leituras de

físicaGREF

versão preliminar

ELETROMAGNETISMOpara ler, fazer e pensar

1 a 6

1. Onde não está a eletricidade?2. Pondo ordem dentro e fora de casa

3. Elementos dos circuitos elétricos

4. Cuidado! É 110 ou 220?5. A conta de luz6. Exercícios

Leituras de Física é uma publicação do

GREF - Grupo de Reelaboração do Ensino de FísicaInstituto de Física da USP

EQUIPE DE ELABORAÇÃO DAS LEITURAS DE FÍSICAAnna Cecília CopelliCarlos ToscanoDorival Rodrigues TeixeiraIsilda Sampaio SilvaJairo Alves PereiraJoão MartinsLuís Carlos de Menezes (coordenador)Luís Paulo de Carvalho PiassiSuely Baldin PelaesWilton da Silva DiasYassuko Hosoume (coordenadora)

ILUSTRAÇÕES:Fernando Chuí de MenezesMário Kano

GREF - Instituto de Física da USPrua do Matão, travessa R, 187Edifício Principal, Ala 2, sala 30505508-900 São Paulo - SPfone: (011) 818-7011 fax:(011) 818-7057financiamento e apoio:Convênio USP/MEC-FNDESub-programa de educação para as Ciências (CAPES-MEC)FAPESP / MEC - Programa Pró-CiênciaSecretaria da Educação do Estado de São Paulo - CENP

A reprodução deste material é permitida, desde que observadas as seguintes condições:1. Esta página deve estar presente em todas as cópias impressas ou eletrônicas.2. Nenhuma alteração, exclusão ou acréscimo de qualquer espécie podem ser efetuados no material.3. As cópias impressas ou eletrônicas não podem ser utilizadas com fins comerciais de qualquer espécie.

junho de 1998

1

1Onde não está a

Eletricidade?

A figura a seguir você provavelmente já observounos volumes anteriores desta coleção. Agora,

entretanto, o jogo é diferente. Você vai analisá-la eresponder a questão proposta ao lado.

Você vai elaborar, emconjunto com seus colegasde classe, uma lista de

coisas que farão parte doprograma desse curso

2

1 Onde não está a Eletricidade?

Leia o texto a seguir, escrito pelo poeta e escritor CarlosDrummond de Andrade e responda às questões.

Carta a

uma senhora

Falei de cozinha, estive quase te escolhendo o grillautomático de 6 utilidades porta de vidro refratário ecompleto controle visual, só não comprei-o porque dizque esses negócios eletrodomésticos dão prazer umasemana, chateação o resto do mês, depois enconsta-seeles no armário da copa.

A garotinha fez esta redação no ginásio:

"Mamy, hoje é dia das Mães e eu desejo-lhemilhões de felicidades e tudo mais que a Sra. sabe. Sendohoje o dia das Mães, data sublime conforme a professoraexplicou o sacrifício de ser Mãe que a gente não está naidade de entender mas um dia entenderemos, resolvilhe oferecer um presente bem bacaninha e fui ver asvitrinas e li as revistas.

Pensei em dar à Sra. o radiofono Hi-Fi de somestereofônico e caixa acústica de 2 alto-falantesamplificador e transformador mas fiquei na dúvida se nãoera preferível uma tv legal de cinescópio multirreacionáriosom frontal, antena telescópica embutida, mas o nossoapartamento é um ovo de tico-tico, talvez a Sra. adorasseo transistor de 3 faixas de ondas e 4 pilhas de lanternabem simplesinho, levava para a cozinha e se divertiaenquanto faz comida. Mas a Sra. se queixa tanto dobarulho e dor de cabeça, desisti desse projeto musical, éuma pena, enfim trata-se de um modesto sacrifício desua filhinha em intenção da melhor Mãe do Brasil.

Como a gente não tem armário da copa, me lembrei dedar um, serve de copa, despensa e bar, chapeado de açotecnicamente subdesenvolvido. Tinha também umconjunto para cozinha de pintura porcelanizada fechomagnético ultra-silencioso puxador de alumínioanodizado, um amoreco. Fiquei na dúvida e depois temo refrigerador de 17 pés cúbicos integralmente utilizáveis,congelador cabendo um leitão ou peru inteiro, esse euvi que não cabe lá em casa, sai dessa!

Me virei para a máquina de lavar roupa sistemade tambor rotativo mas a Sra. podia ficar ofendida deuquerer acabar com a sua roupa lavada no tanque, alvinhaque nem pomba branca, Mamy esfrega e bate com tantocapricho enquanto eu estou no cinema ou tomo sorvetecom a turma. Quase entrei na loja para comprar oaparelho de ar condicionado de 3 capacidades, nossoapartamentinho de fundo embaixo do terraço é um forno,mas a Sra. vive espirrando, o melhor é não inventar moda.

Mamy, o braço dói de escrever e tinha umliquidificador de 3 velocidades, sempre quis que a Sra.não tomasse trabalho de espremer a laranja, a máquinade tricô faz 500 pontos, a Sra. sozinha faz muito mais.Um secador de cabelo para Mamy! gritei, com capaceteplástico mas passei adiante, a Sra. não é desses luxos, ea poltrona anatômica me tentou, é um estouro, mas eusabia que minha Mãezinha nunca tem tempo de sentar.

Mais o que? Ah sim, o colar de pérolas acetinadas, caixade talco de plástico perolado, par de meias, etc. Acabeiachando tudo meio chato, tanta coisa para uma garotinhasó comprar e uma pessoa só usar, mesmo sendo a Mãemais bonita e merecedora do Universo. E depois, Mamy,eu não tinha nem 20 cruzeiros, eu pensava na vésperadeste Dia a gente recebesse não sei como uma carteiracheia de notas amarelas, não recebi nada e te ofereçoeste beijo bem beijado e carinhosão de tua filhinha Isabel".

3

questões

oba

1. Quantos presentes Isabel

pensou em dar para sua Mamy?

2. Quais eram e quais não eram

elétricos?

Para finalizar essa introdução ao estudo da Eletricidadevocê vai fazer uma lista dos aparelhos, instrumentos,componentes elétricos e eletrônicos que usa ou conheceem casa, no trabalho ou no lazer. Essa lista será o pontode partida para a sua próxima aula.

Esquentar água, iluminar os ambientes internos de umaresidência, escritório, providenciar uma torrada para ocafé da manhã, falar ao telefone, aspirar o pó, encerar ochão, fazer as contas para ver se o dinheiro vai dar parapagar as contas, assistir a um filme em video, ou a umjogo esportivo ao vivo, ouvir música, acordar ao somdas notícias do dia, enviar um fax, receber recadosgravados numa secretária elétrônica, enviar mensagensatravés de uma rede de computadores,..., são exemplosde atividades que fazemos hoje com a ajuda daEletricidade.

Não é à toa que nos momentos em que o fornecimentoda Eletricidade é interrompido, a nossa vida sofre umagrande alteração: ficamos de certo modo desamparadosquando estamos em nossa casa, a alegria é geral quandohá dispensa das aulas na escola, o metrô e os trensurbanos não funcionam, os semáforos apagam, etc.

A enciclopédia Mirador, apresenta para a palavraEletricidade a seguinte conceituação:

1 Conceito . São fenômenos elétricos todos aquelesque envolvem cargas elétricas em repouso ou emmovimento;as cargas em movimento são usualmente elétrons.A importância da eletricidade advém essencialmente dapossibilidade de se transformar a energia da corrente elétricaem outra forma de energia: mecânica, térmica, luminosa, etc.

ELETRICIDADE

Uma outra maneira depercebermos a presença da

eletricidade em nosso dia-a-diaconsiste em fazer um levantamento

das atividades que você fez hoje,desde o momento em que saiu da

cama. Anote a resposta no caderno.

A seguir assinale qual delasdependeu da eletricidade para ser

realizada.

4

Eletricidade na natureza:

relâmpago

Eletricidade no corpo humano:

impulsos elétricos

do olho para o cérebro

A visão é o sentido que domina a nossavida! Ela começa com a luz refletida peloobjeto que estamos observando e que atinge onosso olho. Após atravessar várias substânciastransparentes, é formada uma imagem invertidado objeto numa região do olho chamada retina.

Ela é uma membrana transparente, cujoformato é semelhante ao do fundo de uma concha.Nas células da retina encontram-se substânciasquímicas que são sensíveis à luz. A incidência daluz sobre tais substâncias produz impulsos elétricosque são enviados para uma deteminada região docérebro através do nervo óptico.

Embora a imagem na retina seja invertida éno cérebro que ela é colcada na posição normal.

objeto

imagem invertida

nervo óptico

cérebro

sensação

Os raios ou relâmpagos são descargaselétricas naturais que são produzidas quando seforma uma enorme tensão entre duas regiões daatmosfera ( 100.000 vezes maior que a tensão 220volt de sua residência para ligar o chuveiro). Nessascondições, o ar não se comporta como um isolanteelétrico e o valor da corrente elétrica pode atingirvalores de até 200.000 ampères.

Em certos casos pode-se sobreviver a umraio, desde que a corrente elétrica seja desviadados orgãos vitais para as partes superficiais do corpocomo a pele molhada de suor, a roupa molhadapela chuva ou também pelo medo.

5

2Pondo ordem dentro

e fora de casaVocê vai organizar as

"coisas" da eletricitridadeao mesmo tempo que se

constrói um plano de curso

Será que épossível

organizar isso

6

2 Pondo ordem dentro e fora de casaQuando pensamos nas coisas que utilizamos dentro efora, no laser e no trabalho, ou mesmo nas coisas queconhecemos mas que estão distantes de nós, a lista émuito grande.

Se você pensou um pouco nisso quando foi solicitadono final da aula , certamente apareceram coisas como aexemplificadas na tabela 1.

tabela 1

Essa tabela é apenas uma amostra das coisas que vocêpode ter pensado e que associamos à eletricidade, demaneira mais imediata e direta.

Se pensarmos no processo de fabricação dessas coisas,certamente a eletricidade também estará presente.

Olhando os aparelhos que compõem essa lista, cada umtem uma especificidade própria, de acordo com o usoque dele fazemos.

Mas se pensarmos no que eles produzem enquantofuncionam, veremos que é possível acharmos maispontos em comum, pelo menos em alguns deles.Porexemplo, alguns aparelhos que utilizamos em nosso dia-a-dia têm como função comum a produção deaquecimento.

Identifique na lista ao lado, qual ou daqueles aparelhostêm esta função.Além destes que você identificou na lista certamenteexistem outros.

Todos eles tem em comum o fato de transformarem aenergia elétrica fornecedia por um fonte em energiatérmica.Esses aparelhos são os que tem a construçãomais simples: possuem um pedaço de fio em forma deespiral cujo nome é resistor.

Quando um aparelho desse tipo é

posto para funcionar, o resistor é

aquecido. É por isso que tais aparelhos são denominadosde resistivos.

resistor

7

Se tivermos um olho mais atento no que os aparelhosfazem quando são colocados em funcionamento,notaremos que a grande parte deles produz algum tipode movimento, isto é, transformam a maior parte daenergia elétrica que recebem da fonte em energiamecânica. Veja na listagem da página anterior quais delestem esta caractéristica. dentre os que você identificou,existem, por exemplo, os ilustrados a sguir:

Tais aparelhos são denominados de motores elétricos.Eles são utilizados para realizar inúmeros trabalhos: moer,picar, lustrar, furar, cortar,ventilar, medir, etc.

Para funcionarem, os aparelhos elétricos precisam ser"alimentados" energeticamente por uma fonte de energiaelétrica.No dia-a-dia fazemos uso de vários tipos de fontesque você pode lembrar ou identificar na lista ao lado.Existem algumas que hoje são menos usadas entre nóscomo o dínamo de bicicleta. Outras como os alternadoresestão presentes nos automóveis, conforme estãoilustradas a seguir.

Aparelhos com essa característica transformam outrasformas de energia (mecânica, química,..) em energiaelétrica e são denominados de fontes.

Nos dias de hoje, os aparelhos elétricos mais atrativosestão ligados à comunicação ou à guarda de informação.

Consulte a listagem da página anterior e verfique seexiste algum com esta característica. Outros estãoilustrados a seguir.

Estes como outros aparelhos elétricos são constituidosde muitos componentes como fios, chaves, ímãs,resistores, botões interruptores, diodos, transistores, etc.

Consulte novamente a listagem da página ao lado everifique se existe algum outro.

Em conjunto eles formam um agrupamento

Encontrando semelhanças nas funções desempenhadaspelos aparelhos elétricos foi possível formar 4 grandesgrupos: os que produzem aquecimento ou movimento,aqueles que são utilizados na comunicação e na guardade informação e aqueles que são as fontes de energiaelétrica, tornando capaz de colocar todos os demais emfuncionamento.

Tais aparelhos permitem a comunicação entre uma oumais pessoas, como o rádio, a tv, o telefone e o microcomputador ou a guarda de informações como as fitasmagnéticas e os disquetes e também o disco de vinil.Eles fazem parte de um conjunto muito maior e, porisso, podem formar um agrupamento chamadoelementos de comunicação e informação.

Esse conjunto forma um grupo denominadocomponentes elétricos e eletrônicos.

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Atividade experimental

faça você mesmo...

2- Faça uma lista dos materiais acima identificados e classfique-os como condutores ou isolantes elétricos.

1- Você realizará nesta atividade, um levantamento dos componentes e dispositivos elétricos residenciais, aidentificação das suas funções para a constatação de alguns parâmentros comuns aos aparelhos elétricos. Vejao exemplo a seguir e siga em frente com outros componentes.

nome do componente ou dispositivo materiais utilizados função que desempenha no circuito

soquete porcelana e latão faz a ligação entre a lâmpada eos fios de ligação

fios de ligação

interruptor

plug

tomada

.

.

9

3Elementos dos

circuitos elétricosNessa aula vocêvai reconhecer os

difentes tipos de circuitos eos seus elementos principais

Ligar e desligar; abrir efechar; acender e apagar;

sintonizar; ... ,

Advinhe do que nósestamos falando?

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3 Elementos dos circuitos elétricosAo colocar um aparelho elétrico em funcionamentoestamos fechando um circuito elétrico. Este circuito écontituido de aparelho elétrico; fonte de energiaelétrica, que pode estar situada próximo ou distante doaparelho e fios de ligação que conectam adequadamenteum ao outro.

Para facilitar o manuseio, os circuitos elétricos contémum elemento extremamente importante que é ointerruptor. Nos aparelhos elétricos o interruptor é obotão liga-desliga. Já no circuito elétrico residencialexistem vários locais onde ele pode ser interrompido,tais como: chaves, disjuntores, tomadas, plugues,soquetes onde são rosqueadas as lâmpadas, dentreoutros.

A principal função dos fios de ligação em um circuitoelétrico é delimitar o local que servirá como um caminhoou uma trilha através do qual a energia elétrica da fontechega até o aparelho elétrico e com isso, ser utilizadapor ele. Por exemplo, o fio de cobre utilizado na instalaçãoelétrica residencial inclui uma capa plástica. O metal,nesse caso, é o caminho ou a trilha por onde a energiaelétrica da fonte vai chegar até os aparelhos e a capaplástica que é um material isolante, delimita essecaminho. Quando a energia da fonte está sendo utilizadapelo aparelho, dizemos que o circuito está fechado eque há uma corrente elétrica.

Se ligarmos uma lanterna e sua lâmpada acende, o seucircuito elétrico, constituido de filamento da lâmpada eseus pontos de contato, fios de ligação cujasextremidades são conectadas aos dois terminais da pilha,está fechado.

Desse modo, a energia química da pilha, transformadaem energia elétrica, é utilizada pela lâmpada.

O mesmo se dá quando acendemos uma lâmpada ouligamos um chuveiro, só que nestes casos, a fonte estálonge e é de uso coletivo: é a usina.Ao discarmos para uma pessoa .com um telefonecomum, através do sistema.de fios, estamos tentandofechar um circuito elétrico que envolve o aparelho dapessoa que disca, uma ou mais centrais tefônicas e oaparelho telefônico que está sendo chamado. Estecircuito, que é parte da rede elétrica tefefônica, éconstituido de fios de ligação e vários pontos deinterrupção.

Se o telefone da outra pessoa está fora do gancho, ocircuto elétrico não fecha e, por isso, a ligação não secompleta. O mesmo se dá quando o fone não é retiradodo gancho, isto é, toca e ninguém atende.

Mais recentemente, as ligações telefônicas também estãosendo realizadas através de micro-computadores onde avoz é substituida pela mensagem escrita na tela,

Nesta situação, se a ligação entre os microcomputadoresé feita através de fios condutores de eletricidade, váriospontos de interrupção são encontrados ao longo dessecircuito e que durante a comunicação são acionados parafechá-lo.

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Quando ligamos o rádio, mesmo que nenhuma estaçãoesteja sintonizada, estamos fechando o seu circuitoelétrico interno que inclui entre muitas coisas, a fonte deenergia fios de ligação, o alto-falante. Ao sintonizarmosuma estação, algo a mais acontece e está relacionadocom a antena do aparelho e a da estação. Que tipo decoisa é essa, você vai estudar em detalhes nesse curso,mais adiante. Agora, podemos adiantar que a antena daestação comunica-se com a do aparelho de rádio semnecessidade de fios.

Com a tv acontece algo semelhante quando sintonizamosuma determinada estação. A diferença reside em que acomunicação entre as antenas do aparelho e da estaçãoescolhida envolve além do som a imagem.Internamente,o aparelho de tv contém vários circuitos elétricos queenvolvem diferentes materiais condutores de eletricidade.Tais circuitos, estão conetados à mesma fonte de energiaelétrica que faz funcionar os demais aparelhos elétricosque são ligados na rede elétrica residencial.

Mais recentemente temos encontrado cada vez mais oschamados telefones celulares. Internamente, os circuitoselétricos são alimentados por uma bateria mas acomunicação entre eles dá-se por meio de antenas.

A comunicação entre microcomputadores também temsido possível não apenas através de circuitos com fiosmas também fazendo uso de antenas.Com o crescimentodas comunicações entre governos, instituições científicas,bibliotecas, ..., dos mais diferentes locais do planeta, alémdos enventos que hoje têm transmissão para todas asregiões ou boa parte delas, a utilização de antenas esatélites artificiais tem sido cada vez mais presente.

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Choque elétrico

Quando parte do nosso corpo fizer parte de um circuitoelétrico, é bem provável que tomaremos um choqueelétrico, se o circuito estiver fechado e dele fizer parteuma fonte de energia elétrica. Nesse caso, nesse trechodo nosso corpo, há também corrente elétrica e,dependendo de dua intensidade, os efeitos podem sermuito graves.

Um pedaço de nosso corpo que pode ser parte de umcircuito elétrico é a região formada pelo dedo polegar eo dedo indicador, quando estamos mexendo numaparelho ou mesmo numa parte da instalação. Outrasvezes o pedaço do nosso corpo que faz parte do circuitoelétrico envolve a mão e vai até o pé, conforme indica afigura. Essa é a situação que corresponde ao choquetomado quando vamos ligar ou desligar o chuveiro, porexemplo.

condutor

corrente

Se o trecho do nosso corpo qu faz parte do circuitoelétrico envolve as duas mãos, o risco é maior que nassituações anteriores. Isto porque a corrente elétrica passadiretamente pelo coração. Dependendo de suaintensidade, pode provocar até fibrilação ventricular, oque pode levar à morte em poucos minutos.

Uma maneira de se evitar os choques elétricos é fazer aligação dos aparelhos à terra. O "fio terra" é feitoenterrando-se, no local da instalação, uma barra de cobreem local úmido, para garantir alta condutividade elétricaentre os condutores e a terra.

Conectado à barra, está um fio de cobre que segue juntoaos demais fios da intalação elétrica, formando, no casoda tomada, o terceiro fio.

O fio terra também é utilizado para aterramento dascarcaças metálicas de chuveiros e outros aparelhos,conforme ilustra a figura a seguir.

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4Cuidado!

É 110 ou 220 ? Aqui você vai aprenderum pouco de Eletricidadecom as informações das

"chapinhas" dos aparelhoselétricos

4.pregador de botão 2 pilhas de 1,5 V

llinha corrente

Todo aparelho elétrico tem um folheto cominstruções de uso e informações sobre ascondições de seu funcionamento.Muitas vezes,elas também aparecem nas "chapinhas" fixadas nospróprios aparelhos.

.

( escove os dentes após)

3. escovador de sapatos um pé por vez

frequência de escovação

20 hertz

2. palitador de dentes 3 dentes por vez - 0,5 W

Você vai escolher pelo menos 5 aparelhos elétricos desua casa e anotar todas as informações que estão nassuas "chapinhas". Veja como fazer observando o exemploa seguir:

aparelhos elétricos informações dos fabricantes

1. ventilador de bolso 60 voltas por minuto - cc

15 watts

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4 Cuidado! É 100 ou 220 ?Com o levantamento das informações você deve terpercebido que elas podem aparecer de diferentesmaneiras: existem números, letras, palavras e sinais. Oimportante é saber que muitas vezes apesar de aparecerde forma diferente trata-se da mesma informação. Porexemplo: em alguns aparelhos vem escrito 110V; emoutros vem escrito voltagem 110V; já em outros essamesma informação aparece como tensão elétrica 110volts.

aparelho informação do fabricante

aspirador de pó 110 volts

máquina de lavar roupa tensão elétrica 110V

lâmpada 110V

Veja que por simples comparação você pode saber quese trata de várias informações a respeito de uma mesmagrandeza elétrica, que no caso é a tensão, o seu valornumérico, que é 110; a sua unidade de medida que évolt e o símbolo de sua unidade que é V.

Se você observar o conjunto das informações queaparecem nos aparelhos perceberá que existem outrasgrandezas elétricas, com outros valores, unidades demedida e símbolos diferentes.

Que outras grandezas elétricas você identificou nasinformações dos fabricantes?

Para organizar as suas respostas você pode construir umatabela como a ilustrada a seguir:

nome da grandeza o valor e sua unidade o símbolo

1. tensão elétrica 110/220 volts V

2. ... .... ..

... .... ..

Através do levantamento das informações fornecidaspelos fabricantes de aparelos elétricos e sua organizaçãoem tabelas de acordo com o que você acabou de fazer,foram identificadas algumas das principais grandezaselétricas. Comentaremos algo sobre elas a partir de agora.

Tensão elétrica ou voltagem ( U )

Os aparelhos elétricos que são ligados na tomada ou àrede elétrica da residência trazem escrito os valores de110V ou 220V. Alguns aparelhos como os rádios, porexemplo, permitem que se ajuste o aparelho à tensãoda rede elétrica da residência da cidade onde você morae que pode ser 110V ou 220V.

Outros aparelhos como a geladeira, a máquina de lavar,o ferro de passar roupa, o liquidificador,..., não tem talbotão que permite o ajuste da tensão. Eles funcionamou na tensão 110V ou na 220V.

No caso de um desses aparelhos ser ligado numa tensãomaior que a especificada pelo fabricante, ele queimaquase que imediatamente. Se ele for ligado a uma tensãomenor que a especificada, ou o aparelho não funcionaou funciona precariamente.

3.

15

Potência ( P )

A potência é a grandeza elétrica que indica o consumode energia elétrica do aparelho em cada unidade detempo de seu funcionamento. Por exemplo, se umalâmpada tem potência de 100 watt, significa que emcada segundo de funcionamento ela consome 100 joulesde energia elétrica.

A maioria dos aparelhos elétricos tem apenas um valorde potência, mas existem alguns que trazem escrito maisde um valor como por exemplo o chuveiro elétrico. Nessecaso, ele tem geralmente um valor para a posição verãoe outro para o inverno. No verão, onde a água é menosaquecida, o valor é menor. No inverno, onde a água émais aquecida, o valor da potência é maior e,consequentemente, o consumo da energia elétrica étambém maior.

Corrente elétrica ( i )

A maioria dos aparelhos elétricos não traz essa informaçãoespecificada. Ela, entretanto, está presente em todos osaparelhos elétricos quando eles estão em funcionamento.

A corrente elétrica é uma grandeza cujo valor dependeda potência do aparelho e também da tensão em queele é colocado para funcionar. Por exemplo, uma lâmpadade 100 watt feita para funcionar na tensão 110 volts,quando ligada requer maior corrente elétrica que umade potência

de 60 watt e de mesma tensão. É por essa razão que alâmpada de 100 watt apresenta luminosidade maior quea de 60 watt.

Existem dois tipos de corrente elétrica: a correntecontínua que é fornecida por pilhas e baterias e a correntealternada que é aquela fornecida pelas usinas para ascasas, indústrias, etc.

A corrente contínua tem valor que não se altera para ummesmo aparelho e tem como símbolo nos folhetos oumesmo nas chapinhas dos aparelhos as letras "CC" ou"DC".

A corrente alternada tem um valor que varia dentro deum intervalo durante o funcionamento de um mesmoaparelho elétrico. Ela tem como símbolos as letras "CA"ou "AC" ou mesmo o sinal ~ .

Freqüência (f )

Embora a freqüência seja uma grandeza que comparecena maioria dos aparelhos elétricos nos valores 50/60 ena unidade hertz (Hz) ela não é usada somente naeletricidade. Nesse caso, ela se refere a uma característicada corrente elétrica alternada obtida com as usinasgeradoras de eletricidade. No Brasil, a freqüência dacorrente alternada é de 60 hertz, ou seja, 60 ciclos porsegundos. Há países como Portugal e o Paraguai onde afreqüência é de 50 hertz.

16

esclarecendo ....

Antes que você pense que isso é tudo convém esclarecerque a voltagem, a potência, a corrente e a freqüêncianão são as únicas grandezas elétricas que existem. Maselas são as que mais aparecem quando investigamos asinformações fornecidas pelos fabricantes de aparelhoselétricos.

Saiba que elas constituem um conjunto mínimo deinformações necessárias para a utilização adequada dosaparelhos. Por isso é sempre recomendável ler asinstruções antes de ligar o aparelho que se acabou decomprar.

Você pode estar se perguntando por que as unidades demedida dessas grandezas tem nomes tão diferentes dasque você estudou até hoje: volt, watt, ampère e hertz.

Essas palavras são sobrenomes de cientistas que tiveramuma contribuição importante no conhecimento dosfenômenos da eletricidade. Veja na tabela a seguiralgumas informações sobre de onde elas surgiram:

volt tensão elétrica Alessandro Volta

nacionalidade época em que viveu unidade grandeza homenageado

watt potência James P. Watt

ampère corrente elétrica André M. Ampère

hertz freqüência Heirinch R. Hertz

italiano 1745 - 1827

inglês 1818 - 1889

francês 1775 - 1836

alemão 1857 - 1894

Responda rápido:

1. No folheto de uma secadora, encontram as

seguintes informações:

a) quais as grandezas que aparecem ?

b) quais seus valores e unidades?

nomes de Nomes

17

5A contade luz

Aqui será o localem que vamos entender

as informações quefazem parte da sua

"conta de luz"

Você é pai de família? Mãe defamília? Não! Que sorte!

Não diga que você é filhinhoou filhinha de papai?

Nesse caso, quando chega emsua casa a conta de luz, no

máximo, você a pega eentrega rápido para outra

pessoa?

Quem põe a mão no bolsopara pagar a conta?

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Toda vez que um aparelho elétrico entra em funcionamento,ocorre uma transformação de energia elétrica em outrasformas de energia como luminosa, sonora, mecânica derotação, térmica, dentre outras.Sem uma fonte de energia elétrica adequada e emcondições de funcionamento, os aparelhos de nada servem.As pilhas, as baterias, os acumuladores (usualmentechamados de baterias de automóveis e motos) e as usinassão as fontes de energia elétrica mais utilizadas no nossodia-a-dia.

O acesso e a utilização de tais fontes, representa, paranós, um custo a pagar, seja na hora da compra das pilhas ebaterias nos bares, mercados, relojoeiros,..., no auto-elétrico, seja na hora de pagar a conta de energia elétrica,comumente chamada de �conta de luz�.A partir desse momento, passaremos a analisar do que secompõe e como se calcula o custo da energia elétrica emnossas casas, que é fornecida pelas usinas geradoras deeletricidade através das companhias distribuidoras.Observe o modelo de uma conta de luz e responda àsquestões que vem a seguir.

5 Conta de luz

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Algumas companhias distribuidoras de eletricidade adotamvalores diferentes para certas faixas de kWh consumidos,conforme está indicado na figura a seguir.

1.DATA DE VENCIMENTO __________________________2.MULTA POR ATRASO __________________________3. TOTAL A PAGAR __________________________4. CONSUMO E UNIDADE________________________

O consumo representa a quantidade de energia consumidaou utilizada por sua residência. Ela é medida em kWh quesignifica quilo watt-hora. O quilo é o mesmo doquilograma, quilometro, e significa 1.000 vezes. Já watt-hora representa a medida da energia elétrica. Embora possalhe parecer �estranho� que watt-hora seja uma unidadede energia (você se lembra de uma outra?) recorde quewatt é uma unidade de potência e hora uma unidade detempo. O produto potência x tempo resulta na energia.Assim, watt-hora representa o produto da potência pelotempo e 1kWh é 1.000. watt-hora.Essa unidade é a medida da energia elétrica utilizada pelascasas porque a potência dos aparelhos elétricos é medidaem watt e o tempo de funcionamento dos aparelhos emhoras.

Se você dividir o valor total a pagar o já pago peloconsumo, ou seja, a quantidade de kWh utilizados pelasua casa, obterá o valor médio de quanto lhe custou cadakWh de energia.Faça o cálculo e anote o valor encontrado aqui:1kWh = _________

A quantidade de energia que você utiliza em casa dependede dois fatores básicos:a potência dos aparelhos e o tempode funcionamento. Os dois fatores, ao contrário do que seimagina, são igualmente importantes, quando se pensa ocusto a pagar pela energia elétrica utilizada.

Um aparelho de baixa potência mas que funcionadurante muito tempo diariamente, pode gastar tantoou mais energia que um outro aparelho de maiorpotência que funciona durante pouco tempo.

O valor indicado na conta como consumo da energiaelétrica representa a somatória do produto da potênciade cada aparelho elétrico pelo tempo de funcionamentoentre uma medida e outra.

Esse valor é obtido a partir de duas leituras realizadas, emgeral, no período de trinta dias.

No "relógio de luz", essa leitura é feita através da indicaçãode 4 ponteiros, da esquerda para a direita, conforme indicao exemplo a seguir.

leitura realizada no início do mês de abril

ENERGIA = POTÊNCIA X TEMPO

E = P X t

leitura realizada no início do mês de maio

consumo = 5 107 - 3 731 = 376 kWh

20

exercitando ....

A conta de luz de uma residência indica o valor a pagarigual a $76,00. O consumo da energia elétrica medido emkWh é 443. Qual é, em média, o valor pago por 1kWh?Compare o valor encontrada com o calculado na páginaanterior. Admitindo-se que o mês de utilização seja omesmo, explique a difença no valor encontrado

1. Custo e imposto

Um aluno do colegial leu o anúncio reproduzido abaixo eficou com a seguinte dúvida: comprar o secador de cabelosmais potente e mais caro ou comprar o mais barato e menospotente? Ajude o aluno a resolver este problema, pois eleainda não estudou eletricidade, discutindo as vantagens edesvantagens de cada um.

2. Dilemas da juventude

faça você mesmo

A soma de todos os produtos da potência pelo tempo defuncionamento medido em horas, indica a energia utilizadaem uma semana medida em watt-hora. Para saber oconsumo mensal, basta multiplicar por 4, que é o númerode semanas por mês. Dividindo-se por 1000, o resultadoserá o valor do consumo medido em kWh. Faça as contas ecompare com o valor impresso em sua conta. Verifique seeles são próximos ou muito diferentes. Tente explicar asrazões das possíveis diferenças.

Você pode ter idéia se o consumo indicado na sua "contade luz" não está fora da realidade por erro de leitura, fazendoa atividade proposta a seguir. Para tanto, utilize a tabelaabaixo e anote os valores referentes a cada uma das colunas.O tempo de funcionamento de cada aparelho deve ser omais preciso possível. Lembre-se que a geladeira e ofreezer, funcionam, em média, 8 horas por dia, pois elesligam e desligam . Se você tiver rádio-relógio, leve emconta apenas o tempo de funcionamento do rádio pois orelógio tem consumo muito pequeno.

CABELOS LONGOS, BEM CUIDADOS VALORIZAM SEU VISUAL!

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6Atividade eExercícios

Você vai rever o que foidiscutido nas aulas

anteriores fazendo epensando as questões

propostas.

EXEXEXEXEXEXERCÍCIOS( Eletricidade: presença e entendimento)

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6 Atividade e Exercícios: Eletricidade:presença e entendimentoAtividade

Você escolher 3 aparelhos resistivos, 3 aparelhosmotores e 3 aparelhos de comunicação e tomar osdados necessários para preecher a tabela a seguir.

A partir dos dados, responda as seguintes questões:

1. Que categoria de aparelhos costuma apresentar maior potência?

2. Qual categoria de aparelhos apresentam menor potência?

3. Todos os aparelhos apresentam tensão 110V ou 220V? Por quê?

4. Que tipo de aparelhos não costumam ser bi-volt, isto é, funcionar tanto em 110V quanto em 220V?

5. Se todos esse aparelhos funcionassem 2 horas por dia, qual a energia elétrica utilizada em 1 mês?

6. Qual destes aparelhos elétricos utiliza mais energia nesse mesmo tempo de funcionamento?

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exercitando ...

1. Analise as figuras abaixo e responda 2. Que informações estão sendo fornecidas em cada umdos ítens abaixo:

a) 110/127V c) 123 WCA

b) 3V CC d) 50/60 Hz

3. Como se dá a transmissão e a recepção em aparelhosque transmitem sem fio?

4.A figura é a reprodução de uma parte da conta de luz.

a) É possível calcular o consumo de energia de umaresidência sem usar a informação da conta? Como? Quedados são necessários?

b) Se na residência da conta acima fosse acrescentadauma secadora de 1 200W, usada 50 horas por mês, paraquanto iria o consumo? E o custo?

5. Numa conta de luz encontramos o seguinte valor 234kWh. Ele se refere a:

a. potência consumida

b. tensão consumida

c. energia consumida

d. corrente do circuito

aparelhos resistivos

motores eléricos

fontes de energia elétrica

a) Explique a classificação dos aparelhos dada acima.

b) Há aparelhos que podem ser classificados em mais deum critério. Dê exemplos e justifique a resposta.

c) Que tipos de transformações de energia ocorrem nosaparelhos resitivos? E nos motores?

d) As fontes de energia produzem energia elétrica ousimplesmente transformam? Explique.

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1. Em um secador de cabelo as informações fornecidaspelo fabricante são: (110V; 50-60Hz; 100W).

Esse aparelho quando ligado durante 10 minutos "gasta"mais energia que:

I - Uma lâmpada 110V-60W

II - Uma lâmpada de 220V-100W

III - Uma lâmpada de 110V-150W

Ligadas também durante 10 minutos cada uma.

6. Observe a figura e responda:

a. Qual a energia gasta por essa lâmpada em umahora?

b.De onde vem essa energia?

c.Toda essa energia é transformada em luz? Explique.

d.Essa lâmpada é usada normalmente em correntecontínua ou alternada?

e.Explique a diferença entre esses dois tipos de corrente.

7. Uma residência pagou $65,00 (valor em merrecas)pelo consumo de 384 kWh.

Qual o valor médio pago por cada kWh?

8.Uma lâmpada de filamento apresenta o valor escritosobre o vidro.

O que é e qual o significado desse valor?

teste seu vestibular...

6. Uma lâmpada com inscrição (110V-100W) brilhamais ou menos que uma outra de (220V-60W)? A quese refere os números e letras impressos nessaslâmpadas?

7) Um chuveiro de 2 800W/220V é usado 30 horaspor mês, enquanto um aquecedor de 1 200W/110V éusado 50 horas no mesmo período. Qual dos doisconsome mais energia?

8) Para secar o cabelo, um jovem dispõe de doissecadores elétricos: um de 1200W-110V e outro de700W-110V. Discuta as vantagem em se utilizar um eoutro.

100W