Pré relatório Radio de Galena

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Universidade Tecnológica Federal do Paraná 
Engenharia Civil 
 
 
 
 
 
PRÉ-RELATÓRIO DE FÍSICA III 
 
RÁDIO DE GALENA 
 
 
ALUNOS: Ana Claudia Laske RA:1466747 
 Eduardo Amancio 1467727 
 Felipe Berticelli Polachini 1480219 
 Maria Isabel Iijima 1512722 
 Mayra Branco 1512730 
 
 
PROFESSOR: Rafael Bertolini Frigori 
DATA DE ENTREGA: 21/10/2014 
 
TOLEDO/PR 
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ÍNDICE 
1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................ 3 
2 OBJETIVOS ................................................................................................................. 3 
3 REVISÃO TEÓRICA ................................................................................................... 4 
4 DESCRIÇÃO QUANTITATIVA TEÓRICA DO EXPERIMENTO .......................... 
5 MATERIAIS E MÉTODOS ......................................................................................... 
6 CONCLUSÃO ............................................................................................................ 
REFERÊNCIAS ............................................................................................................ 
 
 
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1 INTRODUÇÃO 
 O sulfeto de chumbo (PbS), também conhecido como "galena", é o minério de 
chumbo mais abundante na natureza. Dentre suas propriedades estão a cristalização em 
sistema cúbico, quase sempre em octaedros, possui densidade de 7,5 g/cm³, é 
semicondutor, e é apresenta a propriedade de detectar sinais de rádio. Essa última 
propriedade serviu de improviso durante a Segunda Guerra Mundial, quando o mineral 
foi usado para construção de receptores de rádio em toda Europa. Também é esta 
propriedade a mais importante para o desenvolvimento deste trabalho. 
 Uma grande antena captava as ondas de rádio induzindo as correntes que 
desciam pelo fio chegando ao circuito de rádio que através de uma bobina e um 
capacitor fazia a sintonia das estações. A partir deste ponto o sinal era levado ao 
detector que era nada mais que o cristal de galena. Nesse processo o detector separava 
os sinais de baixa e alta frequência. Os sinais de baixa frequência são os responsáveis 
pelo som, estes eram levados aos fones de ouvido que convertia o sinal em som, pela 
não existência de qualquer amplificação o som era muito baixo, dependendo muito da 
eficiência da antena como da potência e da distância do sinal da estação. 
 Mais recentemente, substitui-se a galena por semi-condutores de germânio ou 
silício. Apesar disso, mesmo que o semi-condutor utilizado seja outro, o equipamento 
continua a ser chamado de “rádio-galena”. 
 
2 OBJETIVOS 
 O presente trabalho objetiva observar e compreender as aplicações do 
eletromagnetismo através da elaboração do Rádio de Galena, partindo-se dos 
conhecimentos teóricos obtidos em sala (como a teoria sobre circuitos e ondas 
eletromagnéticas) e de pesquisa bibliográfica específica do assunto. Também, a 
realização do rádio visa observar de forma prática o real funcionamento de 
equipamentos, podendo, assim, analisar as conformidades entre a prática e a teoria. 
 Para a elaboração do rádio será calculada a indutância máxima (levando em 
consideração que ela pode variar). Através da indutância será possível calcular o 
número de voltas da bobina, de acordo com cada estação de rádio da região. Após a 
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confecção do rádio de Galena, será medido o capacitor equivalente aos utilizados no 
dispositivo. Com o auxílio de um multímetro, será definido também a tensão em pontos 
distintos do rádio. Além disso, será analisado também o intervalo de frequência de 
operação do rádio. 
 
3 REVISÃO TEÓRICA 
 O conjunto de elementos do rádio de Galena está representado pelo esquema a 
seguir (Figura 2). 
 
Figura 2 – Elementos que compõem o rádio de Galena. Fonte: INSTITUTO MONITOR (2014). 
 Inicialmente, serão definidos alguns conceitos. Em resumo, a corrente elétrica é 
o luxo de carga em uma região do espaço, enquanto que a resistência (R) é a constante 
de proporcionalidade ∆𝑉 = 𝐼𝑅 de um condutor. As resistências podem se apresentar em 
série (em que é possível calcular uma resistência equivalente através da soma algébrica 
delas), em paralelo (o inverso da resistência equivalente nesta situação é a soma 
algébrica dos inversos das resistências) e de forma mista (em paralelo e em série) 
(SERWAY & JEWETT, 2004). 
 Os capacitores são elementos que armazenam energia por meio do campo 
elétrico, sendo esta, portanto, energia eletrostática e causam variação da tensão. Já os 
indutores armazenam energia por meio do campo magnético, variando, assim, a corrente 
(ROBERT, 2010). 
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 O rádio comum tem seu funcionamento através das ondas eletromagnéticas de 
diversas frequências emitidas pelas estações de rádio. As ondas emitidas fluem para a 
terra pelo fio de descida, passando por um circuito ressonante, o qual apresenta baixa 
resistência às correntes que possuam frequência de ressonância distintas das suas. As 
frequências de mesma ressonância sofrem elevada resistência da bobina, evitando as 
suas passagens e, consequentemente, tendo que realizar outro caminho: passar pelo 
detector galena e pelos fones (INSTITUTO MONITOR, 2014). Para isso utiliza-se a 
própria energia do fone, sem necessitar de outras fontes energéticas (BARBOSA, 2007). 
 O volume de audição do rádio de Galena é, em geral, baixo, devido à ausência 
de dispositivo que amplifica o sinal no rádio. O volume depende, basicamente, do 
comprimento, espessura e altura em que a antena se encontra. Para tais aspectos, quanto 
maiores forem seus valores, maior será o volume apresentado pelo rádio (BARBOSA, 
2007). 
 Os fones de ouvidos são capazes de, somente, reproduzir em ondas sonoras as 
audiofrequências, necessitando, portanto, segregar as últimas da corrente de alta 
frequência através de um detector. Este dispositivo permitirá a passagem da corrente em 
somente um sentido, transformando a corrente alternada em pulsante. A corrente 
transformada ainda não é capaz de realizar passagem pelos fones de ouvido pela elevada 
impedância dos últimos. Para tanto, é utilizado um capacitor em paralelo com os fones, 
fazendo com que estes sejam percorridos por uma corrente contínua com intensidade 
instável e que ondas sonoras de frequência audível sejam produzidas. Portanto, os 
receptores galena obtêm a energia necessária para a emissão de ondas sonoras dos fones 
através do circuito de antena (INSTITUTO MONITOR, 2014). 
 Quando movemos o cursor ao longo da bobina estamos incluindo ou retirando 
voltas de fio do circuito de sintonia e, com isso, estamos variando o valor da 
combinação de indutância (L) e capacitância (C) desse circuito. Quando esse valor 
muda, varia também a frequência com que as cargas do circuito são capazes de ressoar. 
Isso nos permite selecionar uma onda de radiodifusão de determinada freqüência 
(PINTO, 2014). 
 
4 DESCRIÇÃO QUANTITATIVA TEÓRICA DO EXPERIMENTO 
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5 MATERIAIS E MÉTODOS 
 
5.1 Materiais 
• Base de um material isolante (plástico ou madeira); 
• Fio de cobre esmaltado; 
• Lixa; 
• Um diodo germânico; 
• Percevejos; 
• Dois capacitores de cerâmica: um de 250 pF e outro de 100 pF; 
• Fita adesiva; 
• Fone de ouvido simples (fone de cristal); 
• Cano de PVC com diâmetro de 3 cm e comprimento de 15 cm. 
 
5.2 Métodos 
 Abaixo segue o esquema do rádio de galena confeccionado: 
 
Figura 1 – Rádio de Galena. Fonte: TERRAZZAN (2014). 
 
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5.2.1 Antena (A) 
 A antena deve possuir cerca de um quarto da amplitude do comprimento de onda 
da estação sintonizada, estando a uma altura mínimado chão de cinco metros e deve 
estar presa a um meio isolante. No experimento a ser realizado, a antena será apoiada no 
corrimão da UTFPR e isolada com fita adesiva. 
 
5.2.2 Bobina 
 Na produção da bobina será utilizado o fio de cobre esmaltado enrolando o 
mesmo em volta do cano de PVC dando aproximadamente 100 voltas. As voltas devem 
estar bem encostadas umas nas outras sem se sobreporem. As voltas das extremidades 
(primeira e última) devem ser presas ao tubo utilizando fita adesiva, deixando uma 
sobra de 20 cm de fio para cada extremidade. Posteriormente, cada sobra será lixada o 
suficiente para permitir a passagem de corrente elétrica. 
 Além disso, será lixada também uma faixa de cerca de 1 cm de largura ao longo 
de toda a bobina. Essa faixa raspada permitirá o contato elétrico, variando o número de 
voltas conectadas ao restante do receptor. 
 
5.2.3 Terra 
 A ligação com a terra pode ser estabelecida conectando o fio a um meio 
condutor que está em contato com a Terra. No experimento a ser realizado, será ligado 
em um corrimão de escada. 
 
5.2.4 Capacitor (C1) 
 O Capacitor de 250 pF deve ser colocado em paralelo com a bobina e um de 
seus terminais deve ser ligado à terra em 5 e outro fixo em 3. A extremidade livre do 
ponto 3 deve possuir comprimento suficiente para conseguir percorrer toda a parte 
lixada da bobina. 
 
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5.2.5 Diodo (D) 
 O diodo deve ter um terminal conectado em 3 e outro em 6. 
 
5.2.6 Capacitor (C2) 
 O capacitor C2 de 100 pF deve ter um terminal conectado ao diodo e outro à 
terra. 
 
5.2.7 Fone de Ouvido (F) 
 O fone de ouvido deve ser conectado em paralelo com o capacitor C2 entre os 
pontos 6 e 7. 
 
6 CONCLUSÃO 
 Como não existe amplificação no rádio de Galena, o som é extremamente baixo. 
A qualidade depende fundamentalmente da antena e da potência de irradiação do 
transmissor, portanto quanto mais próximo o transmissor ou quanto maior for a antena, 
melhor será a qualidade do sinal. 
 
REFERÊNCIAS 
BARBOSA, Canuta R. de O.. Rádio Galena - o rádio que fala sem pilha, bateria ou 
tomada. 2007. Disponível em: 
<http://crv.educacao.mg.gov.br/sistema_crv/banco_objetos_crv/%7BEF3221D7-5F3C-
48D4-B54B-DFE01DC6F438%7D_2007%20-
%20DONA%20CANUTA%20ROSA%20DE%20OLIVEIRA%20BARBOSA%20-
%20Ipatinga.pdf>. Acesso em: 12 de out. 2014. 
PINTO, Luciano Porto. RÁDIO GALENA – Era proibido possuir um rádio em casa. 
Disponível em: 
<http://crv.educacao.mg.gov.br/sistema_crv/banco_objetos_crv/%7BEF3221D7-5F3C-
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48D4-B54B-DFE01DC6F438%7D_2007%20-
%20DONA%20CANUTA%20ROSA%20DE%20OLIVEIRA%20BARBOSA%20-
%20Ipatinga.pdf>. Acesso em: 18 de out. 2014. 
ROBERT, Raimundo N. C.. Capacitância e indutância. Notas de aula. 2010. 
Disponível em: 
<http://www.joinville.udesc.br/portal/professores/raimundo/materiais/CELaula7.pdf>. 
Acesso em: 12 de out. 2014. 
SERWAY, Raymond A.; JEWETT JR, John W.. Princípios de Física. Pioneira 
Thomson Learning, 2004 - 669 páginas. 
TERRAZZAN, Eduardo; FIGUEIREDO, Anibal. O laboratório em casa. Disponível 
em: <http://www.cienciamao.usp.br/dados/rec/_olaboratorioemcasaradio-.arquivo.pdf>. 
Acesso em: 18 de out. 2014.