Ficha de trabalho nº7

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Ficha de trabalho nº7

  1. 1. Agrupamento Vertical de Escolas Território Educativo de Coura Escola EB 2,3/S de Paredes de Coura Código 343833 Físico-Química – 9ºano (CEF) Ficha de Trabalho nº 7 Ano Lectivo 2009/2010 O que é um circuito eléctrico Os aparelhos eléctricos só funcionam quando os ligamos convenientemente a uma fonte de energia eléctrica. Durante o seu funcionamento, os aparelhos eléctricos recebem energia eléctrica que transformam noutros tipos de energia. Por isso se chamam receptores de energia eléctrica. Quando se liga convenientemente um receptor a uma fonte de energia eléctrica, diz-se que se estabelece um circuito eléctrico fechado. Vais aprender a instalar circuitos eléctricos simples, usando como fonte de energia uma pilha. Antes, porém, deves atender a algumas informações importantes.  Todos os dispositivos eléctricos têm dois terminais. Nas pilhas, os terminais chamam-se pólos, sendo o pólo positivo assinalado por + e o pólo negativo por - .  Há dispositivos chamados interruptores que permitem ligar e desligar os receptores. Os interruptores também têm dois terminais. Quando o interruptor está aberto, o circuito está interrompido: a corrente eléctrica está desligada. Quando o interruptor está fechado, o circuito não está interrompido: a corrente eléctrica está ligada.  Para ligar entre si os diferentes dispositivos de um circuito usam-se fios de ligação. Por vezes, adaptam-se crocodilos aos extremos dos fios para os prender aos componentes do circuito. Agora já podes instalar devidamente um circuito eléctrico com uma lâmpada: ligas cada um dos terminais da lâmpada a um dos pólos da pilha, através de fios de ligação, intercalando também um interruptor. 1
  2. 2.  Se um dos terminais da lâmpada não está ligado à pilha, se o interruptor não está fechado ou se os dois terminais da lâmpada estão ligados ao mesmo pólo da pilha, a lâmpada não acende, fig.  Quando ligas cada um dos terminais da lâmpada a um dos pólos da pilha, estabeleces um circuito eléctrico fechado - a lâmpada acende, fig. O terminal A da lâmpada, ligado ao pólo positivo da pilha, passa a ser o seu terminal positivo; o terminal B, ligado ao pólo negativo da pilha, é o seu terminal negativo. Um circuito eléctrico fechado é um caminho para a corrente eléctrica. Os físicos atribuíram à corrente eléctrica um sentido. Nos circuitos eléctricos, o sentido convencional da corrente é do pólo positivo da pilha para o pólo negativo.  Quando permutas as ligações entre a pilha e a lâmpada, estás a inverter o sentido da corrente eléctrica no circuito. No entanto, a mudança de sentido não altera o funcionamento da lâmpada.  Se ligares, adequadamente, uma resistência a uma pilha, a resistência aquece. Quando permutas as ligações entre a pilha e a resistência, invertes o sentido da corrente eléctrica, mas o funcionamento da resistência também não é alterado. 2
  3. 3.  Se ligares, adequadamente, um motor a uma pilha, o motor roda num determinado sentido. Quando trocas as ligações entre a pilha e o motor, o sentido da corrente eléctrica muda e o motor passa a rodar em sentido contrário. A mudança do sentido de rotação do motor permite comprovar que há um sentido para a corrente eléctrica. Como se esquematiza um circuito? Para representar circuitos eléctricos podemos recorrer a desenhos. Mas fazer o desenho de um circuito é demorado e o resultado depende da habilidade de cada um. Por isso, os físicos representam os circuitos por meio de esquemas, fazendo corresponder a cada dispositivo eléctrico o seu símbolo. 3
  4. 4. Circuitos eléctricos em série e em paralelo É possível instalar num circuito eléctrico mais do que um receptor. A instalação pode fazer-se de duas maneiras: em série ou em paralelo.  Num circuito com duas lâmpadas em série, uma é ligada a seguir à outra, existindo um só caminho para a corrente eléctrica, fig.  Num circuito com duas lâmpadas em paralelo, cada uma é instalada numa ramificação diferente, existindo, assim, mais do que um caminho para a corrente eléctrica. Há um ponto chamado nó, onde a corrente do ramo principal se divide pelas duas ramificações, e outro nó onde a corrente se junta de novo, fig. 4
  5. 5. V erifica se sabes 5
  6. 6. Corrente eléctrica Sabes o que é a corrente eléctrica? Diz-se que a corrente eléctrica é um movimento orientado de partículas com carga eléctrica. Mas, para perceberes o que isto significa, é necessário recordares o que sabes sobre a constituição da matéria. Corrente eléctrica contínua e alternada  As pilhas são fontes de energia eléctrica ainda hoje muito utilizadas. A primeira pilha eléctrica foi inventada pelo físico italiano Alessandro Volta, no início do século XIX. Este físico verificou que duas lâminas de metais diferentes separadas por uma flanela humedecida numa solução ácida produziam corrente eléctrica e chamou a este conjunto elemento de pilha. Designou ainda as duas lâminas por eléctrodos positivo e negativo; a água salgada, por electrólito. Para produzir corrente eléctrica mais forte, Alessandro Volta empilhou vários destes elementos e chamou ao conjunto uma pilha.  As pilhas actuais, designadas por pilhas secas, são baseadas no elemento de pilha de Volta. 6
  7. 7. As mais vulgares têm na sua constituição uma barra de grafite - o eléctrodo positivo - cercada por uma pasta embebida em solução condutora - o electrólito -, estando este conjunto dentro de um copo de zinco - o eléctrodo negativo. Muitas pilhas são associações em série destes conjuntos. Nas associações de elementos de pilha em série, o eléctrodo positivo de um conjunto está ligado ao eléctrodo negativo de outro conjunto e assim sucessivamente.  Nas pilhas, nas associações de pilhas e nas baterias, os pólos positivo e negativo não mudam. Estas fontes de energia produzem corrente eléctrica que tem sempre o mesmo sentido, pois o movimento das partículas ou corpúsculos com carga eléctrica não muda de sentido. Designa-se por corrente contínua e simboliza-se por DC ou =. Como sabes, convencionou-se que o sentido da corrente eléctrica, nos circuitos, é do pólo positivo da fonte de energia para o pólo negativo. Mas, nos circuitos, há movimento real de electrões no sentido contrário: do pólo negativo para o pólo positivo. O primeiro designa-se habitualmente por sentido convencional da corrente eléctrica e o segundo por sentido real da corrente eléctrica. Outras fontes de energia eléctrica produzem corrente eléctrica que muda periodicamente de sentido, pois o movimento das partículas ou corpúsculos com carga eléctrica ora se dá num sentido, ora no sentido contrário. Esta corrente eléctrica chama-se alternada e simboliza-se por AC ou ~. A corrente eléctrica da rede é alternada e, no nosso país, muda de sentido 50 vezes por segundo. Diz-se que é uma corrente de 50 hertz. Como o número de vezes que um acontecimento se repete é designado por frequência desse acontecimento, 50 Hz é a frequência da nossa corrente alternada. Pode-se reconhecer a corrente eléctrica contínua e alternada através das imagens no ecrã de um osciloscópio. 7
  8. 8. Diferença de Potencial e Intensidade de Corrente Como sabes, a corrente eléctrica é um movimento orientado de partículas com carga eléctrica. Para que essas partículas tenham movimento orientado é necessário fornecer- lhes energia, por isso, nos circuitos eléctricos há sempre uma fonte de energia. Nas fontes de energia vem escrito o valor da sua diferença de potencial. A diferença de potencial de uma fonte de energia relaciona-se com a energia que fornece à unidade de carga eléctrica que atravessa o circuito. Quanto maior for a diferença de potencial da fonte de energia de um circuito, mais energia é fornecida às cargas eléctricas do circuito. A diferença de potencial representa-se por U ou V. É habitual escrever abreviadamente d.d.p. quando nos referimos à diferença de potencial. A Unidade SI desta grandeza é o volt, símbolo V, em homenagem ao físico Alessandro Volta. Também são muito usados os múltiplos quilovolt, kV e megavolt, MV e o submúltiplo milivolt, mV. A diferença de potencial mede-se com aparelhos chamados voltímetros. Também pode medir-se com multímetros ligados na posição adequada para a diferença de potencial. Como se mede a diferença de potencial? 8
  9. 9. Antes de aprenderes a medir diferenças de potencial é necessário que recordes alguns procedimentos a ter em conta quando se utiliza um aparelho de medida: - deves ver qual é o seu alcance, ou seja, o valor máximo que o aparelho pode medir; - se o aparelho é analógico, deves estudar atentamente a escala, para determinares o valor da menor divisão. Exemplificam-se estes procedimentos para a escala indicada na figura. · O alcance do voltímetro é 3 V. · A menor divisão da escala vale 0,1 V, pois: - os valores escritos na escala são 0 V, 1 V, 2 V e 3 V e entre dois destes valores há 10 divisões; - então: se 10 divisões correspondem a 1 V 1 divisão corresponde a xV, sendo x = 0,1 V. · Ainda podes ler por aproximação metade deste valor: 0,05 V. · O valor indicado pelo ponteiro é 1,40 V. Para medir a diferença de potencial de uma fonte de energia estabelece-se um circuito eléctrico fechado entre a fonte e o voltímetro ou o multímetro. A figura seguinte mostra o circuito adequado para medir a diferença de potencial, nos terminais de uma pilha e de duas pilhas em série, com um voltímetro. Como as pilhas produzem corrente contínua, deves: - adequar o voltímetro para corrente contínua; - ligar o terminal negativo do voltímetro ao pólo negativo da pilha e o terminal positivo do voltímetro ao pólo positivo da pilha. Como acabas de verificar, a partir da observação da figura, a diferença de potencial nos terminais da associação de pilhas em série é igual à soma das diferenças de potencial nos terminais de cada pilha. 9
  10. 10. Isto significa que a associação de pilhas em série fornece mais energia a cada carga do circuito eléctrico do que uma só pilha. A diferença de potencial nos terminais de um receptor relaciona-se com a energia eléctrica transformada pelo receptor noutros tipos de energia. Para medir a diferença de potencial nos terminais de um receptor liga-se um voltímetro aos dois terminais sempre em paralelo. A figura mostra o procedimento adequado para medir a diferença de potencial entre os terminais de uma lâmpada num circuito eléctrico fechado. É importante notares que só há diferença de potencial entre dois pontos de um circuito eléctrico fechado quando entre esses pontos está instalado um receptor. Nos terminais de um fio condutor ou de um interruptor a diferença de potencial é zero. É por isso que no circuito da figura, como apenas existe um receptor - a lâmpada - ligado ao gerador - a pilha -, a diferença de potencial nos terminais da lâmpada é igual à diferença de potencial nos terminais da pilha. Podes ficar ainda a saber como se relaciona a diferença de potencial nos terminais de receptores instalados em série e em paralelo. 10
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  12. 12. Intensidade de Corrente A intensidade da corrente é outra grandeza física que caracteriza a corrente eléctrica. Representa-se pela letra I. A intensidade da corrente nos condutores metálicos e na grafite relaciona-se com o número de electrões que passa numa secção recta do circuito por unidade de tempo. Quantos mais electrões passarem na secção recta do circuito por segundo, maior é a intensidade da corrente. Quando, numa secção do circuito, passam 6,28 × 1018 electrões (6 280 000 000 000 000 000 electrões) em cada segundo, diz-se que a intensidade da corrente é de 1 ampere. O ampere, símbolo A, é a unidade de SI de intensidade da corrente. Tem este nome em honra do físico André Ampère. Também são usados o múltiplo quiloampere, kA, e os submúltiplos miliampere, mA e microampere, µA. A intensidade da corrente eléctrica mede-se com aparelhos chamados amperímetros ou com multímetros na posição adequada para medir a intensidade da corrente. Tal como acontece com os voltímetros, quando utilizas um amperímetro, deves: - ter em atenção o alcance do aparelho, pois tem que ser sempre superior ao valor que pretendes medir; - estudar atentamente a sua escala, quando se trata de um modelo analógico, para determinares o valor da menor divisão. 12
  13. 13. Ao contrário do que acontece com os voltímetros, os amperímetros instalam-se nos circuitos eléctricos, sempre em série. Se a corrente é contínua, deves: - adequar o amperímetro para medir corrente contínua =; - ligar o terminal negativo do amperímetro ao pólo negativo da pilha e o terminal positivo do amperímetro ao pólo positivo da pilha. A figura mostra a instalação adequada para medir a intensidade da corrente num circuito com uma lâmpada. 13
  14. 14. 14
  15. 15. Bom Trabalho Profª Paula Noronha 15

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