Física 3º ano ensino médio diferença de potencial

Ciências da Natureza e suas
Tecnologias - Física
Ensino Médio, 3° Ano
Diferença de potencial

Curiosamente, os pássaros conseguem pousar sobre fios elétricos,
encapados ou não, sem levar choque. Aparentemente causa
grande espanto quando analisado, pois quando um fio
desencapado é tocado, libera grande descarga elétrica. Com os
pássaros é diferente.
DIFERENÇA DE
POTENCIAL
A distância entre as patas dos
pássaros é bem curta, não é
suficiente para gerar um
potencial elétrico entre dois
pontos (DDP). Logo não se
forma um caminho fechado
para a existência da corrente
elétrica.Image: Birds on a wire/ Paul Anderson/ Creative
Commons
Física, 3° Ano do Ensino Médio

DIFERENÇA DE POTENCIAL
Tensão elétrica ou diferencial de potencial (ddp) é a diferença de
potencial entre dois pontos.
A ddp também pode ser
explicada como a
quantidade de energia
gerada para movimentar
uma carga elétrica. Na
figura ao lado, a bateria é
a fonte geradora de
energia que oferece uma
diferença de potencial
entre seus terminais.

Por exemplo, dois reservatórios que tenham diferentes níveis de água
interligados por uma mangueira apresentam uma diferença de
potencial (ddp).

Se abrirmos
o registro
DIFERENÇA
NO NÍVEL DA
ÁGUA
.

Para termos um
movimento de água, é
necessário um
desnível de água
(pressão).
O mesmo acontece
com os elétrons.
Para que eles se
movimentem, é
necessário termos
uma pressão elétrica.
À pressão exercida sobre os elétrons, chamamos de tensão
elétrica ou d.d.p. (diferença de potencial).
...NÃO HÁ
MAIS
DESNÍVEL.

Diferença de potencial ou Tensão elétrica - É a pressão exercida
sobre os elétrons livres para que estes se movimentem no interior de
um condutor.
Unidade de medida da tensão elétrica:
Símbolo - V
Unidade - VOLTS (V)
Image:BelaNemeth/GNUFreeDocumentation
License

A carga elétrica tem a
propriedade de atração ou
repulsão entre prótons e
elétrons.
Devido à propriedade de
atração e repulsão, quando
oferecemos um potencial
positivo, este tende a atrair os
elétrons, causando um
movimento ordenado deles em
um único sentido e direção.
Deve existir uma diferença de potencial (DDP) em volts (V) para o movimento dos
elétrons.
BATERIA
Movimento desordenado
Movimento ordenado

• Criando polos (positivos e negativos) nos
extremos, a ddp provoca um movimento
ordenado dos elétrons, originando assim uma
corrente elétrica.
A
A

DIFERENÇA DE
POTENCIALNo circuito elétrico, o gerador, no exemplo abaixo é a pilha, a qual oferece
uma ddp que origina uma corrente elétrica, que percorre o circuito, faz
acender a lâmpada e retornar à pilha.
Image: Acmefixer/ GNU Free Documentation License

A ddp é quantidade de energia gerada para movimentar uma carga, portanto,
o gerador necessita liberar energia elétrica para movimentar uma carga
eletrizada.
A fórmula para calcular a ddp a partir desse conceito é:
U = Eel / q ou U = TAB / q
Onde:
•U= Diferença de potencial ou tensão elétrica;
•Eel= Energia elétrica;
•TAB = Trabalho realizado por uma carga do ponto A ao ponto B;
•q= Quantidade de carga eletrizada.
TRABALHO E DIFERENÇA DE POTENCIAL

O trabalho da força elétrica resultante sobre uma carga que não depende da
forma da trajetória e sim dos pontos de partida (A) e de chegada (B).
Para alterar o valor do trabalho, seria necessário variar o valor da carga ou
os pontos de partida e de chegada.
U = VA - VB,
então a fórmula U = TAB / q também
pode ser escrita como
VA - VB = TAB / q
VA – Potencial elétrico em A
VB – Potencial elétrico em B
A
B
b
a

Quando uma carga elétrica é posta em
repouso num ponto A de um campo
elétrico, ela fica sujeita a uma força
elétrica e desloca-se espontanamente.
Neste caso, a força elétrica realiza um
trabalho positivo.
Para haver um trabalho positivo, observando-
se a fórmula TAB = q (VA – VB), percebe-se que:
- Quando q > 0 VA – VB > 0 VA > VB
- Quando q < 0 VA – VB < 0 VA < VB
VA > VB
VA < VB
B A
d
Fel
E
FelA B
d
E

Também é possível calcular a ddp de um circuito tendo as grandezas de
corrente e resistência:
U= I.R
Onde:
•U= ddp ou tensão elétrica;
•I= corrente elétrica;
•R= resistência elétrica.
DIFERENÇA DE
POTENCIAL
V R
I

Se analisarmos, poderemos calcular a ddp também através da potência
elétrica:
U= P/I
Onde:
•P= potência elétrica;
•I= corrente elétrica.
DIFERENÇA DE
POTENCIAL
U
i
Bipolo
POTÊNCIA ELÉTRICA
Pot = U.i

V
kV
MV
GV
nV
µV
mV
Múltiplos e Submúltiplos
Para valores elevados,
utilizamos os múltiplos e para
valores muito baixos, os
submúltiplos.
Para descer um
degrau, caminhe com
a vírgula
3 casas à direita. Para subir um
degrau, caminhe com
a vírgula
3 casas à esquerda.
www.fundacentro.gov.br/.../3_Segur%20Eletricidade%20_.

TRANSFORMAÇÃO DE
UNIDADES
Nome Símbolo Como se relaciona
com o volt
Usando a
notação
científica
Múltiplos quilovolt
megavolt
kV
MV
1kV = 1.000
1MV = 1.000.000 V
1kV = 1x10³ V
1MV = 1x10⁶ V
Submúltiplos milivolt mV 1mV = 0,001V 1mV = 1x 10⁻³ V

TRANSFORMAÇÃO DE UNIDADES
13,8 kV = 13.800 V
34,5 kV = 34.500 V
220 V = 0,22 kV
127 V = 0,127 kV
13,8 quilovolts = 13,8 KV = 13,8 x 10³ V
34,5 quilovolts = 34,5KV = 34,5 x 10³ V
220 volts = 0,22 KV = 0,22 x10³ V
127 volts = 0,127 KV = 0,127 x 10³ V

MEDIÇÃO DA DDP
O voltímetro deve ser ligado em paralelo para fazer a medição.
VOLTÍMETRO – Equipamento utilizado para aferir a ddp em um circuito élétrico.
Image:m PACO/ GNU Free Documentation License

VOLTÍMETRO
A graduação máxima da escala maior que a
tensão medida.
A leitura deve ser a mais próxima possível
do meio da escala.
Ajustar o zero (sempre na ausência de
tensão).
Não mudar a posição de utilização do
aparelho.
Imagem: Oguenther, 5/5/2011/ Public Domain

Considera um circuito elétrico constituído por 1 pilha de 3 Volts, 1 interruptor e
2 lâmpadas de resistências distintas ligadas em série com a pilha.
DIFERENÇA DE
POTENCIAL

Ao medir a d.d.p. aos terminais da pilha, o voltímetro registra 3 Volts
DIFERENÇA DE
POTENCIAL
Instala-se o voltímetro em paralelo à bateria ou às lâmpadas.
A d.d.p. 1.ª lâmpada + d.d.p. 2.ª lâmpada = 2 + 1 = 3 V
V
X X
3V V
X X
3V
V V
2V 1V
POTÊNCIA ELÉTRICA

Considere um circuito elétrico constituído por 1 pilha de 3 Volts, 1 interruptor e 2
lâmpadas ligadas agora em paralelo com a pilha.
DIFERENÇA DE
POTENCIAL

Num circuito em paralelo
como o deste exemplo, a
d.d.p. do ramo principal
é igual à d.d.p. em cada
um dos outros .
Ao medir a d.d.p. na pilha e nas lâmpadas, os resultados foram os
seguintes:
DIFERENÇA DE
POTENCIAL
V
X
3V
3V
X
V
V

A diferença de potencial
entre os extremos de uma
associação em série de dois
resistores de resistências
10Ω e 100 Ω é 220V. Qual é
a diferença de potencial
entre os extremos do resistor
de 10 Ω?
Resposta
U = R.i
Ueq = Req.i
220 = 110.i
i = 220/110
i = 2A
Para o resistor de 10 Ω.
U = R.i
U = 10.2
U = 20A
DIFERENÇA DE
POTENCIAL
220v
10 Ω 100 Ω

Problematização:
Diariamente, acionamos interruptores para acender e apagar lâmpadas.
Você é capaz de explicar este fenômeno fisicamente?
Em grupo, organizem uma explicação científica para ser socializada.
Image: Jorts/ GNU Free Documentation License

Revisão bibliográfica
http://www.infoescola.com/fisica/tensao-eletrica/
www.fundacentro.gov.br/.../3_Segur%20Eletricidade%20_.
www.brasilescola.com/.../por-que-passaros-nao-tomam-choque-fios
CALÇADA, C. S.; SAMPAIO, J. L. Física Clássica – Mecanica, São Paulo:
Atual,1985.
ALVARENGA, B.; MÀXIMO, A. Física - Ensino Médio, São Paulo: Scipione, 2008.
vol. 1.
Sites:

Tabela de Imagens
n° do
slide
direito da imagem como está ao lado da
foto
link do site onde se consegiu a informação Data do
Acesso

2 Birds on a wire/ Paul Anderson/ reative
CommonsAtribuição-Partilha nos Termos da
Mesma Licença 2.0 Genérica
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Birds_on_
a_Wire_-_geograph.org.uk_-_551515.jpg?
uselang=pt-br
21/08/2012
7 Bela Nemeth/ GNU Free Documentation
License
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Circuit1.jp
g
21/08/2012
10 Acmefixer/ GNU Free Documentation
License
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Conventio
nal_Joule_Thief_with_red_LED.jpg
21/08/2012
14 inductiveload/ Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ohm
%27s_Law_with_Voltage_source.svg
21/08/2012
19 PACO/ GNU Free Documentation License http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Volt
%C3%ADmetro.png
21/08/2012
20 Oguenther, 5/5/2011/ Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Millivoltm
eter2-og.jpg
21/08/2012
26 Jorts/ GNU Free Documentation License http://commons.wikimedia.org/wiki/File:FFOE003.j
pg
22/08/2012

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