paralelo. Suponha que as resitncias das lmpadas no variam com a corrente. Aps a modificao, ele mediu, para todas as lmpadas acesas, uma corrente total de:

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a)( ) 5,0A c)( ) 12A e)( ) 24A

b)( ) 100A d)( ) 10A

Motores eltricosNesta aula voc vai observar internamente um motor para saber do que eles so feitos

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Grande parte dos aparelhos eltricos que usamos tm a funo de produzir movimento. Isso ns verificamos no incio desse curso. Voc se lembra disso? Olhe a figura e refresque sua memria. Vamos comear a entender como isso feito!

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( o que mais eles tm em comum ? )

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Motores eltricosNeste momento vamos retomar o levantamento e a classificao, realizados no incio deste curso. L, identificamos um grande nmero de aparelhos cuja funo a produo de movimento a partir da eletricidade: so os motores eltricos. Dentre eles esto: batedeira, ventilador, furadeira, liquidificador, aspirador de p, enceradeira, espremedor de frutas, lixadeira,.., alm de inmeros brinquedos movidos pilha e/ou tomada, como robs, carrinhos,.. A partir de agora, vamos examinar em detalhes o motor de um liquidificador. Um roteiro de observao encontra-se logo abaixo.

O motor de um liqidificadorA parte externa de um liqidificador geralmente de plstico, que um material eletricamente isolante. no interior dessa carcaa que encontramos o motor, conforme ilustra a figura ao lado. ROTEIRO 1. Acompanhe os fios do plugue em direo parte interna do motor. Em qual das partes do motor eles so ligados? 2. Gire o eixo do motor com a mo e identifique os materiais que se encontram na parte que gira junto com o eixo do motor. 3. Identifique os materiais que se encontram na parte do motor que no gira com o eixo do motor. 4. Verifique se existe alguma ligao eltrica entre estas duas partes que formam o motor. De que materiais eles so feitos?

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5. Identifique no motor as partes indicadas com as setas na figura ao lado.

Nos motores eltricos, encontramos duas partes principais: uma fixa, que no se move quando ele entra em funcionamento e uma outra que, em geral, gira em torno de um eixo quando o motor ligado. A parte fixa constituda de fios de cobre, encapados com um material transparente formando duas bobinas (fig.1). J na parte fixada ao eixo, os fios de cobre so enrolados em torno do eixo (fig.2)

Esta pea de formato cilindrico acoplada ao eixo denominada de anel coletor e sobre as plaquinhas deslizam dois carvezinhos. Quando o motor eltrico colocado em funcionamento passa e existir corrente eltrica nas bobinas fixas e tambm no circuito eltrico fixado ao eixo e que se encontra em contato com os carvezinhos. Nesse momento, o circuito do eixo fica sujeito a uma fora e gira o eixo e um outro circuito ligado, repetindo o procedimento anterior. O resultado o giro completo do eixo, que caracterstico dos motores eltricos. Em alguns casos, tais como pequenos motores eltricos utilizados em brinquedos, por exemplo, a parte fixa constituda de um ou dois ms em vez de bobinas. Isso no altera o princpio de funcionamento do motor uma vez que uma bobina com corrente eltrica desempenha a mesma funo de um m.

eixo

carvozinho

carvozinho

.

anel coletor

figura 1

figura 2

A observao da parte mvel de um motor de liqidificador mostra que ela tambm apresenta, acoplada ao eixo, um cilindro metlico, formado de pequenas placas de cobre, separadas entre si por ranhuras, cuja funo isolar eltricamente uma placa da outra.O circuito eltrico da parte mvel for mado por vrios pedaos de fio de cobre independentes coberto de um material isolante transparente e cujas extremidades so ligadas s placas de cobre.

carvozinho

m

anel coletor

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ps essa investigao, pense e responda: por que surge movimento nesses aparelhos?

atividade extra: construa voc mesmo um motor eltricoPara construir um pequeno motor eltrico vai ser necessrio 90 cm de fio de cobre esmaltado nmero 26 para fazer uma bobina. Ela ser o eixo do motor, por isso, deixe aproximadamente 3 cm em cada extremidade do fio. A parte fixa do motor ser constituda de um m permanente que ser colocado sobre a tbua, conforme indica a figura. Dependendo do do m utilizado ser necessrio usar um pequeno suporte para aproxim-lo da bobina.

A bobina ser apoiada em duas hastes feitas de metal, presilhas de pasta de cartolina, por exemplo, dando-lhes o formato indicado na figura e, posteriormente, encaixadas num pedao de madeira.

Para colocar o motor em funcionamento, no se esquea que o esmalte do fio da bobina isolante eltrico. Assim, voc deve rasp-lo para que o contato eltrico seja possvel. Alm disso, em um dos lados voc deve raspar s uma parte deixando uma parte ao longo do comprimento e no esquea que esse motor precisa de um 'impulso'inicial para dar a partida. -veja se os contatos eltricos esto perfeitos

ateno

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A fonte de energia eltrica ser uma pilha comum que ser conectado bobina atravs de dois pedaos de fio ligados nas presilhas.

-observe se a bobina pode girar livremente -fixe os fios de ligao na pilha com fita adesiva

Feitos estes ajustes necessrios, observe: 1. o que acontece quando o m retirado do local? 2. inverta a pilha e refaa as ligaes. O que acontece o sentido de giro do motor?

ms e bobinasAqui voc vai saber a natureza das foras que movimentam os ms, as bssolas e os motores eltricos

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ms e bobinas esto presentes nos motores eltricos e muitos outros aparelhos. S que eles esto na parte interna e por isso, nem sempre nos apercebemos de sua presena. A partir dessa aula vamos comear a entender um pouco sobre eles. Afinal, algum pode explicar o que est acontencendo?

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ms e bobinasNo estudo dos motores eltricos pudemos verificar que eles so feitos de duas partes: uma o eixo, onde se encontram vrios circuitos eltricos e a outra fixa. Nesta, podemos encontrar tanto um par de ms como um par de bobinas. Em ambos os tipos de motores, o princpio de funcionamento o mesmo e o giro do eixo obtido quando uma corrente eltrica passa a existir nos seus circuitos. Nesta aula vamos entender melhor a natureza da fora que faz mover os motores eltricos, iniciando com uma experincia envolvendo ms e bobinas.

Investigao com ms, bssolas e bobinasPara realizar esta investigao ser necessrio uma bssola, dois ms, duas pilhas comuns, uma bobina (que fio de cobre esmaltado enrolado) e limalha de ferro. 4.Coloque sobre o m essa folha de papel na mesma posio anterior e espalhe sobre ela limalha de ferro. Observe a organizao das limalhas e compare com os desenhos que indicavam o posicionamento da agulha. 5. Ligue a bobina pilha utilizando fios de ligao. Aproxime um m e observe o que ocorre.

ROTEIRO

1. Aproxime um m do outro e observe o que acontece. 2. Aproxime um m de uma bssola e descubra os seus plos norte e sul. Lembre que a agulha da bssola tambm um m e que o seu plo norte aquele que aponta para a regio norte. 3.Coloque o m sobre uma folha de papel e aproxime a bssola at que sua ao se faa sentir. Anote o posicionamento da agulha, desenhando sobre o papel no local da bssola. Repita para vrias posies.

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6. No mesmo circuito anterior, aproxime uma folha de papel ou de cartolina contendo limalha de ferro e verifique o que ocorre com a limalha.

Independentemente da forma, quando se aproxima um ma de outro, eles podem tanto atrairem-se como repelirem-se. Esse comportamento devido ao efeito magntico que apresentam sendo mais intenso nas proximidades das extremidades, razo pela qual elas so denominadas de plos magnticos. A possibilidade de atrao ou de repulso entre dois plos, indica a existncia de dois tipos diferentes de plos magnticos, denominados de plo norte e plo sul. A atrao entre os ms ocorre quando se aproximam dois plos diferentes e a repulso ocorre na aproximao de dois plos iguais.

O mapeamento do campo magntico produzido por um m nas suas proximidades pode ser feito com o auxlio de uma bssola. Esse mapa nos permite "visualizar" o campo magntico. No so apenas os ms que criam campo magntico. O fio metlico com corrente eltrica, tambm cria ao seu redor um campo magntico. Quando o fio enrolado e forma uma bobina, existindo corrente eltrica, o campo magntico tem um mapeamento semelhante ao de um m em barra. Isso nos permite entender porque a limalha de ferro, fica com um aspecto muito parecido quando colocada nas proximidades de um plo de um m e nas proximidades de uma bobina.Podemos agora entender fisicamente a origem do movimento nos motores eltricos. Ele entendido da mesma maneira que se compreende a repulso ou a atrao entre dois ms, entre um m e uma bssola, entre um m e uma bobina com corrente ou entre duas bobinas com corrente. Esses movimentos acontencem devido a uma ao a distncia entre eles. Da mesma forma que a agulha da bssola se move quando "sente" o campo magntico de um m, o eixo do motor tambm se move quando um dos seus circuitos que est com corrente "sente" o campo magnetico criado pela parte fixa do motor. Este campo, tanto pode ser criado por um par de ms (motor do carrinho do autorama) como um par de bobinas com corrente eltrica (motor de um liquidificador).

A atrao ou a repulso entre ms resultado da ao de uma fora de natureza magntica e ocorre independente do contato entre eles, isto , ocorre a distncia. O mesmo se pode observar na aproximao do m com a bssola. Isso evidencia a existncia de um campo magntico em torno do m, criado por ele. A agulha de uma bssola, que imantada, tem sensibilidade de detectar campos magnticos criados por ms e, por isso, alteram sua posio inicial para se alinhar ao campo magntico detectado. Ela usada para orientao justamente pelo fato de que sua agulha, fica alinhada ao campo magntico terrestre que apresenta praticamente a direo norte-sul geogrfica.

A diferena em relao ao m que no fio, o campo magntico deixa de existir quando a corrente eltrica cessa.

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1. Analise a afirmao abaixo se ela verdadeira ou falsa e justifique: " O movimento da agulha de uma bssola diante de um m explicado da mesma forma que o movimento de um m frente a um outro m."

exercitando ...

2. A agulha de uma bssola prxima a um fio que parte de um circuito eltrico, apresenta o comportamento indicado nas trs figuras:

figura 1a.como se explica o posicionamento da agulha na figura 1 ?

figura 2

figura 3

b. como se explica a alterao da posio da agulha aps o circuito ser fechado na figura 2 ? c. analisando as figuras 2 e 3 possvel estabelecer uma relao entre o posicionamento da agulha e o sentido da corrente eltrica na fio? 3. Se imaginssemos que o magnetismo terrestre produzido por um grande m cilndrico, colocado na mesma direo dos plos geogrficos norte-sul, como seriam a linhas do campo magntico? Faa uma figura. 4. Imagine agora que o campo magntico da Terra fosse criado por uma corrente eltrica em uma bobina, onde ela estaria localizada para que as linhas do campo magntico coincidissem com as do m do exerccio anterior?

teste seu vestibular1.Uma pequena bssola colocada prxima de um m permanente. Em quais posies assinaladas na figura a extremidade norte da agulha apontar para o alto da pgina? 2.Uma agulha magntica tende a: c. efetuar uma rotao que tem por efeito o campo magntico local. a. orientar-se segundo a perpendicular s linhas de

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campo magntico local. b. orientar-se segundo a direo das linhas do campo magntico local.

d. formar ngulos de 45 graus com a direo do campo magntico local. e. formar mgulos, no nulos, de inclinao e de declinao como a direo do campo mangtico local.

Campainhas e medidores eltricosVamos descobrir como produzido o som numa campainha e como se movem os ponteiros dos medidores

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Sinal de entrada, sinal de sada, sinal do intervalo, ..., haja orelha. Voc tambm faz parte dos que danam como aqueles ponteirinhos?

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Campainhas e medidores eltricosA produo de movimento a partir da eletricidade tem, alm dos motores eltricos, outras aplicaes como as campainhas e os medidores eltricos que utilizam ponteiros. Comecemos pela campainha.

CAMPAINHAExistem vrios tipos de campainha e voc pode construir uma usando fio de cobre 26 enrolado em um prego grande. Alm disso necessrio fixar no prego uma tira de lato dobrada conforme indica a figura. A campainha montada ter o aspecto da figura ilustrada a seguir.

Conectando os terminais da bobina a duas pilhas ligadas em srie, podemos colocar a campainha em funcionamento. Observe o que acontece e tente explicar.

A montagem realizada assemelha-se campainha do tipo cigarra, que de mais simples construo. Ela constituda por uma bobina contendo um pedao de ferro no seu interior. Esse conjunto denominado por eletrom.

lmina

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Prximo a ele existe uma lmina de ferro, que atrado quando existe uma corrente eltrica na bobina.Essa atrao acontece porque a corrente eltrica na bobina cria um campo magntico na regio prxima e imanta o ferro transformando-o em um m. Essa imantao existe apenas enquanto houver corrente eltrica na bobina.Da esse conjunto ser entendido como um m eltrico. Esse efeito magntico desaparece quando a campainha desligada, deixando de haver corrente eltrica na bobina.

eletrom

Os medidores eltricos que utilizam ponteiro so utilizados para vrias finalidades diferentes, como indicar o volume de som, o nvel de combustvel nos veculos e a temperatura dos seus motores, alm de medir a corrente, a tenso e tambm a resistncia eltrica. Vejamos atravs da atividade a seguir, como obtido o movimento dos ponteiros. GALVANMETROPara se construir um dispositivo capaz de movimentar um ponteiro, precisamos de uma bobina, um m pequeno em forma de barra, uma agulha de costura ou um arame fino e fita adesiva. Se no houver disponvel uma bobina pronta, construa uma usando fio de cobre esmaltado 26 enrolado em um tubo de papelo com 4 cm de dimetro ou use o mesmo fio da campainha. O ponteiro pode ser feito com um pedao de cartolina e fixado ao m com fita adesiva. Ele ser atravessado pela agulha ou arame, conforme indica a figura ao lado. O conjunto mvel ponteiro + m ser apoiado, atravs do eixo, em um suporte feito de chapa de alumnio ou cobre, com dois furinhos para a passagem da agulha ou arame. Fixado a uma base de madeira, e ligando os terminais da bobina a uma ou duas pilhas, o medidor ser o ilustrado na figura ao lado.

A produo de movimento nos medidores eltricos que utilizam ponteiro tem explicao semelhante a dos motores eltricos. O que difere um do outro que nos motores a construo permite que o eixo d voltas completas e isso no acontece nos medidores. A bobina, quando est com corrente eltrica cria um campo magntico na regio onde se encontra o m. Este, da mesma forma que a agulha magntica de uma bssola, "sente" este campo e procura se alinhar a ele.

Dessa forma, o m se move e com ele o ponteiro. Devido posio do m em relao a bobina o movimento de rotao como no motor eltrico. Nos medidores reais a bobina que fixada ao eixo e os ms esto fixadas na carcaa do medidor.

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Medidores de corrente, tenso e resistncia eltricaAmpermetroO medidor de corrente eltrica, denominado ampermetro, constitudo por um galvanmetro e um resistor em paralelo bobina.

VoltmetroO voltmetro o medidor de tenso eltrica. Ele constitudo das mesmas partes do ampermetro: um galvanmetro e um resistor ligado em srie com a bobina.

OhmmetroPara medir a resistncia eltrica de um resistor o ohmmetro precisa de um galvanmetro, um resistor ligado em srie com a bobina e uma bateria.

1. galvanmetro; 2. resistor; 3. terminais Uma vez que o ampermetro colocado em srie ao circuito cuja corrente se deseja medir, esse resistor deve ter uma baixa resistncia eltrica. Desse modo, a maior parte da corrente eltrica desviada para o resistor e a parte restante passa pela bobina, movendo o ponteiro. Quanto maior a corrente que passa pela bobina, maior ser o giro descrito pelo ponteiro.

1.galvanmetro; 2.resistor; 3.terminais O voltmetro colocado em paralelo ao circuito cuja tenso se deseja medir e, por isso, a resistncia eltrica do seu resistor deve ter um valor relativamente alto: apenas o suficiente para movimentar o ponteiro. Alm disso, desviando uma corrente de pequena intensidade do circuito, a sua interferncia pode ser considera desprezvel.

1. galvanmetro 2. resistor 3. pilha ou bateria 4. terminais

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Esta bateria permitir que uma corrente eltrica passe a existir quando o circuito estiver fechado. Quanto maior a resistncia eltrica do resistor cuja resistncia deseja-se medir, menor ser a corrente no circuito e, assim, menor ser o movimento do ponteiro.

Fora magnti