Física 3º ano ensino médio diferença de potencial

Ciências da Natureza e suas Tecnologias - Física

Ensino Médio, 3° AnoDiferença de potencial

Curiosamente, os pássaros conseguem pousar sobre fios elétricos, encapados ou não, sem levar choque. Aparentemente causa grande espanto quando analisado, pois quando um fio desencapado é tocado, libera grande descarga elétrica. Com os pássaros é diferente.

DIFERENÇA DE POTENCIAL

A distância entre as patas dos pássaros é bem curta, não é suficiente para gerar um potencial elétrico entre dois pontos (DDP). Logo não se forma um caminho fechado para a existência da corrente elétrica.

Image: Birds on a wire/ Paul Anderson/ Creative Commons

Física, 3° Ano do Ensino MédioDiferença de potencial

DIFERENÇA DE POTENCIALTensão elétrica ou diferencial de potencial (ddp) é a diferença de potencial entre dois pontos.

A ddp também pode ser explicada como a quantidade de energia gerada para movimentar uma carga elétrica. Na figura ao lado, a bateria é a fonte geradora de energia que oferece uma diferença de potencial entre seus terminais.


Por exemplo, dois reservatórios que tenham diferentes níveis de água interligados por uma mangueira apresentam uma diferença de potencial (ddp).



Se abrirmoso registro

DIFERENÇA NO NÍVEL DA ÁGUA

.



Para termos um movimento de água, é necessário um desnível de água (pressão).O mesmo acontece com os elétrons.Para que eles se movimentem, é necessário termos uma pressão elétrica.

À pressão exercida sobre os elétrons, chamamos de tensão elétrica ou d.d.p. (diferença de potencial).

...NÃO HÁ MAIS

DESNÍVEL.



Diferença de potencial ou Tensão elétrica - É a pressão exercida sobre os elétrons livres para que estes se movimentem no interior de um condutor.

Unidade de medida da tensão elétrica:

Símbolo - VUnidade - VOLTS (V)


Imag

e: B

ela

Nem

eth/

GN

U F

ree

Doc

umen

tatio

n Li

cens

e



A carga elétrica tem a propriedade de atração ou repulsão entre prótons e elétrons.

Devido à propriedade de atração e repulsão, quando oferecemos um potencial positivo, este tende a atrair os elétrons, causando um movimento ordenado deles em um único sentido e direção.

Deve existir uma diferença de potencial (DDP) em volts (V) para o movimento dos elétrons.

BATERIA

Movimento desordenado

Movimento ordenado


• Criando polos (positivos e negativos) nos extremos, a ddp provoca um movimento ordenado dos elétrons, originando assim uma corrente elétrica.


A

A


DIFERENÇA DE POTENCIALNo circuito elétrico, o gerador, no exemplo abaixo é a pilha, a qual oferece uma ddp que origina uma corrente elétrica, que percorre o circuito, faz acender a lâmpada e retornar à pilha.

Image: Acmefixer/ GNU Free Documentation License


A ddp é quantidade de energia gerada para movimentar uma carga, portanto, o gerador necessita liberar energia elétrica para movimentar uma carga eletrizada.

A fórmula para calcular a ddp a partir desse conceito é:

U = Eel / q ou U = TAB / q

Onde:

•U= Diferença de potencial ou tensão elétrica;

•Eel= Energia elétrica;

•TAB = Trabalho realizado por uma carga do ponto A ao ponto B;

•q= Quantidade de carga eletrizada.

TRABALHO E DIFERENÇA DE POTENCIAL


O trabalho da força elétrica resultante sobre uma carga que não depende da forma da trajetória e sim dos pontos de partida (A) e de chegada (B).

Para alterar o valor do trabalho, seria necessário variar o valor da carga ou os pontos de partida e de chegada.

U = VA - VB, então a fórmula U = TAB / q também pode ser escrita como VA - VB = TAB / q

VA – Potencial elétrico em AVB – Potencial elétrico em B


A

B

b

a


Quando uma carga elétrica é posta em repouso num ponto A de um campo elétrico, ela fica sujeita a uma força elétrica e desloca-se espontanamente. Neste caso, a força elétrica realiza um trabalho positivo.

Para haver um trabalho positivo, observando-se a fórmula TAB = q (VA – VB), percebe-se que:

- Quando q > 0 VA – VB > 0 VA > VB

- Quando q < 0 VA – VB < 0 VA < VB


VA > VB

VA < VB

B A d

Fel

E

FelA B

d

E


Também é possível calcular a ddp de um circuito tendo as grandezas de corrente e resistência:

U= I.R

Onde:

•U= ddp ou tensão elétrica;

•I= corrente elétrica;

•R= resistência elétrica.


V RI


Se analisarmos, poderemos calcular a ddp também através da potência elétrica:

U= P/I

Onde:

•P= potência elétrica;

•I= corrente elétrica.


U

i

Bipolo

POTÊNCIA ELÉTRICA

Pot = U.i


V

kV

MV

GV

nV

V

mV

Múltiplos e Submúltiplos

Para valores elevados, utilizamos os múltiplos e para valores muito baixos, os submúltiplos.

Para descer umdegrau, caminhe com

a vírgula3 casas à direita. Para subir um

degrau, caminhe coma vírgula

3 casas à esquerda.

www.fundacentro.gov.br/.../3_Segur%20Eletricidade%20_.


TRANSFORMAÇÃO DE UNIDADES

Nome Símbolo Como se relaciona com o volt

Usando a notação científica

Múltiplos quilovoltmegavolt

kVMV

1kV = 1.0001MV = 1.000.000 V

1kV = 1x10³ V1MV = 1x10⁶ V

Submúltiplos milivolt mV 1mV = 0,001V 1mV = 1x 10⁻³ V


TRANSFORMAÇÃO DE UNIDADES

13,8 kV = 13.800 V

34,5 kV = 34.500 V

220 V = 0,22 kV

127 V = 0,127 kV

13,8 quilovolts = 13,8 KV = 13,8 x 10³ V

34,5 quilovolts = 34,5KV = 34,5 x 10³ V

220 volts = 0,22 KV = 0,22 x10³ V

127 volts = 0,127 KV = 0,127 x 10³ V


MEDIÇÃO DA DDP

O voltímetro deve ser ligado em paralelo para fazer a medição.

VOLTÍMETRO – Equipamento utilizado para aferir a ddp em um circuito élétrico.

Image:m PACO/ GNU Free Documentation License


VOLTÍMETRO

A graduação máxima da escala maior que a tensão medida.A leitura deve ser a mais próxima possível do meio da escala.Ajustar o zero (sempre na ausência de tensão).Não mudar a posição de utilização do aparelho.

Imagem: Oguenther, 5/5/2011/ Public Domain


Considera um circuito elétrico constituído por 1 pilha de 3 Volts, 1 interruptor e 2 lâmpadas de resistências distintas ligadas em série com a pilha.



Ao medir a d.d.p. aos terminais da pilha, o voltímetro registra 3 Volts


Instala-se o voltímetro em paralelo à bateria ou às lâmpadas.

A d.d.p. 1.ª lâmpada + d.d.p. 2.ª lâmpada = 2 + 1 = 3 V

V

X X

3V V

X X

3V

V V 2V 1V

POTÊNCIA ELÉTRICA


Considere um circuito elétrico constituído por 1 pilha de 3 Volts, 1 interruptor e 2 lâmpadas ligadas agora em paralelo com a pilha.



Num circuito em paralelo como o deste exemplo, a d.d.p. do ramo principal é igual à d.d.p. em cada um dos outros .

Ao medir a d.d.p. na pilha e nas lâmpadas, os resultados foram os seguintes:


V

X

3V

3V

X

V

V


A diferença de potencial entre os extremos de uma associação em série de dois resistores de resistências 10Ω e 100 Ω é 220V. Qual é a diferença de potencial entre os extremos do resistor de 10 Ω?

Resposta U = R.i

Ueq = Req.i

220 = 110.i

i = 220/110

i = 2A

Para o resistor de 10 Ω.

U = R.i

U = 10.2

U = 20A


220v

10 Ω 100 Ω


Problematização:

Diariamente, acionamos interruptores para acender e apagar lâmpadas. Você é capaz de explicar este fenômeno fisicamente?Em grupo, organizem uma explicação científica para ser socializada.

Image: Jorts/ GNU Free Documentation License


Revisão bibliográfica

http://www.infoescola.com/fisica/tensao-eletrica/

www.fundacentro.gov.br/.../3_Segur%20Eletricidade%20_.

www.brasilescola.com/.../por-que-passaros-nao-tomam-choque-fios

CALÇADA, C. S.; SAMPAIO, J. L. Física Clássica – Mecanica, São Paulo: Atual,1985.

ALVARENGA, B.; MÀXIMO, A. Física - Ensino Médio, São Paulo: Scipione, 2008. vol. 1.

Sites:


Tabela de Imagens

n° do slide

direito da imagem como está ao lado da foto

link do site onde se consegiu a informação Data do Acesso

2 Birds on a wire/ Paul Anderson/ reative

CommonsAtribuição-Partilha nos Termos da Mesma Licença 2.0 Genérica

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Birds_on_a_Wire_-_geograph.org.uk_-_551515.jpg?uselang=pt-br

21/08/2012

7 Bela Nemeth/ GNU Free Documentation License

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Circuit1.jpg

21/08/2012

10 Acmefixer/ GNU Free Documentation License

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Conventional_Joule_Thief_with_red_LED.jpg

21/08/2012

14 inductiveload/ Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ohm%27s_Law_with_Voltage_source.svg

21/08/2012

19 PACO/ GNU Free Documentation License http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Volt%C3%ADmetro.png

21/08/2012

20 Oguenther, 5/5/2011/ Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Millivoltmeter2-og.jpg

21/08/2012

26 Jorts/ GNU Free Documentation License http://commons.wikimedia.org/wiki/File:FFOE003.jpg

22/08/2012

Education

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