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Circuitos elétricos I Avaliação Curta 02 Esta avaliação é com consulta. A avaliação deve conter todos os cálculos, figuras, gráficos e explicações necessárias para se encontrar as respostas, e toda a prova deve estar escrita “à tinta”. Os alunos que realizarem as provas com lápis não poderão pedir nenhuma revisão de questões ou da prova. A questão que não apresente todos os cálculos, figuras, gráficos e explicações necessárias para se encontrar as respostas será considerada como errada mesmo que a resposta esteja certa. A interpretação das questões faz parte da avaliação, e o aluno não deve consultar o professor. Nome do aluno: Manoel Nazareno Ribeiro Filho 1. A resistência do circuito da figura 1, entre os pontos a e b, cai à metade do valor original quando a chave, S, é fechada. Calcule o valor de R. (2,0 pontos) Figura 1. Figura do exercício 1. 2. Faça uma redação de no máximo 1 página só frente sobre o funcionamento dos postes de iluminação pública. Utilize na sua explicação o circuito divisor de tensão. (1,0 pontos) 3. “Perigo: Alta Tensão”. Este aviso, tão comum, não está formulado corretamente. Todas as formas de energia, incluindo a energia elétrica, podem causar mal à saúde. Entretanto, não é a tensão, em si, que é perigosa. O choque de eletricidade estática que você recebe quando esfrega os pés num carpete e encosta a mão em uma maçaneta pode ser desagradável, mas é inofensivo. Entretanto, este choque é causado por uma tensão centenas ou milhares de vezes maior do que tensões que podem até matar. O perigo real está na corrente elétrica e na forma como ela atravessa o corpo humano. Por que, então os avisos falam de alta tensão? Graças àforma como a energia elétrica é produzida, é mais fácil determinar tensões do que correntes. Além disso, quase todas as fontes de energia elétrica produzem tensões constantes. Assim, os avisos falam de uma grandeza que é fácil de medir. Determinar se e em que condições uma fonte pode produzir correntes potencialmente perigosas, por outro lado, é mais difícil, pois exige conhecimentos de engenharia elétrica. O comportamento elétrico dos objetos materiais, como o corpo humano, é muito complexo e muitas vezes não pode ser calculado de forma precisa. Para podermos prever e controlar os fenômenos elétricos, usamos modelos simplificados nos quais relações matemáticas simples entre tensão e corrente são usadas para representar de forma simplificada o que ocorre nos objetos reais. Muitas pessoas pensam que o maior perigo da eletricidade está nas queimaduras; isto, porém, não é verdade. Muito mais perigosos são os efeitos da eletricidade sobre o sistema nervoso. Os nervos se comunicam através de sinais eletroquímicos e uma corrente elétrica pode interferir nesses sinais. Quando a corrente passa apenas pelos músculos dos membros, o resultado muitas vezes é uma paralisia temporária, o que pode ser desagradável, mas não coloca em risco a vida da pessoa. Quando, porém, a corrente passa pelos músculos que controlam a respiração ou as batidas do coração, o problema é muito mais sério. A vítima deixa de respirar ou seu coração pára de bater. O resultado é uma interrupção do fornecimento de sangue oxigenado ao cérebro, o que pode causar a morte em poucos minutos. A tabela 1 mostra algumas reações fisiológicas à passagem de corrente elétrica pelo corpo humano. Os números são aproximados, já que, naturalmente, não seria ético submeter seres humanos a esse tipo de experimentos. Os engenheiros procuram projetar os circuitos de tal modo que, mesmo em caso de acidente, a corrente que atravessa um ser humano jamais ultrapasse 10 mA. Tabela 1. Reações Fisiológicas à Corrente Elétrica Em Seres Humanos. REAÇÃO FISIOLÓGICA CORRENTE Leve desconforto 3-5 mA Dor intensa 35-50 mA Paralisia 50-70 mA Parada cardíaca 500 mA Nota: Dados extraídos de W. F. Cooper, Electrical Safety Engineering, 2d. ed. (London: Butterworth, 1986) e C. D. Winburn, Pratical Electrical Safety (Monticello, N. Y.:Marcel Dekker, 1988) Vamos agora construir um modelo elétrico simplificado do corpo humano. Como o corpo se comporta como um condutor de eletricidade, um ponto de partida razoável é modelar o corpo utilizando resistores. A figura 2mostra uma situação potencialmente perigosa. Existe uma diferença de tensão entre um braço e uma perna de um ser humano. A figura 2-b mostra um modelo elétrico do corpo humano da figura 2-a. Os braços, as pernas, o pescoço e o tronco possuem cada um, uma resistência característica. Observe que a situação mais perigosa é aquela em que a corrente passa pelo tronco onde se encontra o coração. Suponha que a companhia de eletricidade instale um equipamento capaz de submeter um ser humano que entre em contato com ele a uma tensão de 250 V. A corrente resultante é suficientemente perigosa para justificar a colocação de um cartaz de advertência e outras precauções? (2,0 pontos) Vamos supor que a resistência do braço (RA ) é 400 , a resistência do tronco (RT )é 50 e a resistência da perna (RL ) é 200 . Figura 2. (a) Corpo humano com uma diferença de tensão entre um braço e uma perna; (b) modelo simplificado do corpo humano com uma diferença de tensão entre um braço e uma perna.