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Eletrodinâmica Ramo da eletricidade que estuda as cargas em movimento.

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Apresentação em tema: "Eletrodinâmica Ramo da eletricidade que estuda as cargas em movimento."— Transcrição da apresentação:

1 www.jackfisica.wordpress.com takamatsu.ricardo@gmail.com Eletrodinâmica Ramo da eletricidade que estuda as cargas em movimento.

2 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com Corrente elétrica Observe o movimento dos elétrons em um condutor. VAVA VBVB Movimento caótico Criando uma ddp nos terminais deste condutor, verificamos que os elétrons passam a se mover ordenadamente. À este movimento ordenado dos elétrons damos o nome de c cc corrente elétrica.

3 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com Sentido da corrente elétrica Sentido real: movimento dos elétrons é contrário à linha de campo elétrico Sentido convencional: considera- se o movimento imaginário dos prótons.

4 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com Cálculo da corrente elétrica Para calcular a corrente elétrica, basta medirmos a quantidade de carga elétrica que passa por uma secção transversal de um condutor por unidade de tempo. Área da secção transversal

5 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com Unidade de corrente elétrica ampère

6 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com Tipos de correntes Corrente contínua i Corrente Alternada + -

7 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com Efeitos da corrente elétrica Efeito Joule: quando a corrente elétrica atravessa um condutor e verifica- se a transformação de energia elétrica em energia térmica. Chuveiro elétricoChapinha Ferro

8 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com Efeito químico: a corrente elétrica ao atravessar uma solução de ácido sulfúrico em água, por exemplo, observa-se que da solução se desprende hidrogênio e oxigênio. A corrente elétrica produz, então, uma ação química nos elementos que constituem a solução. Esta ação, que se chama eletrólise.

9 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com Efeito magnético: Quando a corrente elétrica passa em um condutor, ao redor do condutor se produz um campo magnético. A corrente elétrica se comporta como um ímã, tendo a propriedade de exercer ações sobre ímãs e, sobre o ferro.

10 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com Efeito luminoso: a corrente ao atravessar um gás ela transforma a energia elétrica em energia luminosa Observação: Lâmpadas incandescentes

11 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com Efeito fisiológico: A corrente elétrica tem ação, de modo geral, sobre todos os tecidos vivos, porque os tecidos são formados de substâncias coloidais e os colóides sofrem ação da eletricidade. Mas é particularmente importante a ação da corrente elétrica sobre os nervos e os músculos. Na ação sobre os nervos devemos distinguir a ação sobre os nervos sensitivos e sobre os nervos motores. A ação sobre os nervos sensitivos dá sensação de dor. A ação sobre os nervos motores dá uma comoção (choque). A corrente elétrica passando pelo músculo produz nele uma contração.

12 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com Elementos de um circuito elétrico Temos aqui um circuito elétrico simples gerador Chave liga/desligalâmpada

13 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com Elementos de um circuito elétrico Geradores transformam qualquer modalidade de energia em energia elétrica Representação de um gerador

14 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com Receptores Transformam energia elétrica em qualquer outra modalidade de energia.

15 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com Resistência elétrica Transforma a energia elétrica em energia térmica R

16 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com Dispositivo de controle Instrumentos para medir a intensidade de corrente elétrica e tensão elétrica. Amperímetro Voltímetro

17 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com Dispositivo de manobra Chave liga/desliga

18 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com Dispositivo de segurança Ao serem atravessados por uma corrente maior que a especificada, impede a passagem da mesma garantindo a integridade dos demais elementos de um circuito.

19 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com Estudo dos resistores Resistência elétricaRU U(V) i(A) U1U1 U2U2 U3U3 i1i1 i2i2 i3i3 1ª Lei de Ohm George Simon Ohm, verificou que a razão entre as diferentes tensões e as correntes elétricas geradas por cada uma dessas tensões, apresentavam um valor constante k.

20 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com Concluiu então que o valor obtido pelo k era na realidade o valor da resistência do condutor. Ou seja, A unidade da resistência elétrica é o ohm [ ], que é a razão entre volt e ampère Conclusão

21 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com Potência elétrica e Energia Elétrica Lembrando que: Então, dividindo a equação do trabalho pela variação de tempo teremos: e Unidade da Potência no S.I. é o W ( watt ), que é o produto das unidades V.A (volts. ampère)

22 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com Potência Elétrica ou

23 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com Para calcular a energia elétrica, basta conhecermos a potência utilizada e o tempo de utilização dos equipamentos elétricos. Unidades: Energia elétrica

24 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com 2ª Lei de Ohm SASASASA SBSBSBSB lAlA lBlB

25 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com Associação de resistores 1. Ligação em série lâmpadas de natal 2. Ligação em paralelo Farol de um automóvel

26 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com Ligação em sérieLigação em paralelo

27 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com Série U Desvantagem: Se um dos resistores queimar, os outros deixam de funcionar. A potência é menor em cada um dos resistores, pois a tensão total é dividida proporcionalmente ao valor das resistências. R eq = R 1 + R 2

28 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com Paralelo Vantagem: a tensão em cada resistor é a mesma o que temos maior potência em cada resistência, no caso de lâmpadas, o brilho é mais intenso. Se uma das resistências parar de funcionar, ou queimar, as outras continuam funcionando

29 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com Ponte de Wheatstone Dispositivo para determinar o valor de uma resistência desconhecida. A B D C U AB = R x.i 1 U AD = R 2.i 2 U BC = R 1.i 1 U DC = R 3.i 2 Como V B =V D R x.i 1 = R 2.i 2 R 1.i 1 = R 3.i 2 Dividindo-se esses termos:

30 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com Ponte de fio Exercícios página 429

31 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com Exercícios 01. O circuito da figura é alimentado por um gerador de 12 V. A corrente no galvanômetro é nula. Determine: a)O valor da resistência R. b)O valor da resistência equivalente. c)A potência dissipada no resistor R. 02. Nos circuitos esquematizados a seguir, o galvanômetro não é percorrido por corrente elétrica. Determine o valor de resistência R x. a)

32 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com b)c) d)

33 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com 03. O circuito da figura é alimentado por um gerador de 12 V. A corrente no galvanômetro é nula. Determine: a)O valor da resistência R. b)O valor da resistência equivalente. c)A potencia dissipada no resistor R.

34 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com O gerador Transformar qualquer modalidade de energia em energia elétrica. E = Força eletromotriz r = resistência interna U = tensão nos terminais i – corrente elétrica

35 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com Equação dos geradores P total P dissipada P útil P total = P dissipada + P útil

36 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com Curva Característica E i Quando: i = 0 U = E Gerador em aberto U = 0 Gerador em curto circuito Corrente de curto circuito

37 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com Rendimento de um gerador

38 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com Lei de Ohm-Pouillet

39 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com Exercícios 01. Uma pilha de força eletromotriz de 12V tem resistência interna de 0,2Ω. Determine a intensidade de corrente que a atravessa quando a tensão entre seus terminais é de 8V. 02.Uma bateria de automóvel tem força eletromotriz de 12V resistência interna de 0,5Ω. Calcule a intensidade da corrente máxima que podemos observar com essa bateria. 03. O gráfico da figura representa a curva característica de um gerador. Qual o rendimento desse gerador quando a intensidade da corrente que o percorre é de 1A?

40 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com 04. Um gerador de força eletromotriz de 1,5V tem resistência interna de 0,10Ω é ligado a um condutor externo de R = 0,65 Ω. Calcule a ddp entre os terminais desse gerador. 05. O gráfico representa a curva característica de um gerador. Liga-se aos seus terminais um resistor de resistência igual a 10Ω. Determine a intensidade de corrente elétrica que se estabelece no circuito.

41 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com 05. Observe este circuito, constituído de três resistores de mesma resistência R; um amperímetro A; uma bateria ; e um interruptor S : Considere que a resistência interna da bateria e a do amperímetro são desprezíveis e que os resistores são ôhmicos. Com o interruptor S inicialmente desligado, observa-se que o amperímetro indica uma corrente elétrica I. Com base nessas informações, calcule, quando o interruptor S é ligado,a corrente elétrica registrada pelo amperímetro.

42 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com Máxima transferência de potência Ptotal = Pdissipada + Pútil

43 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com Se i = 0 0

44 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com Para potência máxima - Verificamos que a corrente que atravessa o gerador é metade da corrente de curto circuito - Então, a tensão em potência máxima será:

45 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com - A resistência elétrica em potência máxima será de: - Potência elétrica máxima será de: - Rendimento em Potência elétrica máxima será de: Ou seja: n = 50%

46 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com Exercícios 01. Um gerador de fem igual a 20V e resistência interna de 0,1 Ω é ligado em um terminal de um reostato. Determine: a)A corrente através do reostato para o qual o gerador fornece a máxima bateria. b)A resistência do reostato nas condições do item anterior. c)O rendimento do gerador d)A potência máxima transferida 02. Um gerador de fem igual a 40V e resistência interna de 0,5Ω é ligado em um terminal de um reostato. Determine: a)A corrente através do reostato para o qual o gerador fornece a máxima bateria. b)A resistência do reostato nas condições do item anterior. c)O rendimento do gerador d)A potência máxima transferida

47 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com 03. O gráfico mostra a potência lançada por um gerador num circuito elétrico. a)Qual a corrente de curto-circuito do gerador? b)Qual a resistência interna do gerador? 04. Um gerador de fem igual a 40V e resistência interna de 0,5Ω é ligado em um terminal de um reostato. Determine: a)A corrente através do reostato para o qual o gerador fornece a máxima bateria. b)A resistência do reostato nas condições do item anterior. c)O rendimento do gerador d)A potência máxima transferida

48 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com Associação de geradores Paralelo Série Objetivo: aumentar a potência fornecida através do aumento da fem

49 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com - Geradores em Série

50 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com - Geradores em Paralelo

51 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com Exercícios 1.Têm-se dois geradores associados em série: o primeiro possui fem E 1 = 1,5V e resistência interna 0,5Ω e E 2 = 4,5V e resistência interna de 1,0 Ω. Determine a fem, resistência interna e a corrente de curto circuito do gerador equivalente. 2. Têm-se uma associação em paralelo de três pilhas iguais, cada uma com fem 9V e resistência interna de 4,8 Ω. Determine a fem, resistência interna equivalente. 3. Uma associação mista de pilhas é constituída por dois ramos cada um contendo três pilhas em série. Se cada pilha possui fem 1,2V e resistência interna 0,8 Ω, determine a fem e resistência interna equivalentes.

52 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com Receptores Transformam energia elétrica em qualquer outra modalidade de energia.

53 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com E´ = Força contra - eletromotriz r´ = resistência interna do receptor U = tensão nos terminais i – corrente elétrica U

54 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com Receptores Todo aparelho que transforma energia elétrica em qualquer outra modalidade de energia. P total P dissipada P útil Ptotal = Pdissipada + Pútil Equação dos Receptores

55 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com Rendimento de um receptor

56 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com Curva Característica E´ i Quando: i = 0 U = E´ Circuito aberto U 0

57 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com Exercícios 01. Tem-se um motor elétrico de fcem 20V e resistência interna de 2 Ω, atravessado por corrente elétrica de 10 A. Nessas condicões, calcule: a)A ddp em seus terminais b)O rendimento do motor 02. A figura mostra a curva característica de um receptor. Determine: a)Sua fcem b)Resistência interna c)Rendimento quando percorrido por corrente de 8A

58 www.jackfisica.wordpress.comtakamatsu.ricardo@gmail.com 03. Uma bateria, quando recebe do circuito externo a potência de 120W, é atravessado pela corrente de 8A. Invertendo-se seus terminais, a bateria passa a entregar ao circuito externo a potência de 40W e a corrente passa a ser 4A. Determine a fem e a resistência interna da bateria.


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