Eletromagnetismo 4 . O GREF - Grupo de Reelaboração do Ensino de Física para o nível Médio

Eletromagnetismo 4 . O GREF - Grupo de Reelaboração do Ensino de Física para o...

(Parte 4 de 9)

No entanto, o que nos interessa Ø a quantidade de carga que passa e nªo o nœmero de elØtrons. Desse modo, a intensidade de corrente pode ser calculada pela expressªo:

i = N.eonde : N Ø o nœmero de elØtrons te a carga elØtrica do elØtron t Ø o tempo transcorrido

Quando a carga Ø medida em Coulombs e o tempo medido em segundos a corrente Ø medida em ampŁre (A)

exercícios...

1. Do que sªo formados os Ætomos? 2. Do que Ø constituido e como estÆ organizado o metal?

3. Por que alguns elØtrons recebem a denominaçªo de elØtrons livres?

4. Que alteraçıes ocorrem internamente num fio metÆlico com corrente elØtrica?

5. O que se entende por movimento tØrmico aplicado aos componentes de um fio metÆlico?

6. A figura a seguir representa os componentes microscópicos de um fio metÆlico.

Indique o nome dos componente indicados com as letras X e Y.

7. Sabendo que 1 200 elØtrons atravessam por segundo a secçªo reta de um condutor e que a carga elementar tem intensidade e = 1,6 . 10-19C, calcule a intensidade da corrente elØtrica nesse condutor.

8. No circuito elØtrico, existe uma correte de 1A.Quantos elØtrons atravessam uma seçªo transversal deste fio metÆlico por segundo?

Um pouco mais sobre a corrente

JÆ na tomada, a corrente Ø alternada. Isso significa que ora a corrente tem um sentido ora tem outro, oposto ao primeiro. Isso ocorre porque a força que impulsiona os elØtrons livres inverte constantemente de sentido.

Quando um aparelho Ø ligado a uma pilha ou bateria a corrente elØtrica se mantØm constantemente em um mesmo sentido. Isso quer dizer que a força que impulsiona os elØtrons Ø sempre no mesmo sentido.

9. A instalaçªo elØtrica de um chuveiro, cuja inscriçªo na chapinha Ø 220V - 2800/4400W, feita com fio de cobre de bitola 12, estabelece uma corrente elØtrica de aproximadamente 12A, quando a chave estÆ ligada na posiçªo "verªo". Na posiçªo "inverno" a corrente Ø de aproximadamente 20A. Calcule o nœmero de elØtrons que atravessa, em mØdia, uma seçªo transversal do fio em um segundo, para a chave nas posiçıes "verªo" e ïnverno", sabendo-se que a carga de um elØtron Ø, em módulo igual a 1,6.10-19 C.

10.Explique a diferença no filamento das lâmpadas com tensıes nominais 110V e 220V, porØm com mesmas potŒncias, usando o modelo de corrente.

1. Determine a intensidade da corrente elØtrica num fio condutor, sabendo que em 5 segundos uma carga de 60 C atavessa uma secçªo reta desse fio.

12.Explique a diferença entre corrente contínua e corrente alternada levando em conta a força elØtrica sobre os elØtrons livres.

Nessa aula vocŒ vai entender como se explica o surgimento da corrente elØtrica

Fumaça, cheiros e campos

No campo de futebol, se joga..., bem vocΠsabe.

volei, futebol de salªo,, desde que se conheça as

JÆ numa quadra poliesportiva se pode jogar: basquete, regras. E nos campos da Física, que jogos podem ser jogados? E com que regras?

24Fumaça , cheiros e campos HÆ uma frase bastante conhecida que diz:

"onde hÆ fumaça, hÆ fogo" que serve para dizer muitas coisas. Uma delas, Ø que a gente pode identificar a existŒncia de algo queimando mesmo que nªo vejamos. Por que podemos dizer isso?

Algo queimando sempre provoca a produçªo de gases que se misturam com o ar e estes podem ser detectados pelo olfato ainda que nªo esteja visível a chama.

De forma semelhante podemos perceber o odor de um perfume, ainda que nªo possamos vŒ-lo. De um frasco de perfume aberto, emanam molØculas que, por estarem em movimento, misturam-se com o ar próximo, criando uma espØcie de "campo de cheiro" em todos os pontos desse ambiente. AtØ que ocorresse toda a evaporaçªo do perfume, esse ambiente ficaria com essa carcterística: alØm das molØculas do ar, estariam presentes as molØculas da substância desse perfume e qualquer nariz poderia detectar a sua existŒncia, mesmo que nªo fosse póssível ver o frasco.

Mas a essa altura, poderia-se perguntar: onde vai nos levar isso tudo?

Essa conversa introdutória Ø para chamar a atençªo de algumas carcterísticas comuns a um conceito muito importante na física: o de campo. O conceito físico de campo caracteriza a propriedade que a matØria tem de influenciar o espaço que fica ao redor dela, dandolhe uma carcterística que ele nªo tinha antes. Nesse sentido Ø que o "campo de cheiro" do perfume Ø anÆlogo ao conceito físico de campo.

É desse modo que se entende hoje a atraçªo gravitacional: a Terra, como qualquer corpo com massa, Ø concebida como se tivesse em torno de si uma ’aura’, isto Ø, como uma extençªo nªo material, que preenche todo o espaço ao redor.

Um aspecto muito importante do conceito físico de campo Ø que ele nªo Ø separÆvel da matØria que o origina. Assim, o campo gravitacional da Terra Ø tªo inseparÆvel dela como o campo magnØtico de um ímª Ø inseparÆvel dele. Desse modo, se a matØria se move, o seu campo tambØm se move, acompanhando a matØria.

Assim, qualquer outra massa "imersa" no campo gravitacional da Terra Ø atraída por ela, atravØs da força peso. Assim, podemos entender que o peso Ø a evidŒncia mais comum da açªo do campo gravitacional.

Uma outra propriedade interessante do conceito de campo Ø de que ele age tambØm no interior dos objetos. Quando plantamos "bananeira" por exemplo, Ø o campo gravitacional que faz o sangue descer para nossa cabeça.

Uma outra característica importante do conceito físico de campo Ø que ele tem um valor que varia com a distância em relaçªo à matØria que o produz. O campo gravitacional da Terra, por exemplo, Ø capaz de "prender" a Lua ao nosso planeta, o que significa que ele se estende por grandes distâncias. Aqui na superfície da Terra, onde nos encontramos ele vale 9,8 N/kg, mas lÆ na superfície da Lua seu valor Ø aproximadamente 0,0027 N/kg.

Próxima à superficie da Terra ou sobre ela, onde nos encontramos, o campo gravitacional da Terra Ø praticamente constante. Assim podemos afirmar que no interior da sala de aula, o campo gravitacional Ø uniforme e pode ser representado conforme ilustra o tom cinza da figura.

Nessa situaçªo podemos perceber que o campo gerado pela Terra existe independente de haver alunos na classe e, alØm disso, seu valor Ø o mesmo para todos os pontos.

Essa discussªo acerca das propriedades do campo gravitacional vai ser œtil para entendermos mais sobre o que ocorre no interior do fio quando hÆ corrente elØtrica. JÆ sabemos que os elØtrons livres ficam sujeitos a um movimento adicional, provocado pela açªo de uma força elØtrica sobre eles. Essa força tambØm Ø devida a existŒncia de um campo criado pela fonte de energia elØtrica: Ø o campo elØtrico! Assim, quando um circuito elØtrico estÆ fechado e Ø conectado a uma fonte como pilha, bateria, ou usina, dentro do fio Ø estabelecido um campo elØtrico.

Do mesmo modo que o campo gravitacional age sobre uma massa, o campo elØtrico produzido pela fonte agirÆ sobre todas as partículas eletricamente carregadas, presentes no fio, causando uma força elØtrica sobre elas. Em particular ele agirÆ sobre os elØtrons livres e, por isso, eles adquirirªo um movimento adicional ao jÆ existente que Ø o de agitaçªo tØrmica.

As pilhas e as baterias geram campo elØtricos que nªo variam com o tempo, o que produz uma corrente elØtrica contínua.

JÆ o gerador das usinas gera campo elØtrico que se altera e, por isso, a corrente Ø variÆvel. Podemos representar essa variaçªo atravØs da figura ao lado.

Como essa variaçªo se repete ao longo do tempo, tanto o campo elØtrico gerado pela usina como a corrente elØtrica no circuito recebem a denominaçªo de alternado(a).

Em nossa residŒncia, a repetiçªo dessa variaçªo ocorre 60 vezes por segundo. Por isso Ø que aparece nas ’chapinhas’ dos aparelhos o valor 60Hz.

A corrente elØtrica nos aparelhos ligados à tomada ou diretamente à rede elØtrica Ø do tipo alternada, ou seja, variam com tempo. Assim, os valores indicados nesses aparelhos pelo fabricante, nªo indicam o valor real mas aquele que os aparelhos necessitariam caso funcionassem com uma fonte que produz corrente contínua.

Para se ter uma idØia, se num chuveiro a corrente elØtrica Ø 20A, esse valor se refere à corrente se a fonte produzisse corrente contínua. Na rede elØtrica, entretanto, seu valor varia de +28A atØ -28A, sendo que os sinais + e - indicam sua alteraçªo no sentido.

exercitando...

1. Como a física entende o conceito de campo?

2. Na representaçªo do campo gravitacional da Terra pela cor cinza, explique por que no ponto A o valor do campo Ø maior que em B?

3. Explique como surge a corrente elØtrica em um fio metÆlico usando os conceitos: elØtron livre, força elØtrica e campo elØtrico.

4. O que diferencia a corrente produzida pela pilha de uma usina?

5. Por que a corrente elØtrica em um aparelho ligado à tomada Ø denominado de corrente alternada?

6. Alguns aparelhos trazem a seguinte informaçªo do fabricante: 50-60Hz. O que significa tal informaçªo?

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