maos na micro eletricidade 1 fevereiro 2014

“Mãos na micro eletricidade”

Transferências de energia entre

corpos fechados e espaços,

medições de várias pilhas biológicas.

Rosa Brígida Fernandes

20-02-2014 (experiência piloto)

11-4-2014 (1ª atividade da Páscoa)

Perguntas a submeter aos estudantes

sem comentar as respetivas respostas

• Já alguma vez ouviste falar em energia? Se sim fala de um exemplo concreto.

• Conheces objetos que têm energia? Podes dar exemplos?

• A energia pode mover-se entre diferentes sítios ou corpos? Se achas que sim dá exemplos que conheças.

• Supõe que tens um corpo (vivo ou não vivo) onde não possa entrar nem sair nenhum material, mesmo assim pode nesse corpo entrar ou sair energia? Se sim diz como.

fevereiro 2014 Rosa Brígida - Mãos na micro eletricidade 2

Regras a que temos de obedecer

• Todo o material é frágil e algum pode magoar.

• Tem de ser tratado com todo o cuidado, não

se deve forçá-lo, deixá-lo cair, nem manejá-lo

com gestos bruscos ou distraídos.

• Caso não estejas a conseguir fazer algo chama

alguém para te ajudar.


Jogo da verificação

Um elemento do grupo, à vez, após ouvir o nome do material acha-o (com

a ajuda do outro elemento) e mostra-o!


Jogo da verificação - 1

Pilha 4,5 Volt;

capacidade 3 A*h

(polo + é + curto)

Lâmpada 3,5 Volt;

0,2 Ampére e

suporte

Interruptor para

abrir e fechar o

circuito

Fio elétrico com

isolador vermelho,

prego de ferro e

moeda de 2

cêntimosfevereiro 2014 Rosa Brígida - Mãos na micro eletricidade 5


Chave de fendas de

cabo vermelho

Termómetro com

fio térmico (isolado)

enrolado

(-3ºC�103ºC)

Vários materiais: disco madeira, rebite de

alumínio, anel cobre, prego ferro, pedaço

de corda, berlinde vidro, barra carbono e

barra de borracha, parafuso bronze,

pedra, pedaço porcelana



Prego de ferro com

fio elétrico

enrolado

(solenóide)

Painel solar Multímetro, fio elétrico com terminações

em pinça, batata ou laranja ou limão com

moeda e prego incrustados


Jogo da verificação – 4

Este material está à tua frente?Suportes e

Lâmpadas:

elétrica �

luminosa

Fios elétricos:

elétrica �

térmica

Pilha:

Química �

elétrica

interruptor

Chave

de

fendas

Parafusos

Termómetro

com fio

térmico na

base


Comparação entre a pilha e a tomada

elétrica

Esta pilha não é perigosa, apenas pode

descarregar uma potência elétrica de:0,5 V × 0,1 mA = 0,00005 W=50 microWatt!!

A tomada elétrica é muito perigosa, pode

descarregar uma potência elétrica de:

220 V × 15 A = 3300 W=3,3 kiloWatt!

Energia Química para elétrica

0,5 volt; até 0,1 miliampère.

Energia elétrica

220 volt, até 15 ampère ou mais!!!!


Jogo da luz energia química na pilha -> elétrica no filamento ->

térmica no filamento -> luminosa para o espaço

Consegues

acender a

lâmpada usando

apenas a pilha e

a lâmpada ?

No filamento da lâmpada, a energia elétrica converte-se emtérmica e transfere-se para o espaço por intermédio da radiação :

elétrica �� térmica�� luz


Após algum tempo para

experimentação dá-se uma sugestão…

Sugestão: O polo positivo (+) da pilha tem de ficar em contacto com o polo + da lâmpada e o polo negativo (-) da pilha tem de ficar em contacto com o polo - da lâmpada. Mas no caso da lâmpada incandescente qualquer dos contactos elétricospode funcionar como polo + ou -.

Polo - da pilha

Polo + da pilha

Contacto elétrico

na baseContacto

elétrico na

rosca

lateral


Se trocar os

contactos

elétricos, a

lâmpada

também

acende

Parabéns conseguiste!


Jogo da luz comandada energia na pilha -> energia nos fios e filamento

-> energia transportada para o espaço

Consegues comandar o

apagar e acender da

luz usando um

interruptor? Sugestão:

poderias usar uma

pilha, 2 parafusos, 3

fios elétricos, o

interruptor, a lâmpada

e respetivo suporte e a

chave fendas.

Chave

de

fendas

2 Parafusos

Lâmpada:

elétrica �

térmica

�luminosa

interruptor


Fios elétricos:

elétrica �

térmica

Pilha:

Química �

elétrica



Desaperta ligeiramente os parafusos do

interruptor, introduz as pontas dos fios em arco e

volta a apertar.

Introduz os 2 parafusos, pela ranhura, nos 2 polos

da pilha e aparafusa para ajustar as ligações.

Liga um dos fios do interruptor a um dos polos da pilha,

desaparafusando e voltando a aparafusar o parafuso.

Desaperta ligeiramente os parafusos do suporte

da lâmpada, introduz a ponta do fio que liga ao

interruptor.

Para o circuito fechar é necessário ligar um fio

eléctrico da pilha ao suporte da lâmpada.

Baixando a patilha do interruptor fecha o circuito

elétrico e a lâmpada acende-se.


Esta fotografia foi tirada no momento em que

o Ricardo fecha o circuito


Parabéns conseguiste!


Jogo do fio térmico

energia na pilha -> energia no fio térmico ->

energia no termómetroConsegues montar

um circuito simples

para observar o

aumento de

temperatura num

fio elétrico onde

passa a corrente?

Sugestão: poderias

usar a pilha e o fio

térmico enrolado

ao termómetro.

Pilha:

Química � ElétricaFio térmico enrolado a termómetro

Elétrica � térmica




Basta enrolar as duas pontas do fio a cada um dos polos da pilha. Em

pouco menos de um minuto a temperatura sobe dos 20 °C aos 80°C.


Muito bem, conseguiste!


Ao fim de 3 desafios e quase 3

horas passadas!Podes medir a

diferença de

potencial da tua

pilha biológica

constituída pela

laranja/limão

que trouxeste,

com uma

moeda de 2

cêntimos e um

prego

incrustados?

Quantos volts dá a tua pilha biológica?

Espera que o

professor insira o

prego e a moeda de 2

cêntimos no teu fruto

e depois mede a

diferença de potencial

da tua bateria usando

um multímetro e dois

fios de ligação.

Pilha biológica:

Química � Elétricamultímetro

Cerca de 0,5 V

(meio volt)!


Aqui ficam algumas das medidas

efetuadas e registradas no quadro …


Mas a união faz a força, não é

verdade?

A laranja e o limão (em série)

dão cerca de 1,0 V (um volt)!


Bateria gasta não recarregável

O que não se deve

fazer:

• Queimar

• Abrir

• Deitar no lixo

normal

O que se deve fazer:

usar o pilhómetro!

Energia química � energia elétricatermo de Benjamim Franklin


Transferência de energia em corpos

fechados, entre corpos fechados e espaços• A energia pode “mover-se” de uns corpos para outros, mesmo que esses corpos

sejam fechados, isto é, mesmo que não haja entrada nem saída de materiais para dentro ou para fora desses corpos. Por exemplo, vimos que a energia da pilha ia sendo continuamente transferida para os fios ligados à pilha, apesar de não haver materiais da pilha a moverem-se em direção aos fios. Podemos verificar isso pesando a pilha no início e fim das atividades.

• Dentro de cada corpo fechado, a energia pode “mover-se” entre as suas várias componentes. Por exemplo, no interior dos fios metálicos, a energia elétrica dos eletrões livres (componentes muitos leves do metal) transfere-se para a energia térmica dos iões (componentes muito pesados do metal).

• A energia pode “mover-se” no interior dos corpos fechados, entre corpos fechados e entre corpos fechados e os espaços vizinhos envolventes (e vice-versa) através dos fenómenos de transferência de energia: luz, calor e/ou trabalho. A energia da pilha transfere-se para os eletrões livres dos metais a ela ligados através do trabalho (conceito muito difícil de aprender). A energia térmica dos iões do metal transfere-se para a base do termómetro através do calor e a energia térmica do filamento da lâmpada transfere-se para o espaço envolvente à lâmpada através da luz.


Não confundas energia armazenada e

diferença de potencial numa pilha

Para conheceres a energia armazenada numa pilha tens

de multiplicar a diferença de potencial dessa pilha pela

intensidade de corrente que ela consegue fornecer e pelo

tempo que dura essa corrente. Por exemplo, para que

usaste (pilha 3R12 de 4,5 V, de capacidade 3 A×h) temos:

4,5 V × 3 A × 3600 s = 48600 J (quarenta e oito mil e

seiscentos joule!)

No caso da tua fruta ou vegetal, assumindo 0,5 V e uma

corrente de 0,05 mA durante 10 horas teríamos:

0,5 V × 0,00005 A × 36000 s = 0,9 J (quase 1 joule!)


A Rosa Brígida (docente de Física responsável pelaatividade) agradece:

o as colaborações da Cristina Costa (docenteMatemática, responsável pela coordenação daexperiência piloto), do Rui Gonçalves (docente Física ecolaborador), da Carla Silva (docente Física ecolaboradora) e da Ana Nata (docente Matemática ecolaboradora);

o a disponibilidade e interesse demonstrados pelaprofessora Fátima Dipaola, do 3º ano da Escola InfanteDom Henrique, para acolher a experiência piloto;

o o entusiasmo, dedicação e criatividade demonstradapelas crianças do 3º ano da Escola Infante DomHenrique que aderiram a estes e outros desafios porelas imaginados …


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