física eletricidade

COORDENADOR REGIONAL: WALTER ALENCAR

ETAPA PRÉ-VESTIBULAR TUTOR: WALTER ALENCAR DE SOUSA

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A matéria é formada de pequenas partículas, os átomos. Cada átomo, por sua vez, é constituído de partículas ainda menores, os prótons, os elétrons e os nêutrons. Os prótons e os nêutrons localizam-se na parte central do átomo, e formam o núcleo. Os elétrons giram em torno do núcleo na região denominada eletrosfera. Os prótons e os elétrons apresentam uma importante propriedade física, a carga elétrica. A carga elétrica do próton e a do elétron têm a mesma intensidade, mas sinais contrários. A carga do próton é positiva e a do elétron, negativa.

Cargas Elétricas



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Num átomo não existe predominância de cargas elétricas; o número de prótons é igual ao número de elétrons. O átomo é um sistema eletricamente neutro. Entretanto quando ele perde ou ganha elétrons, fica eletrizado. Eletrizado positivamente quando perde elétrons e negativamente quando recebe elétrons.

Sendo a carga do elétron a menor quantidade de carga elétrica existente na natureza, ela foi tomada como carga padrão nas medidas de carga elétricas.

No Sistema Internacional de Unidades, a unidade de medida de carga elétrica é o Coulomb (C).

A carga do elétron, quando tomada em módulo, é chamada de carga elementar e é representada por e.

carga elementar: 1,6.10 - 19 Ccarga do elétron: - 1,6.10 - 19 Ccarga do próton: + 1,6.10 - 19 C



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Princípio da atração e repulsão

• Cargas elétricas de mesmo sinal se repelem;

• Cargas elétricas de sinais opostos se atraem.

Princípio da conservação das cargas

• Num sistema eletricamente isolado, a soma algébrica das quantidades de cargas positivas e negativas é constante.

Princípios da Eletrostática



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Condutores elétricos

Meios materiais nos quais as cargas elétricas movimentam-se com facilidade.

Isolantes elétricos ou dielétricos

Meios materiais nos quais as cargas elétricas não têm facilidade de movimentação.



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O processo de eletrização de um corpo é semelhante ao de um átomo. Se num corpo o número de prótons for igual ao número de elétrons, dizemos que ele está neutro. Quando um corpo apresenta uma falta ou um excesso de elétrons, ele adquire uma carga elétrica Q, que é sempre um número inteiro n de elétrons, de modo que:

, sendo n um numero inteiro.

Portanto, um corpo pode ser: a) eletrizado positivamente: falta de elétrons Q = + n . e b) eletrizado negativamente: excesso de elétrons Q = – n . e

Eletrização de um corpo

enQ .



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Eletrização de um corpo• Quando há um desequilíbrio entre o número

de elétrons e o número de prótons, o corpo está eletrizado.



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- Para que um corpo esteja carregado positivamente, é necessário que seus prótons estejam em maior número que os seus elétrons.



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- Para que um corpo esteja carregado negativamente é necessário que os seus elétrons estejam em maior número que seus prótons.



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+ + + + + + +

- Para que um corpo seja considerado neutro, seu número elétrons deve ser igual ao seu número de prótons.


COORDENADOR REGIONAL: WALTER ALENCAR 11



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Corrente ElétricaCorrente elétrica é o

movimento ordenado de cargas elétricas.

•Nos sólidos: elétrons livres. Ex.: Metais•Nos líquidos: cátions e ânions. Ex.:

H2O+NaCl•Nos gases: cátions e elétrons. Ex.: Gás

ionizado



t

Qi

i→ intensidade da corrente elétrica (A)Q→ quantidade de carga(C)

t→ tempo (s)

A = C/s

Intensidade da Corrente Elétrica



Potência elétricaDefinimos a potência elétrica (P)

para qualquer máquina pela relação entre a quantidade de energia transformada (∆E) e o

correspondente intervalo de tempo (∆ t).



Potência elétrica

P → Potência elétrica (W)E → Energia (J)t → tempo (s)



Lâmpada de 60 W 60 J / sChuveiro elétrico 2600 W – 6800 WTV 105 W Geladeira 101 W Home-Theater 30 a 130 W

Usina Jorge Lacerda 700 MW Angra I 500 MW Angra II 1000 MWItaipu 12000 MW

kWh medida de energia 1000 W em uma hora Preço do kWh (abril 2011) ~ R$ 0,4



APARELHO ELÉTRICO

POTÊNCIA EM WATTS

DIAS DE USO POR MÊS

MÉDIA DE UTILIZAÇÃO POR DIA

CONSUMO MENSAL (KWh)

CUSTO EM REAIS(R$)

SOM 3 x1 80W 20 3h 4,8kwh

AR-CONDICIONADO

7.500 BTU

1000 30 8,0 240kwh

SECADOR DE CABELO GRANDE

140030 10min 7,0kwh

LAVADORA DE LOUÇAS 1500 30 40 min 30,0kwh



Resistores: transformarenergia elétrica em

energia térmica (dissipar energia elétrica) ou

limitar a intensidade da corrente elétrica em circuitos eletrônicos.



1ª Lei de Ohm

1ª LEI DE OHM: MANTIDA A TEMPERATURA CONSTANTE, O QUOCIENTE DA DDP APLICADA PELA RESPECTIVA INTENSIDADE DE CORRENTE ELÉTRICA RESULTAVA EM UMA CONSTANTE CARACTERÍSTICA DO RESISTOR.



1ª Lei de Ohm





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Resistores Não Ôhmicos



ASSOCIAÇÃO DE RESISTORESEM UM CIRCUITO É POSSÍVEL ORGANIZAR CONJUNTOS DE RESISTORES INTERLIGADOS, CHAMADA ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES. O COMPORTAMENTO DESTA ASSOCIAÇÃO VARIA CONFORME A LIGAÇÃO ENTRE OS RESISTORES, SENDO SEUS POSSÍVEIS TIPOS: EM SÉRIE, EM PARALELO E MISTA. ASSOCIAÇÃO EM SÉRIE ASSOCIAR RESISTORES EM SÉRIE SIGNIFICA LIGÁ-LOS EM UM ÚNICO TRAJETO, OU SEJA: COMO EXISTE APENAS UM CAMINHO PARA A PASSAGEM DA CORRENTE ELÉTRICA ESTA É MANTIDA POR TODA A EXTENSÃO DO CIRCUITO. JÁ A DIFERENÇA DE POTENCIAL ENTRE CADA RESISTOR IRÁ VARIAR CONFORME A RESISTÊNCIA DESTE, PARA QUE SEJA OBEDECIDA A 1ª LEI DE OHM, ASSIM:



ASSOCIAÇÃO EM PARALELO:

Ligar um resistor em paralelo significa basicamente dividir a mesma fonte de corrente, de modo que a ddp em cada ponto seja conservada. Ou seja: Usualmente as ligações em paralelo são representadas por: Como mostra a figura, a intensidade total de corrente do circuito é igual à soma das intensidades medidas sobre cada resistor, ou seja: Pela 1ª lei de ohm: E por esta expressão, já que a intensidade da corrente e a tensão são mantidas, podemos concluir que a resistência total em um circuito em paralelo é dada por:



2ª Lei de Ohm

2ª Lei de Ohm: a resistência elétrica e diretamente proporcional à área (A) da secção transversal e inversamente proporcional ao comprimento (L) fio.

Resistividade (ρ): uma grandeza que depende do material que constitui o resistor e da temperatura.



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Aplicações do Efeito Joule Fornos: laboratórios e na indústria se usam fornos elétricos para

obtenção de temperaturas elevadas. O forno contém uma resistência elétrica que liberta calor com a passagem da corrente. Ele é revestido externamente com uma substância que transmite mal o calor, como por exemplo amianto. Desse modo, o calor libertado pela resistência fica todo no interior do forno.



Aplicações do Efeito Joule Lâmpadas IncandescentesLâmpadas Incandescentes: As lâmpadas elétricas têm uma estrutura

muito simples. Na base, existem dois contatos de metal, que são ligados a dois fios rígidos, que são conectados ao filamento de metal fino. O filamento fica no meio da lâmpada, protegido por uma cápsula de vidro. Os fios e o filamento estão dentro da lâmpada de vidro, que é cheia de gás inerte, como o argônio.



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Aplicações do Efeito Joule• Fusíveis: Em uma instalação elétrica sempre são usados fios capazes de

suportar uma certa intensidade de corrente. A corrente não deve atingir valores muito mais elevados do que o valor previsto porque senão o calor libertado por efeito Joule pode fundir os fios e estragar a instalação.



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• A ECONOMIA GERADA PELA RECICLAGEM

• Cada tonelada de papel reciclado representa 3 m³ de espaço disponível nos aterros sanitários.

• A energia economizada com a reciclagem de uma única garrafa de vidro é suficiente para manter acesa uma lâmpada de 100 W durante quatro horas.

• Com a reciclagem de uma lata de alumínio economiza-se o suficiente para manter ligado um aparelho de televisão durante 3 horas.

• Uma tonelada de papel reciclado significa economia de três eucaliptos e 32 pinus, árvores usadas na produção de celulose.

• Na fabricação de uma tonelada de papel reciclado são necessários apenas 2 mil litros de água, ao passo que no processo tradicional esse volume pode chegar a 100 mil litros por tonelada.



• O Brasil só recicla cerca de 30% de seu consumo de papel.• O vidro é 100% reciclável e o Brasil só recicla cerca de 14,2%

do vidro que produz e consome.• Cada tonelada de aço reciclado representa uma economia

de 1.140 Kg de minério de ferro, 454 Kgde carvão e 18 Kg de cal, sem perda da qualidade.

• O processo de reciclagem diminui a poluição do ar em 75%, a poluição da água em 35% e reduz o consumo de energia em 64%.



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• ENEM 2010• Q-14.A EFICIÊNCIA DE UM PROCESSO DE CONVERSÃO DE ENERGIA É DEFINIDA COMO A RAZÃO ENTRE A

PRODUÇÃO DE ENERGIA OU TRABALHO ÚTIL E O TOTAL DE ENTRADA DE ENERGIA NO PROCESSO. A FIGURA MOSTRA UM PROCESSO COM DIVERSAS ETAPAS. NESSE CASO, A EFICIÊNCIA GERAL SERÁ IGUAL AO PRODUTO DAS EFICIÊNCIAS DAS ETAPAS INDIVIDUAIS. A ENTRADA DE ENERGIA QUE NÃO SE TRANSFORMA EM TRABALHO ÚTIL É PERDIDA SOB FORMAS NÃO UTILIZÁVEIS (COMO RESÍDUOS DE CALOR).

AUMENTAR A EFICIÊNCIA DOS PROCESSOS DE CONVERSÃO DE ENERGIA IMPLICA ECONOMIZAR RECURSOS E COMBUSTÍVEIS. DAS PROPOSTAS SEGUINTES, QUAL RESULTARÁ EM MAIOR AUMENTO DA EFICIÊNCIA GERAL DO PROCESSO?



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• A) Aumentar a quantidade de combustível para queima na usina de força.

• B) Utilizar lâmpadas incandescentes, que geram pouco calor e muita luminosidade.

• C) Manter o menor número possível de aparelhos elétricos em funcionamento nas moradias.

• D) Utilizar cabos com menor diâmetro nas linhas de transmissão a fim de economizar o material condutor.

• E) Utilizar materiais com melhores propriedades condutoras nas linhas de transmissão e lâmpadas fluorescentes nas moradias.



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(Enem 2005) Podemos estimar o consumo de energia elétrica de uma casa considerando as principais fontes desse consumo. Pense na situação em que apenas os aparelhos que constam da tabela a seguir fossem utilizados diariamente da mesma forma.Tabela: A tabela fornece a potência e o tempo efetivo de uso diário de cada aparelho doméstico

Supondo que o mês tenha 30 dias e que o custo de 1kWh é R$ 0,40, o consumo de energia elétrica mensal dessa casa, é de aproximadamente



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a) R$ 135.b) R$ 165.c) R$ 190.d) R$ 210.e) R$ 230



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Sabendo que o consumo de energia elétrica total diária é a soma do consumo de cada um dos aparelhos no dia (no tempo especificado), utilizando a equação (I) podemos determinar: ETotal= 1,5 (8) + 3,3 (1/3) + 0,2 (10) + 0,35 (10) + 0,10 (6) ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ETotal= 19,2 kWh Assim, o consumo em um mês será de EMensal= 30 (19,2) EMensal= 576 kWh ⋅ ⇒Convertendo para a unidade monetária fornecida (Real) utilizando a taxa de R$ 0,40/kWh (enunciado), temos que: C = 576 (R$ 0,40) C = R$ 230,40⋅ ⇒



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física eletricidade

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