41° - Física

09/11/15

Ondas eletromagnéticas

       Ondas criadas à partir da oscilação das cargas elétricas, ou frenagem dos elétrons ou da emissão radioativa de fótons, que se propagam na vácuo com velocidade de 300.000Km/s ou 3x10⁸m/s.

       O físico e matemático escocês James Clerck Maxwell, sistematizou todas as ondas eletromagnéticas através de suas quatro equações, que ficaram conhecidas como equações de Maxwell.

Características das ondas eletromagnéticas

       No vácuo a velocidade V é sempre igual à velocidade da luz (C=3x10⁸m/s).

           |V=E|             |V=λ.F|         |λ=V|

           |     B|                                    |    F |

Geração de uma onda magnética

        Para frequência baixas até o infravermelho pode-se gerar uma onda eletromagnético por um circuito RLC ou similar e uma anterra.

40° - Física

05/11/15

Ex.: 22, pág 103 –

      Fc=Fm | M.V^q=q.V.B

                         R

                      M.V=q

                      B.R

      q_A=M.V

      q_c   B.X=1

            M.V 2

            B.X

                2

               B.X

      M.V.    2=1

      B.X  M.V  2 -> Alternativa D.

Continuação de transformadores

Distribuição de energia elétrica residencial / comercial / industrial

Ex.: 34 –

      a) Para evitar perdas por correntes parasitas (correntes do Foucault).

      b) Up=220V        Np=Up -> Np=220=2

           f=60Hz           Ns   Us      Ns  110

           Us=110V

           Np=?

           Ns

Ex.: 35 –

      Up=220V             Up.ip=Us.is

      Ip=3A                    220.3=120.is

      Us=120V              is=660-120=5,5A

      Is=?

Ex.: 36 –

      Quando está em funcionamento, a bobina é percorrida por uma corrente elétrica, que gera um campo magnético. Quando o detector é aproximado de um objeto metálico, ocorre uma variação do fluxo magnético, através do objeto metálico, induzindo neles correntes elétricas (correntes de Foucault). Essas correntes, por sua vez, geram um campo magnético variável, que induz corrente na bobina, alterando o valor da corrente que a atravessa.

39° - Física

29/10/15

Lei de Faraday para a indução eletromagnético

              Considere uma espira posta a girar no interior de um campo magnético constante.

E=-ΔφB        Δt

Lei de Faraday

               Quando se varia o fluxo magnético é induzido uma força eletromotriz, induz uma corrente elétrica.

Lei de Lenz para o sentido da corrente induzida

               O físico russo Heinrich Lenz estabeleceu a lei, conhecida como lei de Lenz que permite determinar o sentido da corrente induzida. “O sentido da corrente induzida é tal que, por seus efeitos, se opõe à causa que lhe deu origem”.

Ex.: 27 –

a)      O imã aproxima-se da espira que está fixa. Sentido Horário

b)      O imã afasta-se da espira que está fixa. Sentido Anti-Horário

c)       A espira aproxima-se do imã que está fixo. Sentido Anti-Horário

d)      A espira afasta-se do imã que está fixo. Sentido Horário

e)      O imã e a espira deslocam-se no mesmo sentido e com a mesma velocidade V. Não induzira corrente

Ex.: 28 – Sentido Horário.

Ex.: 31 –

              |Em|=|Δφ|        0 a 1s|Em|=5=5V

                             Δt                                1

                                               1 a 2s|Em|=0=0

                                                                      1

                                               2 a 3s|Em|=|-5|=5=5V

                           1         1

Ex.: 32 –

      A=1x10^-2m²         a) φ_i=2x10^-2.1x10^-2 -> φ_i=2x10^-4.1x10^-4WB -> φ_f=0

      B=2x10^-2T            b) |Em|=|φ_f-φ_i|=|0-2x10^-4|=|-2x10^-4|=2x10^-4=2x10^-3V

      Δt=1x10^-1s                               Δt           1x10^-1       1x10^-1     1x10^-1

      a) φ_i e φ_f

      b) |Em|=?

Transformador

               É um aparelho que modifica uma tensão alternada, aumentando-a ou diminuindo-a, de acordo com a necessidade. É constituído de duas bobinas independentes, enroladas num núcleo de ferro. A bobina que recebe a tensão ser transformada é chamada de enrolamento primário (P). A que fornece a tensão transformada é chamada de enrolamento secundário (S).

38° - Física

26/10/15

Lei de Faraday

                A variação do fluxo magnético em função do tempo mede a força eletromotriz induzida.

E=-ΔφB        Δt

Lei de Faraday

                Como a posição viria em função do tempo podemos calcular a fem induzida nos intervalos:

Entre 0 e 1: Δφ=φ₍₁₎-φ₀=B.A-O=B.A         E=-BA ... |E-B.A|

                                                                              1

Entre 1s e 2s:  Δφ=φ₍₂₎.φ₍₁₎=O-B.A=-B.A

                                 E=-(-BA)=BA

                                        2-1

Exemplos

37° - Física

15/10/15

Situação particular, carga elétrica penetrando numa região com campo magnético constante

                Considere uma carga elétrica positiva penetrando uma região com campo magnético uniforme.

                A partícula sofrera a influência de uma força magnética que fará ela contornar e retornar para fora.

Fm=q.v.B            Fc=m.V²              igualando ambas temos: q.V.B=m.V²

                                      R                                                                             R

R=m.V      q.B

Raio da circunferência

                Isso acontece no cinturão de Van Halen que protege a Terra das partículas cósmicas.

Força magnética num fio retilíneo

                Considere um fio retilíneo, muito longo, que transporta um corrente i. Como a corrente elétrica são cargas em movimento, então o fio sofre uma força.

                Portanto, quando uma corrente elétrica penetra uma região de campo magnético ela sofre a influência de uma força.

                Considere uma espira sendo percorrida por uma corrente elétrica numa região de campo magnético.

Indução eletromagnética

                Podemos confirmar que uma corrente em contato com um campo magnético gera um movimento de rotação. Será que o inverso é possível, ou seja, ao girarmos o eixo cria uma corrente elétrica?

              Michael Faraday, em 1832, conseguiu demostrar que uma variação no fluxo magnético de uma bobina, induz uma corrente elétrica no interior do fio.

              Portanto, para que haja corrente é necessária uma variação no fluxo magnético na espira.

Φ=B.A.cosθ

                        Onde,

B=campo magnético (T)

A=área (m²)

Φ=fluxo magnético (Weber-WB)

36° - Física

08/10/15

Campo magnético gerado por uma espira circular

Campo magnético gerado por um solenoide

B=u0.i.n         l

Exercícios

1) Dado o fio que é atravessado por uma corrente de 20A, calcule o vetor campo magnético no ponto P.

2) Calcule o campo magnético no centro de uma espira circular no raio 2cm. Considere que u₀=4πx10^-7 T.m e que tem a corrente que o atravessa é de 10A.                                                                               A

U₀=4πx10^-7 T.m/A           B=u₀.i    B=4πx10^-7.10=40πx10^-7

i=10A                                       2.R           2.0,02          0,04

R=2cm:100=0,02m                          B=1000Πx10^-7+3=πx10^-4T

3) Um solenoide possui 5000 espiras num comprimento de 50cm. Considerando que a corrente que o atravessa é de 5A e que u₀=4πx10^-7 T.m/A, calcule o campo magnético.

n=5000 espiras                 B=u₀.i.n                   B=4πx10^-7.5.5000

l=50cm:100=0,5m                    l                                      0,5

i=5A                                                                     B=100000πx10^-7=200000πx10^-7

u₀=4πx10^-7 T.m/A                                                           0,5

B=?                                                                       B=2πx10^-2T

4) Ex.: 13 da lista

5) Ex.: 14 da lista

     B=u₀.i              B’=u₀.3i

          2R                    2.2R

                               B’=3.u₀.i

                                      2.2R

                               B’=3.B -> B’=1,5.B | Alternativa C.

                                     2

6) Ex.: 16 da lista

    a)

35° - Física

05/10/15

Regra da mão direita

                Para descobrirmos o sentido do vetor campo magnético basta utilizarmos a regra da mão direita, onde o polegar indica o sentido da corrente e ao contornar o fio os demais dedos dão o vetor campo B.

                Podemos calcular o campo magnético gerado por um condutor num ponto P, a uma distância R do fio pela expressão.

B= u0.i     2.π.R

                      onde,

u₀= permeabilidade magnética do vácuo que vale 4πx10⁷T.m

B= vetor indução magnético (T)                                                A

i= corrente elétrica (A)

R= distancia ao ponto P (m)

34º - Física

28/09/15

Campo magnético gerado por corrente elétrica

                Hans Christin Oersted, em 1820, contatou que uma bússola na presença de um fio condutor, percorrido por uma corrente elétrica sofre uma deflexão em sua trajetória.

                Quando invertido o sentido da corrente, inverte-se também a deflexão da bússola, quando aumentada a corrente, mais rápido a bússola girava.

Campo magnético gerado por um fio retilíneo

                Considere um fio condutor retilíneo percorrido por uma corrente i.

U₀ = permeabilidade magnética no vácuo u₀=4πx10^-7 T.m

i = corrente elétrica (A)                                                         A

B = campo magnético (T)

33º - Física

21/09/15

Campo magnético de um imã

                Quando aproximamos uma bússola de imã, sua agulha se alinhará de acordo com o campo magnético do imã.

Campo magnético terrestre

- P.N.G = polo norte geográfico

- P.S.G = polo sul geográfico

- P.N.M = polo norte magnético

- P.S.M = polo sul magnético

32º - Física

17/09/15

Magnetismo

Parte da Física que estuda as propriedades magnéticas da matéria. As primeiras informações que temos sobre o magnetismo remonta à Grécia Antiga, em uma região chamada de Magnésia, onde um pastor de cabras espantou-se e com uma rocha que a traía a biqueira de cajado, que era de ferro. Essa rocha ficou conhecida por magnetita (Fe₃O₄), conhecido como ímã natural.

Propriedades magnéticas dos imãs

1º) Todo imã possui dois polos (norte e sul)

                É impossível separar os polos do imã, não existindo, portanto, monopólio magnético.

                Nos polos o campo magnético é mais interno.

2º) Se elevarmos um imã pelo seu centro de gravidade ele se orientará pelo campo magnético mais próximo, na ausência de outro se alinhará pelo campo magnético.

3º) Atração e repulsão

                Polos diferentes se atraem e polos iguais repelem-se.

4º) Imãs permanentes e imãs provisórios

                O imã permanente é aquele feito de magnetita, o imã provisório pode ser o ferro, que em contato com a magnetita torna-se magnético temporariamente.

31° - Física

14/09/15

Reciclagem

                A reciclagem de materiais entre eles os metais, vidro, papéis e plásticos visa não só o reaproveitamento dos insumos, mas também economia de energia. Para a produção de materiais novos é necessário um consumo maior de energia, para separação das impurezas, principalmente nos metais e nos vidros.

                               Metais

                Para produzir o aço, é retirado de minas superficiais, o minério óxido de ferro (Fe₂O₃). São levados para os altos fornos, onde o minério é derretido. Como o minério está cheio de impurezas é adicionado silicatos e calcários, cuja finalidade é retirar as impurezas por flutuação.

                Na reciclagem o aço passa apenas pela última fase purifica-lo. O alumínio é similar, extrai-se a bauxita, é separado a alumina que é o minério do alumínio.

      Na reciclagem o alumínio já está separado das impurezas tentando fazer a eletrólise. Tanto o ferro quanto o alumínio não voltarão a ter as mesmas aplicações: latinhas, etc, voltarão na forma de matérias mais brutos.

30° - Física

31/09/15

              Discussão em grupo sobre:
     Como melhorar a geração de energia elétrica, ampliando ou melhorando o rendimento das usinas.

29° - Física

10/08/15

Energia no Brasil

                Existe uma proporcionalidade entre a riqueza de um país e um consumo energético per capita, isto é, geralmente o consumo de energia é maior nos países mais ricos:

Argentina – 66,44

Brasil – 44,84

EUA – 327,38

Japão – 169,70

México – 64,39

Reino Unido – 164,56

28° - Física

03/07/15

Temas dos grupos para pesquisa:

1º) Usina hidrelétrica;

2º) Usina termoelétrica (combustível fóssil);

3º) Usina nuclear;

4º) Usina eólica;

5º) Usina solar;

6º) Usina maremotora;

7º) Usina geotérmica;

                Tópicos:

- Como obter energia elétrica à partir de uma usina:                   ?

- Quais são as maiores usinas               geradoras do Brasil e do mundo?

- Quais são os piores desastre ou prejuízos ao meio ambiente causadas pelas usinas:             ?

- Como podemos ampliar a geração de energia elétrica através da usina:                         ?

27° - Física

27/07/15

Planejamento para o 3º Bimestre

                Conteúdos a serem abordados

- Energia

- Formas de geração de energia

- Trabalho cientifico, padrão ABNT

                Critérios de avaliação

- ATs = atividades (Questionários e construção de gráfico)

- QZ = quis multidisciplinar

- PB = prova bimestral multidisciplinar

- TC = trabalho cientifico

- SEM = seminário

26° - Física

22/06/15

A lei de Ohm-Pouillet para circuitos elétricos

                Considere um circuito que contenha um gerador, um receptor e resistências, podemos calcular a corrente que o percorre pela relação:

Ex.: 85 – R:

    a) i=   Ɛ-Ɛ’   -> i=   12-9   = 3 =5A

            r+r’+R         0,2+0,6   0,6

    b) V_BA=V_B-V_A=?

        V_B-V_A=12-0,2.5

        V_B-V_A=12-1=11V

Ex.: 86 – R:

    a) i=∑Ɛ-∑Ɛ1’ -> i=12-0=12=2A

              Req              5+1    6

    b) i=∑Ɛ-∑Ɛ1’ -> i=12-6=6=2A

              Req              2+1   3

Ex.: 87 – R:

    i=  9-6  = 3 =2A

       1+0.5  1,5

     Alternativa B

25° - Física

18/06/15

Ex.: 81 – R: A força eletromotriz Ɛ, é a energia que o gerador pode formar para o circuito e a tensão (U) é a amiga real que ele forma.

        |U=Ɛ-r.i|

Ex.: 82 – R:

   Ɛ=12V

    Ί=0,5Ω

   a) U=?.i=4A

   b) i=?.U=8V

    a) U=Ɛ-Ί.i

        U=12-0,5.4=10V

    b) i=Ɛ-U -> i=12-8=8A

              Ί             0,5

Ex.: 83 – R:

    Ɛ=12V

    i_cc=30A

    a) r=?

    b) U_(i)=?

    a) i_CC=Ɛ -> r=Ɛ=12=0,4Ω

               Ί         i_cc  30

    b) U=Ɛ-r.i -> U=12-0,4.i

Ex.: 84 – R:

    a) Ɛ=18V

        i_cc=6A

        r=Ɛ=18=3Ω

           i_cc  6

    b) U=Ɛ-r.i

        U=18-3.i

        6=18-3.i

        3.i=18-6

        i=12/3=4A

24° - Física

08/06/15

Ex.: 79 – R:

   i= Ɛ     -> i=12=0,8 A

     Req          15

  R_p=10.10=100=5Ω

       10+10   20

  Req=5+10=15Ω

Geradores e Receptores

Geradores:

Dispositivo elétrico que mantém uma ddp ou uma tenção elétrica no circuito necessário para que as cargas que constituem a corrente elétrica se movimentarem.

A força eletromotriz (fem) é a energia que a carga carrega para os elementos.

Ɛ=T     q

Onde T=energia

           q=carga elétrica

A unidade  de fem no SI é o J/C que equivale ao volt(V).

Todo gerador real apresenta um resistor interno que consome parte de sua energia.

|U=Ɛ-r.i| Equação dos geradores reais

|U=Ɛ| Equação dos geradores ideais

Curva característica de um gerador real

|i_CC=Ɛ| -> corrente de curto circuito

|        r|

23° - Física

01/06/15

Ex.: 74 – R: Se um dispositivo queima os demais continuam funcionando. Pode selecionar o que ligar, não precisa ligar tudo. A potência é máxima em todos.

Ex.: 75 – R:

   a)Com chave aberta

       i=U

          R

       Com chave fechada

       I'= U  ->

          Req

        1  = 1 + 1 + 1 =6+3+2=11

      Req   R  2R  3R      6R    6R

     Req=6R

              11

     i’=U -> U.11=11U

        6R     1 6R    6R

        11

     i'=11i

         6

   b) P_R=U²    P_2R=U²   P_3R=U²

              R              2R           3R

         R: P_R -> Dissipa maior potência.

Ex.: 77 – R: 1-F | 2-D | 3-G | 4-H | 5-I | 6-J.

Ex.: 78 – R:

22° - Física

28/09/15

                Quando temos dois resistores podemos calcular a resistência equivalente da seguinte forma:

                Quando temos vários resistores iguais, podemos calcular da seguinte forma:

Exemplos

1) Calcule a resistência equivalente dos circuitos abaixo:

     a)

         Req=6.3=18=2Ω

                  6+3  9

     b)

         Req=4.5=20=2,2Ω

                  4+5  9

     c)

         Req=3=1Ω

                  3

     d)

         Req=4.4=16=2Ω

                  4+4  8

         Req=2=1Ω

                  2

         Req=1=0,5Ω

                  2

- Página 67:

Ex.: 71 – R:
      1 bateria.

      2 lâmpadas com 1 interruptor em cada, em paralelo.

Ex.: 72 – R:

    R_A=U=24=12Ω

          I_A    2

    R_B=U=24=6Ω

          I_A   4

    Req=12.6=72=4Ω

             12+6 18

Ex.: 73 – R:

    U=Req.i

    U=( 4.R).8

         (4+R)

    2R=32R

           4+R

    2= 32

    1  4+R

    2.(4+R)=32

    4+R=32

              2

    4+R=16

    R=16-4=12Ω

   

    a) U=R.i -> U=2.R

        U=2.24=24V

    b) R=12Ω

Associação Mista de Resistores

                Considere a associação abaixo:

                Calcule a resistência equivalente: