efeitoJoule-CarlosJunior

Prévia do material em texto

(O movimento, o equilíbrio e a descoberta de leis físicas)
O Efeito Joule
Professor
Carlos Junior
01/06/2019
O Efeito Joule
Um dos efeitos da corrente elétrica é o efeito
térmico, ou seja, ela provoca o aquecimento dos
condutores elétricos pelos quais percorre. Esse
efeito recebe o nome de efeito Joule e
corresponde à transformação de energia elétrica
em energia térmica.
𝑖 =
𝑄
∆𝑡
Carga
Tempo
Coulomb(C)
Segundo(s)
Ampère(A)
Portanto, o efeito Joule, conhecido também
como efeito térmico, é causado pelo choque dos
elétrons livres contra o cristalino do material
nesses condutores.
Logo, ao dispositivo que oferece uma certa
resistência à passagem das cargas, transformando
energia elétrica exclusivamente em calor dar-se o
nome de resistor.
1ª Lei de Ohm
U
i
𝑈1
𝑖1
=
𝑈2
𝑖2
=.................=
𝑈𝑁
𝑖𝑁
= Constante
Resistência 
Elétrica
(R)
𝑅 =
𝑈
𝑖
Volt
Ampere
Ohm(Ω)
𝑈 = 𝑅. 𝑖
Todos nós já nos deparamos com materiais que
utilizam a energia elétrica para funcionar. Muitos
deles transformam parte da energia recebida em
outras formas de energia.
Por exemplo, quando ligamos uma lâmpada
incandescente, aquelas de filamento, um brilho
muito forte é liberado por elas. Esse brilho nada
mais é do que uma parte da energia elétrica sendo
transformada em energia luminosa.
A Potência e o Consumo de Energia dos Aparelhos
𝑃𝑜𝑡 =
𝜏
∆𝑡
, 𝑠𝑒𝑛𝑑𝑜 𝜏 = 𝑄. 𝑈 → 𝑃𝑜𝑡 =
𝑄. 𝑈
∆𝑡
i
Pot = U.i
*Volt.Ampère Watts
𝐸𝑒𝑙é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 = 𝑃𝑜𝑡. ∆𝑡
Watts Segundo
Joule
1𝐾𝑊. ℎ 1.103W.3600s 3,6. 106W.s(Joule)
Já a energia transformada em térmica, ao fim de 
um intervalo de tempo ∆𝑡, será dada por:
Como ocorre a mudança de temperatura no chuveiro elétrico?
𝑃𝑜𝑡 =
𝑈2
𝑅
Inverno 𝑈 = 𝑅. 𝑖
Mais 
Choques
Aquece 
Mais
constante
constante
𝑃𝑜𝑡 =
𝑈2
𝑅
Verão 𝑈 = 𝑅. 𝑖
Menos 
Choques
Aquece 
Menos
constante
constante
01.Observe a tabela seguinte. Ela traz especificações
técnicas constantes no manual de instruções fornecido pelo
fabricante de uma torneira elétrica.
Considerando que o modelo de maior potência da versão
220 V da torneira suprema foi inadvertidamente conectada
a uma rede com tensão nominal de 127 V, e que o aparelho
está configurado para trabalhar em sua máxima potência.
Qual o valor aproximado da potência ao ligar a torneira?
Vamos usar os valores nominais na posição de maior
potência com DDP de 220V para calcular a resistência nessa
posição:
𝑃𝑜𝑡 =
𝑈2
𝑅
5500 =
2202
𝑅
𝑅=8,8Ω
Como a resistência R é um valor constante para a referida
posição do chuveiro, podemos calcular a potência do
chuveiro para a nova DDP:
𝑃𝑜𝑡´ =
𝑈2
𝑅
𝑃𝑜𝑡´ =
1272
8,8
𝑃𝑜𝑡´ ≅1830W
a) 1.830 W
b) 2.800 W
c) 3.200 W
d) 4.030 W
e) 5.500 W
02.O chuveiro elétrico é um dispositivo capaz de transformar
energia elétrica em energia térmica, o que possibilita a
elevação da temperatura da água. Um chuveiro projetado
para funcionar em 110 V pode ser adaptado para funcionar
em 220 V, de modo a manter inalterada sua potência.
Uma das maneiras de fazer essa adaptação é trocar a
resistência do chuveiro por outra, de mesmo material e com
o(a)
𝑃𝑜𝑡 =
𝑈2
𝑅
𝑃𝑜𝑡110𝑉 = 𝑃𝑜𝑡220𝑉
1102
𝑅110
= 
2202
𝑅220
𝑅220=4𝑅110
𝑅 = 𝜌
𝐿
𝐴
𝜌
𝐿220
𝐴220
=4. 𝜌
𝐿110
𝐴110
𝐿220
𝐴220
=4. 
𝐿110
𝐴110
I → 𝐴220 = 𝐴110
𝐿220
𝐴220
=4. 
𝐿110
𝐴110
𝐿220 = 4. 𝐿110
II → 𝐿220 = 𝐿110
𝐿220
𝐴220
=4. 
𝐿110
𝐴110
𝐴220 = 
𝐴110
4
a) dobro do comprimento do fio.
b) metade do comprimento do fio.
c) metade da área da seção reta do fio.
d) quádruplo da área da seção reta do fio.
e) quarta parte da área da seção reta do fio.
03.Um eletricista tem uma tarefa para resolver: precisa
instalar três lâmpadas, cujas especificações são 60W e
110V, em uma residência onde a tensão é 220V.
Analisando os elementos da figura, é correto concluir que,
no esquema
a) 1, todas as lâmpadas queimarão.
b) 2, duas lâmpadas queimarão, e a outra terá seu brilho
diminuído.
c) 3, todas as lâmpadas terão seu brilho diminuído.
d) 1, só uma das lâmpadas queimará, e as outras não
acenderão.
e) 2, duas lâmpadas exibirão brilho normal.
04.Considere a seguinte situação hipotética: ao preparar o
palco para a apresentação de uma peça de teatro, o
iluminador deveria colocar três atores sob luzes que tinham
igual brilho e os demais, sob luzes de menor brilho. O
iluminador determinou, então, aos técnicos, que instalassem
no palco oito lâmpadas incandescentes com a mesma
especificação (L1 a L8), interligadas em um circuito com uma
bateria, conforme mostra a figura.
Nessa situação, quais são as três lâmpadas que acendem
com o mesmo brilho por apresentarem igual valor de
corrente fluindo nelas, sob as quais devem se posicionar os
três atores?
Série(2R)
Série(2R)
Paralelo 
2R/2 = R
Série(2R)
Série(2R)
i
i/2
i/2
i
i/2
i/2
i/4
i/4
a) L1, L2 e L3.
b) L2, L3 e L4.
c) L2, L5 e L7.
d) L4, L5 e L6.
e) L4, L7 e L8.
05.Todo carro possui uma caixa de fusíveis, que são
utilizados para proteção dos circuitos elétricos. Os fusíveis
são constituídos de um material de baixo ponto de fusão,
como o estanho, por exemplo, e se fundem quando
percorridos por uma corrente elétrica igual ou maior do que
aquele que são capazes de suportar. O quadro a seguir
mostra uma série de fusíveis e os valores de corrente por
eles suportados.
Um farol usa uma lâmpada de gás halogênio de 55 W de
potência que opera com 36 V. Os dois faróis são ligados
separadamente, com um fusível para cada um, mas, após um
mau funcionamento, o motorista passou a conectá-los em
paralelo, usando apenas um fusível. Dessa forma, admitindo-
se que a fiação suporte a carga dos dois faróis, o menor valor
de fusível adequado para proteção desse novo circuito é o
.
𝑃𝑜𝑡 = 𝑈. 𝑖 55+55=36.i i=110/36
i=3,055A
A) azul.
B) preto.
C) laranja.
D) amarelo.
E) vermelho.
06.Uma estudante que ingressou na faculdade e,
pela primeira vez, está morando longe de sua família, recebe
sua primeira conta de luz:
Se essa estudante comprar um secador de cabelos que
consome 1000W de potência e considerando que ela e sua 3
amigas utilizem esse aparelho por 15 minutos cada uma
durante 20 dias no mês, qual será o acréscimo em reais
na sua conta mensal?
A) 10,00
B) 12,50
C) 13,00
D) 13,50
E) 14,00
Valor do KWh = 162,5/260=R$0,625
Energia consumida pelo secador = Pot x tempo
E=1000.4.20.15/60= 20KWh
Valor em reais = 20.0,625=R$12,50
A) 10,00
B) 12,50
C) 13,00
D) 13,50
E) 14,00
09. As pilhas e baterias são classificadas pela Associação
Brasileira de Normas Técnicas - ABNT - como lixo perigoso.
Agressivas ao meio ambiente e de difícil reciclagem,
apresentam em suas composições substâncias tóxicas como
chumbo, cádmio e mercúrio, que podem contaminar o solo
e a água. Você já deve ter observado a existência de pilhas e
baterias de diversos tamanhos que fornecem a mesma
voltagem.
O tamanho da pilha ou da bateria está diretamente
relacionado com a intensidade
a) da força elétrica no processo de indução.
b) da força de interação entre cargas elétricas.
c) da carga elétrica no interior do campo elétrico.
d) do campo elétrico criado por um corpo eletrizado.
e) de corrente elétrica que ela deve fornecer a um
circuito.