Ciências da Natureza e suas Tecnologias - Física · Diferença de potencial ou Tensão elétrica...
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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 MédioDiferença de potencial
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.
Física, 3° Ano do Ensino MédioDiferença de potencial
Por exemplo, dois reservatórios que tenham diferentes níveis de água interligados por uma mangueira apresentam uma diferença de potencial (ddp).
DIFERENÇA DE POTENCIAL
Física, 3° Ano do Ensino MédioDiferença de potencial
Se abrirmoso registro
DIFERENÇA NO NÍVEL DA ÁGUA
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DIFERENÇA DE POTENCIAL
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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.
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DIFERENÇA DE POTENCIAL
Física, 3° Ano do Ensino MédioDiferença de potencial
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)
DIFERENÇA DE POTENCIAL
Imag
e: B
ela
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Física, 3° Ano do Ensino MédioDiferença de potencial
DIFERENÇA DE POTENCIAL
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
Física, 3° Ano do Ensino MédioDiferença de potencial
• Criando polos (positivos e negativos) nos extremos, a ddp provoca um movimento ordenado dos elétrons, originando assim uma corrente elétrica.
DIFERENÇA DE POTENCIAL
A
A
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DIFERENÇA DE POTENCIAL
No 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
Física, 3° Ano do Ensino MédioDiferença de potencial
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
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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 AVB – Potencial elétrico em B
TRABALHO E DIFERENÇA DE POTENCIAL
A
B
b
a
Física, 3° Ano do Ensino MédioDiferença de potencial
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
TRABALHO E DIFERENÇA DE POTENCIAL
VA > VB
VA < VB
B A d
Fel
E
FelA B
d
E
Física, 3° Ano do Ensino MédioDiferença de potencial
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
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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
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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 umdegrau, caminhe com
a vírgula3 casas à direita. Para subir um
degrau, caminhe coma vírgula
3 casas à esquerda.
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Física, 3° Ano do Ensino MédioDiferença de potencial
TRANSFORMAÇÃO DE UNIDADES
Nome Símbolo
Como se relaciona com
o volt
Usando a notação científica
Múltiplos quilovolt
megavolt
kVMV
1kV = 1.0001MV =
1.000.000 V
1kV = 1x10³ V
1MV = 1x10⁶ V
Submúltiplos
milivolt mV 1mV = 0,001V 1mV = 1x 10⁻³ V
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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
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MEDIÇÃO DA DDP
www.fundacentro.gov.br/.../3_Segur%20Eletricidade%20_.
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
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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.
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Imagem: Oguenther, 5/5/2011/ Public Domain
Física, 3° Ano do Ensino MédioDiferença de potencial
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
Física, 3° Ano do Ensino MédioDiferença 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
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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
Física, 3° Ano do Ensino MédioDiferença 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
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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
Física, 3° Ano do Ensino MédioDiferença de potencial
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
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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:
Física, 3° Ano do Ensino MédioDiferença de potencial
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.jpg
21/08/2012
10 Acmefixer/ GNU Free Documentation License
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Conventional_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:Millivoltmeter2-og.jpg
21/08/2012
26 Jorts/ GNU Free Documentation License
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:FFOE003.jpg
22/08/2012