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1 Atividades Pedagógicas Complementares Professor (a): ALESSANDRO DE FIGUEIREDO VIERMA Componente Curricular: FÍSICA Turma: EJA – FINAL IV A/B Período: SETEMBRO / 2021 Data da entrega: Data da Devolutiva: Nome do estudante: Habilidades e Competências Eixo temático: Economia e Globalização - Compreender manuais de instalação ou de utilização de aparelhos, sistemas tecnológicos de uso comum. - Compreender os significados das redes de 110 V e 220 V, calibre de fios, disjuntores e fios terra para analisar o funcionamento de instalações elétricas domiciliares. - Dimensionar o gasto de energia elétrica de uma residência, compreendendo as grandezas envolvidas nesse consumo. - Dimensionar circuitos elétricos domésticos em função das características das residências. - Propor estratégias e alternativas seguras de economia de energia elétrica doméstica. _______________________________________________________________________________ Lei de Ohm As leis de Ohm permitem calcularmos importantes grandezas físicas, como a tensão, corrente e a resistência elétrica dos mais diversos elementos presentes em um circuito. No entanto, essas leis só podem ser aplicadas a resistências ôhmicas, isTo é, corpos cujas resistências tenham módulo constante. → 1ª lei de Ohm A 1ª lei de Ohm determina que a diferença de potencial entre dois pontos de um resistor é proporcional à corrente elétrica que é estabelecida nele. Além disso, de acordo com essa lei, a razão entre o potencial elétrico e a corrente elétrica é sempre constante para resistores ôhmicos. U – Tensão ou potencial elétrico (V) r – resistência elétrica i – corrente elétrica Na lei mostrada na figura acima, chamamos de U a tensão elétrica ou o potencial elétrico. Essa grandeza é escalar e é medida em Volts. A diferença de potencial elétrico entre dois pontos de um circuito, por sua vez, indica que ali existe uma resistência elétrica. Essa diferença decorre do consumo da energia dos elétrons, uma vez que essas partículas transferem parte de sua energia aos átomos da rede cristalina, quando conduzidos por meios que apresentem resistência à sua condução. O fenômeno que explica tal dissipação de energia é chamado de efeito Joule (conversão de energia elétrica em energia térmica). Quando a corrente elétrica é conduzida em um corpo com resistência elétrica, parte de sua energia é dissipada. A corrente elétrica i mede o fluxo de cargas pelo corpo em Ampères, ou em C/s. A corrente elétrica é diretamente proporcional à resistência elétrica dos corpos: quanto maior a resistência elétrica de um corpo, menor será a corrente elétrica a atravessá-lo. → 2ª lei de Ohm A resistência elétrica R é uma propriedade do corpo que é percorrido por uma corrente elétrica. Essa propriedade depende de fatores geométricos, como o comprimento ou a área transversal do corpo, mas também depende de uma grandeza chamada de resistividade. Tal grandeza relaciona-se exclusivamente ao material do qual um corpo é formado. A lei que relaciona a resistência elétrica a essas grandezas é conhecida como segunda lei de Ohm. A segunda lei de Ohm é mostrada na figura abaixo: R – resistência elétrica (Ω) https://brasilescola.uol.com.br/fisica/potencial-eletrico-v.htm https://brasilescola.uol.com.br/fisica/potencial-eletrico-v.htm https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-sao-resistores.htm https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-corrente-eletrica.htm https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-resistencia-eletrica.htm https://brasilescola.uol.com.br/fisica/efeito-joule.htm https://brasilescola.uol.com.br/fisica/resistividade-eletrica.htm https://brasilescola.uol.com.br/fisica/segunda-lei-ohm.htm https://brasilescola.uol.com.br/fisica/segunda-lei-ohm.htm 2 ρ – resistividade (Ω.m) L – comprimento (m) A – área transversal (m²) Chamamos de resistor ôhmico todo corpo capaz de apresentar resistência elétrica constante para um determinado intervalo de tensões elétricas. O gráfico de tensão em função da corrente elétrica para os resistores ôhmicos é linear. Tomando-se o segmento reto do gráfico, sabe-se que o potencial elétrico entre os terminais de um resistor sofrerá uma variação em seu potencial elétrico que é sempre proporcional à corrente elétrica que o percorre, como mostra a figura abaixo: Analisando o gráfico mostrado acima, vemos que a resistência elétrica pode ser entendida como a inclinação da reta, dada pela tangente do ângulo θ. Como sabemos, a tangente é definida como a razão entre os catetos oposto e adjacente e, portanto, pode ser calculada com a fórmula R = U/i, no caso em que as resistências são ôhmicas. → Cálculo da potência elétrica pela lei de Ohm Por meio da lei de Ohm, é possível determinar a potência elétrica que é dissipada por um resistor. Tal dissipação de energia ocorre em razão do efeito Joule, por isso, ao calcularmos a potência dissipada, estamos determinando a quantidade de energia elétrica que um resistor é capaz de converter em calor, a cada segundo. Existem algumas fórmulas que podem ser usadas para calcular a potência elétrica, confira algumas delas: P – Potência elétrica (W) E – Energia (J) Δt – Intervalo de tempo (s) R – Resistência (Ω) i – Corrente elétrica (A) U – Potencial elétrico (V) Atividades Propostas: 1) O Que é a Primeira Lei de OHM? Cite a Equação. 2) O que é a Segunda lei de OHM? Lei de OHM? Cite a Equação. 3) O que é o Efeito Joule? 4) O que é um resistor ôhmico? 5) O que é a Potência elétrica? Cite a equação. 6) Um resistor ôhmico, de resistência igual a 10 Ω, é atravessado por uma corrente elétrica de 1,0 A. Determine a queda de https://brasilescola.uol.com.br/matematica/seno-cosseno-tangente-angulos.htm https://brasilescola.uol.com.br/fisica/potencia.htm https://brasilescola.uol.com.br/fisica/potencia.htm 3 potencial que uma corrente elétrica sofre ao passar por esse resistor e assinale a alternativa correspondente: a) 5 V b) 25 V c) 15 V d) 20 V e) 10 V 7) Quando atravessado por uma corrente elétrica de 1,5 mA, a diferença de potencial nos terminais de um resistor ôhmico é de 1,5 V. Assinale a alternativa que indica o módulo da resistência elétrica desse resistor: a) 1.10-³ Ω b) 1.10³ Ω c) 1,5.10-3 Ω d) 2,25.103 Ω e) 1 Ω Associação de Resistores Associação de resistores é o circuito elétrico formado por dois ou mais elementos de resistência elétrica ôhmica (constante), ligados em série, paralelo ou ainda, em uma associação mista. Quando ligados em série, os resistores são percorridos pela mesma corrente elétrica, quando em paralelo, o potencial elétrico é igual para os resistores associados. Resistores Resistores são elementos cuja principal finalidade é a geração de calor mediante a passagem de corrente elétrica. A resistência elétrica, por sua vez, diz respeito à característica dos resistores, que faz com que eles ofereçam resistência à movimentação de cargas em seu interior. Quando um resistor apresenta resistência elétrica constante, para quaisquer valores de potencial elétrico que for aplicado entre os seus terminais, dizemos que se trata de um resistor ôhmico. Resistência equivalente Resistência equivalente é um recurso utilizado para simplificar circuitos elétricos formados por associações de resistores, ou até mesmo para obtermos resistências elétricas diferentes daquelas que dispomos. Quando calculamos a resistência equivalente buscamos encontrar qual é a resistência de um único resistor que equivale à resistência do conjunto de resistores. Associação de resistores em série Quando ligados em série, os resistores são percorridos pela mesma corrente elétrica. Na ligação em série, todos os elementos ligados estão conectados no mesmo ramo do circuito, de modo que o terminal de um dos resistores está diretamente ligado ao terminal do próximo resistor. A figura a seguir mostra como é feita uma ligação em série e como essa ligação é representada: Na ligação em série, as resistências somam-se, Na ligação em série, os potenciais elétricos somam- se, Na ligação em série, a corrente elétrica é igual para todos os resistores. A seguir, mostramos a fórmula usada para calcular a resistência equivalente para resistores em série: Associação em paralelo Na associação em paralelo, os resistores encontram-se ligados ao mesmo potencial elétrico, no entanto, a corrente elétrica que atravessa cada resistor pode ser diferente, caso os resistores tenham resistências elétricas diferentes. Na ligação em paralelo, a corrente elétrica divide-se de acordo com a resistência elétrica de cada ramo; Na ligação em paralelo, a resistência equivalente é menor que a menor das resistências; https://brasilescola.uol.com.br/fisica/calculo-resistencia-eletrica.htm https://brasilescola.uol.com.br/fisica/calculo-resistencia-eletrica.htm https://brasilescola.uol.com.br/fisica/corrente-eletrica.htm https://brasilescola.uol.com.br/fisica/potencial-eletrico-v.htm https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-calor.htm https://brasilescola.uol.com.br/fisica/circuitos-eletricos.htm 4 Na ligação em paralelo, todos os resistores encontram-se ligados sob o mesmo potencial elétrico. Para o caso em que se deseja calcular a resistência de somente dois resistores em paralelo, é possível fazê-lo por meio do produto pela soma das resistências individuais. Confira: Associação mista de resistores Na associação mista de resistores, pode haver tanto ligações em série quanto ligações em pa ralelo. Observe a figura a seguir, é possível ver diversos resistores ligados em série, conectados a dois resistores que estão ligados em paralelo entre si: Para solucioná-la, é necessário que se resolva separadamente, os resistores que encontram-se ligados em paralelo e os resistores que encontram-se ligados em série. Quando houver resistores em série fora da ligação em paralelo, é possível resolver a associação em paralelo para, em seguida, somarmos o resultado obtido à resistência dos demais resistores ligados em série; Quando houver resistores ligados em série dentro de uma ligação em paralelo, é necessário que se some as resistências para que, em seguida, realizemos o cálculo da resistência equivalente em paralelo. Referência: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/associacao- resistores.htm Atividades Propostas: 1) O que é uma associação de resistores? 2) Quais são os componentes de um circuito elétrico simples? 3) Cite as características de uma associação de resistores em série. 4) Cite as características de uma associação de resistores em paralelo. 5) Cite as características de uma associação de resistores mista. 6) Quatro resistores ôhmicos de resistências iguais a 10 Ω, 20 Ω, 30 Ω e 40 Ω são ligados em série e depois em paralelo. Os valores obtidos para a resistência equivalente em cada um desses casos, são, respectivamente, iguais a: a) 150 Ω e 36 Ω b) 10 Ω e 92 Ω c) 100 Ω e 4,8 Ω d) 15 Ω e 12 Ω e) 30 Ω e 90 Ω 7) Calcule a resistência equivalente aproximada de uma associação mista em que dois resistores, de 10 Ω e 20 Ω, encontram-se associados em série a outros dois resistores, de 30 Ω e 40 Ω, associados em paralelo. https://brasilescola.uol.com.br/fisica/associacao-resistores.htm https://brasilescola.uol.com.br/fisica/associacao-resistores.htm 5 a) 80 Ω b) 47 Ω c) 33 Ω d) 51 Ω e) 27 Ω O que é potência elétrica? Potência elétrica é a quantidade de energia elétrica que é fornecida a um circuito elétrico a cada segundo ou, ainda, a quantidade de energia que esse circuito converte em outras formas de energia, também a cada segundo. A unidade de medida da potência elétrica, de acordo com o Sistema Internacional de Unidades (SI), é o watt (W), que equivale a joules por segundo (J/s). Fórmulas da potência elétrica Conheça as principais fórmulas utilizadas para o cálculo da potência elétrica: Com as fórmulas acima, é possível resolver a maior parte dos exercícios de eletrodinâmica que envolvem o cálculo da potência. Há também uma fórmula mais geral que pode ser utilizada para determinar o consumo de energia elétrica, por exemplo. Observe: Exercícios resolvidos sobre potência elétrica Questão 1 — (Enem) Quando ocorre um curto- circuito em uma instalação elétrica, como na figura, a resistência elétrica total do circuito diminui muito, estabelecendo-se nele uma corrente muito elevada. O superaquecimento da fiação, devido a esse aumento da corrente elétrica, pode ocasionar incêndios, que seriam evitados instalando-se fusíveis e disjuntores que interrompem essa corrente, quando a mesma atinge um valor acima do especificado nesses dispositivos de proteção. Suponha que um chuveiro instalado em uma rede elétrica de 110 V em uma residência possua três posições de regulagem da temperatura da água. Na posição verão, utiliza 2100 W; na posição primavera, 2400 W; e na posição inverno, 3200 W. Deseja-se que o chuveiro funcione em qualquer uma das três posições de regulagem de temperatura, sem que haja riscos de incêndio. Qual deve ser o valor mínimo adequado do disjuntor a ser utilizado? a) 40 A b) 30 A c) 25 A d) 23 A e) 20 A Questão 2 — (Enem) 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 aquela que são capazes de suportar. O quadro a seguir mostra uma série de fusíveis e os valores de corrente por eles suportados. https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/sistema-internacional-unidades.htm https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/sistema-internacional-unidades.htm https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/sistema-internacional-unidades.htm https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/sistema-internacional-unidades.htm https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/eletrodinamica.htm 6 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: a) azul b) preto c) laranja d) amarelo e) vermelho FONTE: https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/poten cia-eletrica.htm 1) 2) 3) (F. E.EDSON DE QUEIROZ - CE) Dispõe-se de três resistores de resistência 300 ohms cada um. Para se obter uma resistência de 450 ohms, utilizando-se os três resistores, como devemos associá-los? a) Dois em paralelo, ligados em série com o terceiro. b) Os três em paralelo. c) Dois em série, ligados em paralelo com o terceiro. d) Os três em série. e) n.d.a. 4) (UFSM-RS) Analise as afirmações a seguir, referentes a um circuito contendo três resistores de resistências diferentes, associados em paralelo e submetidos a uma certa diferença de potencial, verificando se são verdadeiras ou falsas. 1. A resistência do resistor equivalente é menor do que a menor das resistências dos resistores do conjunto; 2. A corrente elétrica é menor no resistor de maior resistência; 3. A potência elétrica dissipada é maior no resistor de maior resistência. A sequência correta é: a) F, V, F b) V, F, F c) V, V, V d) V, V, F e) F, F, V FONTE: https://exercicios.mundoeducacao.uol.com.br/exerc icios-fisica/exercicios-sobre-associacao- resistores.htm https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/potencia-eletrica.htm https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/potencia-eletrica.htm https://exercicios.mundoeducacao.uol.com.br/exercicios-fisica/exercicios-sobre-associacao-resistores.htm https://exercicios.mundoeducacao.uol.com.br/exercicios-fisica/exercicios-sobre-associacao-resistores.htm https://exercicios.mundoeducacao.uol.com.br/exercicios-fisica/exercicios-sobre-associacao-resistores.htm