Física

Aluno

CCaaddeerrnnoo ddee AAttiivviiddaaddeess

PPeeddaaggóóggiiccaass ddee

AApprreennddiizzaaggeemm

AAuuttoorrrreegguullaaddaa -- 0011 33ªª SSéérriiee || 11ºº BBiimmeessttrree

Disciplina Curso Bimestre Série

Física Ensino Médio 1° 3ª

Habilidades Associadas

1. Identificar fenômenos e grandezas elétricas, estabelecer relações, identificar regularidades, invariantes e transformações.

2. Compreender eletricidade como uma forma de energia.

3. Compreender os conceitos de corrente, resistência e diferença de potencial elétrico.

2

A Secretaria de Estado de Educação elaborou o presente material com o intuito de estimular o

envolvimento do estudante com situações concretas e contextualizadas de pesquisa, aprendizagem

colaborativa e construções coletivas entre os próprios estudantes e respectivos tutores – docentes

preparados para incentivar o desenvolvimento da autonomia do alunado.

A proposta de desenvolver atividades pedagógicas de aprendizagem autorregulada é mais uma

estratégia para se contribuir para a formação de cidadãos do século XXI, capazes de explorar suas

competências cognitivas e não cognitivas. Assim, estimula-se a busca do conhecimento de forma

autônoma, por meio dos diversos recursos bibliográficos e tecnológicos, de modo a encontrar soluções

para desafios da contemporaneidade, na vida pessoal e profissional.

Estas atividades pedagógicas autorreguladas propiciam aos alunos o desenvolvimento das

habilidades e competências nucleares previstas no currículo mínimo, por meio de atividades

roteirizadas. Nesse contexto, o tutor será visto enquanto um mediador, um auxiliar. A aprendizagem é

efetivada na medida em que cada aluno autorregula sua aprendizagem.

Destarte, as atividades pedagógicas pautadas no princípio da autorregulação objetivam,

também, equipar os alunos, ajudá-los a desenvolver o seu conjunto de ferramentas mentais, ajudando-o

a tomar consciência dos processos e procedimentos de aprendizagem que ele pode colocar em prática.

Ao desenvolver as suas capacidades de auto-observação e autoanálise, ele passa a ter maior

domínio daquilo que faz. Desse modo, partindo do que o aluno já domina, será possível contribuir para

o desenvolvimento de suas potencialidades originais e, assim, dominar plenamente todas as

ferramentas da autorregulação.

Por meio desse processo de aprendizagem pautada no princípio da autorregulação, contribui-se

para o desenvolvimento de habilidades e competências fundamentais para o aprender-a-aprender, o

aprender-a-conhecer, o aprender-a-fazer, o aprender-a-conviver e o aprender-a-ser.

A elaboração destas atividades foi conduzida pela Diretoria de Articulação Curricular, da

Superintendência Pedagógica desta SEEDUC, em conjunto com uma equipe de professores da rede

estadual. Este documento encontra-se disponível em nosso site www.conexaoprofessor.rj.gov.br, a fim

de que os professores de nossa rede também possam utilizá-lo como contribuição e complementação às

suas aulas.

Estamos à disposição através do e-mail curriculominimo@educacao.rj.gov.br para quaisquer

esclarecimentos necessários e críticas construtivas que contribuam com a elaboração deste material.

Secretaria de Estado de Educação

Apresentação

3

Caro aluno,

Neste caderno você encontrará atividades diretamente relacionadas a algumas

habilidades e competências do 1° Bimestre do Currículo Mínimo de Física da 3ª Série do

Ensino Médio. Estas atividades correspondem aos estudos durante o período de um

mês.

A nossa proposta é que você, Aluno, desenvolva estas Atividades de forma

autônoma, com o suporte pedagógico eventual de um professor, que mediará as trocas

de conhecimentos, reflexões, dúvidas e questionamentos que venham a surgir no

percurso. Esta é uma ótima oportunidade para você desenvolver a disciplina e

independência indispensáveis ao sucesso na vida pessoal e profissional no mundo do

conhecimento do século XXI.

Neste Caderno de Atividades, vamos aprender como funcionam os aparelhos

elétricos! Na primeira parte, você vai reconhecer um circuito elétrico simples e

conhecer as grandezas físicas associadas a eles. Na segunda, trataremos do consumo de

energia elétrica e entender que esse consumo depende da potência e do tempo de

funcionamento dos aparelhos elétricos. Na terceira parte, você verá que os circuitos

elétricos podem ser formados por várias resistências elétricas associadas em série e/ou

em paralelo (ou misto). Acima de tudo, você entenderá como estes assuntos estão

relacionados à nossa vida.

Este documento apresenta 3 (três) Aulas. As aulas podem ser compostas por

uma explicação base, para que você seja capaz de compreender as principais ideias

relacionadas às habilidades e competências principais do bimestre em questão, e

atividades respectivas. Leia o texto e, em seguida, resolva as Atividades propostas. As

Atividades são referentes a dois tempos de aulas. Para reforçar a aprendizagem,

propõe-se, ainda, uma pesquisa e uma avaliação sobre o assunto.

Um abraço e bom trabalho!

Equipe de Elaboração

4

Introdução ............................................................................................... 03

Aula 01: Tensão, corrente, potência e resistência elétrica......................

Aula 02: Consumo de energia elétrica.....................................................

Aula 03: Associação de resistores ……………………………........................…..

Avaliação ..................................................................................................

Pesquisa ...................................................................................................

05

12

16

24

26

Referências .............................................................................................. 28

Sumário

5

Caro aluno, você já pensou que estamos cercados por uma variedade de coisas

que funcionam com eletricidade? Se fizermos uma lista de aparelhos elétricos e

pensarmos no que eles produzem quando funcionam veremos que alguns têm a

função de aquecer. Esses aparelhos possuem um pedaço de fio na forma de espiral

chamado de resistor que esquentam durante o funcionamento. Esses aparelhos são

chamados de resistivos. Eles transformam a energia elétrica em energia térmica. São

exemplos: secador de cabelo, torradeiras, chuveiros etc.

Outros aparelhos têm a função de produzir algum tipo de movimento. Eles são

chamados de motores elétricos, e transformam a energia elétrica em energia

mecânica. São os casos dos ventiladores, batedeiras, furadeiras etc.

Para funcionarem, os aparelhos precisam ser abastecidos com energia elétrica

por alguma fonte de energia, como uma pilha, uma bateria, um dínamo etc.

Há ainda aparelhos ligados à comunicação e armazenamentos de

informações, como o telefone, a televisão, o microfone, o computador, o pen drive

etc. Estes como outros aparelhos possuem componentes elétricos e eletrônicos (fios,

chaves, ímãs, diodos, transistores, resistores etc).

Como você pode ver, para fazer um aparelho elétrico funcionar é preciso uma

série de elementos que juntos formam um circuito elétrico. Na maioria das vezes esse

circuito é constituído pelo aparelho elétrico, uma fonte de energia, fios de ligação e

um interruptor.

Aula 1: Tensão, corrente, potência e resistência elétrica

Fonte: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=22284

6

Nos aparelhos elétricos o interruptor é o botão de liga-desliga, mas no caso de

um circuito elétrico residencial ele pode ser um disjuntor, uma tomada, um plugue, um

soquete de lâmpada. A função do interruptor é permitir ou não a passagem da energia

elétrica que sai da fonte e vai até o aparelho elétrico. O caminho feito pela energia

elétrica é limitado pelos fios de ligação. O fio de ligação é feito de metal, como o

cobre, por exemplo, e é revestido por uma capa plástica. É através do metal que a

energia flui. A capa plástica funciona como um material isolante, que nos protege de

um choque elétrico. Dizemos que o circuito está fechado quando a energia elétrica é

utilizada e há passagem de corrente elétrica.

Os aparelhos de informação e comunicação acionam outros elementos para

fecharem o circuito. Quando ligamos um rádio, o seu circuito interno (fonte de

energia, fios de ligação e alto falante) é fechado, mas às vezes a estação não está

sintonizada. Nesse caso é necessário o uso de antenas. Então, a antena do rádio deve-

se comunicar com a antena da estação. Para a comunicação entre aparelhos celulares,

GPS e computadores é preciso, além de fios de ligação e antenas, a utilização de

satélites artificiais.

Fonte: http://www.cachoeirinhars.com.br/anunciantes_pgs/internet_via_radio.htm

Devemos tomar cuidado para o nosso corpo não fazer parte de um circuito

elétrico. Isso acontece quando tomamos um choque elétrico.

7

Fonte: http://www.copel.com

Um dos choques mais comuns acontece quando mexemos com um chuveiro

elétrico que não foi “aterrado”. A corrente elétrica entra pela mão e percorre parte do

nosso corpo até o pé. O fio terra conduz a corrente elétrica para terra, porque a

condutividade elétrica se torna melhor no fio que no corpo humano.

Fonte:http://www.cec.com.br/dicas-construcao-ligacao-de-chuveiro-e-da ducha?id=195

TENSÃO ELÉTRICA OU VOLTAGEM (U):

Quando compramos um aparelho elétrico observamos algumas informações.

Essas informações vêm acompanhadas por números, letras, palavras e sinais. Por

exemplo, em alguns aparelhos vem escrito 127V, outros vêm escrito voltagem 127V, já

em outros essa informação aparece como tensão elétrica de 127V. Trata-se da mesma

informação, da mesma grandeza física. Essa informação indica a tensão a que o

aparelho deve ser submetido para funcionar bem.

Você já comprou uma lâmpada de 100W e depois de colocá-la em sua casa

percebeu que ela não brilhava tanto quanto a outra que queimou? O que pode ter

acontecido é que a lâmpada deveria ser de 110W – 220V. Se a rede elétrica da sua

8

residência é de 110V, então, a lâmpada não funcionou bem com uma voltagem menor.

Já uma lâmpada de 100W – 110V queimaria se fosse submetida a uma tensão de 220V.

A tensão elétrica ou voltagem é indicada pela letra U e medida em Volt (V), em

homenagem a Alessandro Volta, o cientista que inventou a pilha.

CORRENTE ELÉTRICA (I) E POTÊNCIA ELÉTRICA (P):

Agora pense numa situação em que você dispõe de duas lâmpadas que são

submetidas à mesma tensão, mas que não iluminam da mesma maneira. Isso é

possível? Sim, se essas lâmpadas têm potências diferentes. Uma lâmpada de 100W

requer uma corrente elétrica maior que uma lâmpada de 60W, por exemplo. Por isso,

uma lâmpada de 100W apresenta uma luminosidade maior que a de 60W.

A potência indica o consumo de energia elétrica do aparelho em cada unidade

de tempo de seu funcionamento. Em outras palavras, ela indica a quantidade de

energia elétrica que está sendo transformada em outra forma de energia num certo

intervalo de tempo. Por exemplo, uma lâmpada de 60W consome 60 Joules de energia

elétrica por segundo para funcionar. A potência elétrica é indicada pela letra (P) e é

medida em Watt (W), em homenagem a James Watt, pelas suas contribuições para o

desenvolvimento do motor a vapor.

Podemos então concluir que a corrente elétrica é uma grandeza que depende

da potência do aparelho e da tensão em que ele é colocado para funcionar.

É difícil de entender? Vamos tentar esclarecer melhor. Suponha que você

queira saber quanto de corrente elétrica atravessa uma lâmpada de 60W que está

submetida a uma tensão elétrica de 110V. Bastaria dividir 60 por 110, que daria 0,54 A,

aproximadamente.

Então, para calcular a intensidade da corrente elétrica (i) deve-se dividir a

potência (P) pela tensão elétrica (U), tal como mostra a expressão matemática:

i = P U

9

Veja que a corrente elétrica é indicada pela letra i e é medida em Ampères (A),

em homenagem a André-Marie Ampère. Existem dois tipos de corrente elétrica: a

contínua que é fornecida por pilhas e baterias e a corrente alternada, que é fornecida

pelas usinas elétricas para as casas, indústrias etc.

A passagem da corrente elétrica sempre provoca aquecimento nos fios de

ligação. Como medida de segurança para as instalações elétricas, colocamos fusíveis

ou disjuntores. Quando o valor da corrente elétrica ultrapassa o especificado por esses

dispositivos, eles automaticamente interrompem a passagem da corrente, deixando o

circuito aberto e deixando os aparelhos associados sem funcionar.

RESISTÊNCIA ELÉTRICA (R):

Já falamos que os aparelhos resistivos têm um fio chamado de resistor e que

ele aquece durante o funcionamento. Esse fio limita a intensidade da corrente no

circuito. Dependendo do tipo do material a ser usado como resistor, deve-se levar em

conta a temperatura que ele deverá atingir para não derreter. A capacidade que o

resistor tem para resistir à corrente elétrica depende do tipo do material e das

dimensões físicas (comprimento e espessura) do fio. Essa capacidade é chamada de

resistência elétrica. O valor da resistência elétrica diz se o material é bom ou mau

condutor elétrico. Se a resistência elétrica é alta, o resistor é mau condutor elétrico.

Se a resistência é baixa, o resistor é bom condutor elétrico.

V

P

10

Como será a “resistência” de chuveiro elétrico? Quando o chuveiro está com a

chave no inverno a corrente elétrica percorre um trecho pequeno do fio resistor (AB).

Quando a chave está no verão a corrente percorre um trecho maior do fio resistor(BC).

Fonte: http://cienciacompartilhada.blogspot.com.br/2013/02/como-trocar-resistencia-de-chuveiro.html

Dizemos que quanto menor for o comprimento do fio, menor é a resistência

elétrica e, portanto, maior é a intensidade da corrente elétrica. Isso corresponde à

posição inverno. Então, o fio fica mais quente , isto é, a temperatura do resistor

aumenta e, consequentemente, mais quente ficará a água. Esse efeito térmico da

corrente elétrica é conhecido como Efeito Joule.

É importante dizer que a resistência elétrica pode ser diferente quando o

resistor está em funcionamento, porque a temperatura muda bastante seu valor

quando a corrente elétrica passa pelo resistor. Uma lâmpada de filamento de

tungstênio (40W – 110V) ligada tem a sua resistência elétrica aumentada

aproximadamente em 10 vezes mais que quando ela está desligada.

Para calcular a resistência elétrica de um resistor em funcionamento, você

precisaria dividir a tensão elétrica pela corrente elétrica. Por exemplo, considere um

chuveiro submetido à tensão de 220V e a uma corrente 20 A. A resistência elétrica

desse resistor seria de 11 Ω, porque 220 dividido por 20 resulta em 11 Ω.

A fórmula que permite o cálculo da resistência em funcionamento é:

R = U I

11

Ela é conhecida como Primeira Lei de Ohm. A unidade de medida da resistência

elétrica é o Ohm (Ω), em homenagem ao cientista George Simon Ohm, pelos seus

trabalhos com metais que tinham resistência elétrica constante.

1. Classifique os aparelhos abaixo em: resistivo, motor elétrico e fonte de energia. Em

seguida, indique a principal transformação de energia que ocorre no funcionamento

deles:

a) Torradeira

b) Lâmpada

c) Bateria

d) Pilha

d) Liquidificador

e) Secador de cabelo

f) furadeira

2. Submetido a uma tensão de 220V, um aparelho resistivo consome uma potência de

100W. Calcule a corrente elétrica do aparelho:

3. Para secar o cabelo, uma cabeleireira dispõe de dois secadores elétricos: um de

1200W – 110V e outro de 800W – 110W. Discuta as vantagens em se utilizar um ou

outro:

Atividade 1

12

4. Preencha o quadro a seguir, utilizando as palavras menor ou maior, para

relacionar as grandezas físicas em cada situação:

Chuveiro potência comprimento corrente resistência temperatura

Inverno

Verão

5. Um condutor é atravessado por uma corrente de 2 A quando a tensão em seus

terminais vale 110V. Quanto mede a resistência do condutor?

Caro aluno, você já gastou alguns minutos a mais tomando um banho quente e

sua mãe ou pai brigou com você por conta disso? Ou por esquecimento já deixou a

lâmpada de um cômodo acesa? Você sabe que o acesso e a utilização de eletricidade

geram custos, seja na hora de comprar pilhas ou baterias, seja na hora de pagar a

“conta de luz”. Para ajudá-lo a entender que seus pais têm razão, vamos aprender

como se calcula a energia elétrica consumida em nossas casas.

Fonte: http://www.canalkids.com.br/meioambiente/cuidandodoplaneta/dicas.htm

Aula 2: Consumo de energia elétrica

13

CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA:

Quando você examina uma “conta de luz” é fácil localizar a quantidade de

energia elétrica consumida por sua casa. Esse valor vem acompanhado pela unidade

kWh, que significa quilowatt-hora. O quilo quer dizer 1000 vezes, é o mesmo quilo

utilizado nas unidades quilômetro e quilograma. O termo watt-hora é a unidade de

medida da energia elétrica, que é obtida através da multiplicação entre a potência do

aparelho (Watt) e o tempo de funcionamento do aparelho (hora).

Suponha que você precise calcular a energia elétrica consumida por uma

lâmpada incandescente de 100W que ficou ligada por um dia inteiro. Você faria assim:

100 x 24 = 2400 Wh (2400 Watt-hora)

Para que a medida da energia elétrica seja escrita em kWh, ainda é preciso

dividir o valor por 1000! Logo, o valor seria escrito assim:

2400: 1000 = 2,4 kWh (2,4 quilowatts-hora)

Você pode pensar que este valor é pequeno, mas considerando que o custo

indicado na conta representa o somatório do produto da potência de cada aparelho

elétricos pelo tempo de funcionamento deles no período de 1 mês, esse valor

aumenta bastante!

Se essa lâmpada não fosse desligada no período de um mês (30 dias), a energia

elétrica consumida por ela nesse período seria de 72 kWh! Por quê? Veja:

2, 4 x 30 = 72 kWh / mês (72 quilowatt-hora por mês)

Ok! Você deve estar pensando: será que essa quantidade de energia elétrica

custa caro? Se você considerar que na cidade do Rio de Janeiro o valor de 1 kWh é de

R$ 0,44, já incluído os impostos, então o custo dessa lâmpada seria de R$ 31, 68! Veja

o cálculo: 72 x 0,44 = 31, 68 reais (31 reais e 68 centavos por mês)

Então, seus pais não têm razão em brigar contigo quando você esquece a

lâmpada do quarto acesa?

Hoje nossas casas são equipadas com uma série de aparelhos elétricos e

eletrônicos que mesmo não funcionando estão em modo de espera, chamado de

“stand by”. Geladeiras, Tvs, DVDs, micro-ondas, rádios etc por estarem ligados em

tomadas acabam desperdiçando cerca de 15% do total do consumo de energia elétrica

por mês.

14

Fonte: http://canalazultv.ig.com.br

Resumindo, a quantidade de energia elétrica que você consume depende: da

potência dos aparelhos e do tempo de funcionamento. Esses dois fatores são

igualmente importantes! Um aparelho de baixa potência, mas que funciona durante

muito tempo diariamente pode gastar tanto ou mais energia elétrica que outro

aparelho de maior potência que funciona durante pouco tempo. Além disso, se você

quiser saber o custo desse consumo é preciso conhecer o valor de 1kWh da sua cidade

e multiplicá-lo pela quantidade de energia elétrica consumida no mês!

Acompanhe os exercícios resolvidos para esclarecer algumas dúvidas:

1) Uma residência pagou R$ 98,28 pelo consumo de 234 kWh. Qual o valor médio

pago por cada kWh nessa cidade?

98, 28 : 234 = 0,42 centavos de real

Resposta: Cada 1 kWh custa R$0,42.

2) Um ferro elétrico tem potência de 900 W. Uma dona de casa passa as roupas da

família uma vez por semana e gasta em média 3 horas por vez. Considere que 1kWh de

energia custe R$ 0,44 e que um mês tem 4 semanas, quanto essa dona de casa gasta

por mês para passar suas roupas?

Potência do aparelho= 900W

Tempo de funcionamento = 3 horas x 4 semanas = 12 horas por mês

Energia = potência x tempo

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Energia = 900 x 12 = 10800Wh : 1000 = 10,8 kWh (energia elétrica consumida por

mês)

Custo total = energia consumida por mês x custo de 1 kWh

Custo total = 10,8 x 0,44 = 4,752 reais

Resposta: Ela gasta R$ 4,75 por mês. Observe que a nossa moeda não admite mais

que dois dígitos como centavos!

1. Uma residência pagou R$ 111,11 pelo consumo de 271 kWh. Qual o valor médio

pago por cada kWh nessa cidade?

2. Considere uma bomba de água com potência média de 370 W que é ligada por 2

horas todos os dias do mês (30 dias). Supondo que o custo de 1kWh de energia elétrica

seja de R$0,40, responda:

a) Quanto de energia elétrica essa bomba consome por mês?

b) Qual é o gasto mensal dessa bomba de água?

Atividade 2

16

3. Um chuveiro de 4500W/110V é usado 20 horas por mês, enquanto um ar

condicionado de 1100W/110V é usado 80 horas no mesmo período. Qual dos dois

consome mais energia elétrica?

Você já parou para pensar se as lâmpadas de uma árvore de Natal são ligadas

da mesma maneira como as lâmpadas da nossa casa?

Na instalação elétrica de uma residência percebemos que há uma série de

aparelhos ligados ao circuito além das lâmpadas e que essas ligações são

independentes. Se uma lâmpada da cozinha queimar ou for desligada isso não

interfere no funcionamento das outras lâmpadas e aparelhos da casa. Nessa situação,

esses aparelhos estão ligados em paralelos.

Outra maneira de ligar os aparelhos elétricos é chamada de ligação em série.

Nesse caso, se uma lâmpada ou um aparelho for desligado, retirado ou mesmo se

quebrar, o circuito fica aberto. Isso não quer dizer que os aparelhos e lâmpadas são

danificados por isso, somente não há mais a passagem da corrente elétrica. Esse é o

tipo de ligação que acontece nas lâmpadas de árvores de Natal e em alguns circuitos

internos de rádio e TV.

ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES EM SÉRIE:

Numa associação em série, as lâmpadas têm um brilho menor que numa

associação em paralelo. Isso significa que a corrente elétrica no circuito é menor. O

brilho das lâmpadas é menor porque a tensão em cada lâmpada é uma parte da tensão

total fornecida pela fonte de energia. Se as lâmpadas forem iguais, a tensão em cada

Aula 3: Associação de resistores

17

lâmpada é 1/3 da tensão total, e todas as lâmpadas têm o mesmo brilho. A corrente

elétrica em cada lâmpada é igual.

Fonte: http://www.10emtudo.com.br/aula/ensino/resistores_em_serie_e_paralelo/

Se mais lâmpadas forem incluídas ao circuito, você perceberá que as lâmpadas

terão brilho ainda menor, porque a corrente elétrica diminuirá mais. Pensando assim,

dá para entender que a resistência elétrica do circuito aumenta à medida que mais

lâmpadas são incluídas ao circuito.

Se pudéssemos substituir todas elas por uma única lâmpada que estabelecesse

no circuito a mesma corrente que as outras juntas, seria necessário escolher uma

lâmpada com resistência elétrica equivalente, cujo valor seria igual ao somatório das

resistências unitárias das outras lâmpadas.

Por exemplo, se três lâmpadas iguais de 40W – 110V são associadas em série e

estão em funcionamento, o valor da resistência elétrica de cada uma é de

aproximadamente 302,5Ω. Então, ao substituir as três lâmpadas por uma equivalente

que estabeleça a mesma corrente elétrica das demais, essa lâmpada precisaria ter

resistência elétrica equivalente de 907,5Ω! Esse valor é o triplo de 302,5Ω.

Se as lâmpadas fossem diferentes, bastaria conhecer a resistência elétrica de

cada uma e somá-las para se obter a medida da resistência equivalente. Observe o

seguinte esquema de um circuito elétrico em série:

18

Fonte: http://www.mundoeducacao.com.br/fisica/associacao-resistores.htm

Esse é um modo simplificado de representar um circuito elétrico. As lâmpadas,

ou qualquer aparelho resistivo, são indicadas pelos símbolos de R1, R2 e R3. A fonte de

energia é representada pelo símbolo ao lado de V e os segmentos de reta são os fios

de ligação. Se R1 = 5Ω, R2 = 7Ω e R3 = 8Ω, a resistência equivalente seria de 5 + 7 + 8 =

20Ω!

Se for necessário conhecer a corrente elétrica que passa pelo circuito, tome o

valor da tensão elétrica dele e divida pela medida resistência equivalente, isto é, use a

expressão matemática da Primeira Lei de Ohm!

Veja se, no último circuito elétrico a fonte fosse de 60V, a corrente elétrica

seria igual a 3 Ampères:

i = V / R = 60 / 20 = 3 A.

ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES EM PARALELO:

Na associação em paralelo as lâmpadas têm um brilho maior, comparado

àquelas que foram associados em série. Significa que há maior intensidade de

corrente elétrica no circuito. A tensão elétrica de cada lâmpada é exatamente igual ao

valor da fonte de energia.

Atenção!

Há dois símbolos para tensão elétrica: U e V!

Então, a expressão da 1ª Lei de Ohm pode ser escrita assim: i = V/R

19

Fonte: http://descobrindoaeletricidade.blogspot.com.br/2011/08/aula-2-circuitos-eletricos-em-serie-e.html

Nessa ligação, se mais lâmpadas são incluídas ao circuito, o brilho continua o

mesmo, porque a tensão elétrica não se altera, sejam suas resistências iguais ou

diferentes.

Se uma dessas lâmpadas for retirada do circuito a outra funciona normalmente.

O valor da corrente elétrica se divide nas bifurcações e mesmo que um dos caminhos

seja interrompido, o circuito continuaria fechado.

A intensidade da corrente elétrica do circuito é igual à soma dos valores da

corrente que caminha em cada bifurcação e o valor total corresponde à corrente que

sai e entra na fonte de energia. A resistência total do circuito é bem menor,

comparada a da ligação em série.

Observe o circuito elétrico envolvendo três resistores:

Fonte: http://www.mundoeducacao.com.br/fisica/associacao-resistores.htm

Como na situação anterior, as lâmpadas ou qualquer aparelho resistivo são

representados no esquema por R1, R2 e R3. A fonte de energia é simbolizada por V.

20

Vamos atribuir valores as resistências: R1 = 2Ω, R2 = 4Ω e R3 = 5Ω. Para calcular

a resistência total do circuito, que é igual à resistência equivalente (Req) devemos usar

a expressão matemática:

Substituindo cada valor de R na expressão, temos:

5

1

4

1

2

11

eqR

Fazendo o mmc entre 2, 4 e 5, temos 20. Dividindo-se 20 por cada

denominador e, em seguida, multiplicando os quocientes pelos seus respectivos

numeradores, temos:

5

1

4

1

2

11

eqR

20

5

20

4

20

101

eqR

20

191

eqR

Req = 19

20 ≈ 1,05Ω

Observe que o valor da resistência equivalente do circuito é bem menor que os

valores individuais das resistências R1, R2 e R3.

Para uma tensão elétrica do circuito de 60V, a corrente elétrica seria de:

10 5 4

21

AR

Vi

eq

5719320

19

1

60

19

20

60

A intensidade da corrente elétrica seria de 57 A. Repare que é bem mais alta

que a intensidade obtida na ligação em série!

1. Considere R1= 3Ω, R2 = 5Ω e R3 = 6Ω. Calcule a resistência equivalente em cada

ligação de resistores:

a)

b)

Fontes: http://www.brasilescola.com/fisica/associacao-resistores.htm

Atividade 3

3

1

22

2. No circuito elétrico em série ilustrado na figura, a fonte de energia elétrica tem

tensão de 20V. Determine:

Fonte:

http://minhasaulasdefisica.blogspot.com.br/2012/06/associacoes-de-resistores.html

a) O valor da resistência equivalente do circuito.

b) A intensidade da corrente elétrica estabelecida no circuito.

c) O valor da tensão elétrica em cada resistor.

3. No circuito elétrico em paralelo, a fonte de energia elétrica é de 12V . Calcule:

Fonte: http://minhasaulasdefisica.blogspot.com.br/2012/06/associacoes-de-resistores.html

23

a) A resistência equivalente do circuito.

b) A intensidade da corrente elétrica no circuito.

4. (Fei-SP) Qual a resistência equivalente da associação a seguir?

(A) 80

(B) 100

(C) 90

(D) 62

(E) 84

24

1. Submetido a uma tensão de 110V, um aparelho resistivo possui uma potência de

100W. Calcule a corrente elétrica que esse aparelho consome.

Resp.: ________________________________________________________

2. Um condutor é atravessado por uma corrente de 5 A quando a tensão em seus

terminais vale 110V. Quanto mede a resistência do condutor?

Resp.: ________________________________________________________

3. Considere uma lavadora de roupas com potência média de 800 W que é ligada por 2

horas todos os dias do mês (30 dias). Supondo que o custo de 1kWh de energia elétrica

seja de R$0,40, responda:

a) Quanto de energia elétrica essa lavadora consome por mês?

Resp.: ________________________________________________________

b) Qual é o gasto mensal dessa lavadora de roupas?

Resp.: ________________________________________________________

Avaliação

25

4. (PUC - RJ-2008) Três resistores idênticos de R = 30Ω estão ligados em paralelo com

uma bateria de 12 V. Pode- se afirmar que a resistência equivalente do circuito é de:

a) Req = 10Ω, e a corrente é 1,2 A.

b) Req = 20Ω, e a corrente é 0,6 A.

c) Req = 30Ω, e a corrente é 0,4 A.

d) Req = 40Ω, e a corrente é 0,3 A.

e) Req = 60Ω, e a corrente é 0,2 A.

5. Determine a resistência equivalente entre os terminais A e B da seguinte associação

de resistores:

Fonte:

http://exercicios.brasilescola.com/fisica/exercicios-sobre-associacao-mista-resistores.htm

Resp.: ________________________________________________________

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Caro aluno, agora que já estudamos todos os principais assuntos relativos ao 1°

bimestre, é hora de discutir um pouco sobre a importância deles na nossa vida. Então,

vamos lá?

Iniciamos este estudo conhecendo um pouco sobre elementos que compõem

um circuito elétrico e as grandezas físicas envolvidas nele. Em seguida, aprendemos a

calcular o consumo de energia elétrica e finalmente entendemos como são feitas

ligações entre aparelhos elétricos numa residência.

Leia atentamente a tirinha de humor e as questões a seguir. Através de uma

investigação, individual ou coletiva, responda cada uma das perguntas de forma clara e

objetiva.

Você desperdiça energia elétrica?

Realmente, além das agressões à natureza, muitas vezes não percebemos no

dia-a-dia o quanto desperdiçamos de energia.

Vamos ver em duas situações usuais se você tem contribuído para este

desperdício: lâmpada e chuveiro elétricos.

a) Verifique na lâmpada, normalmente utilizada em seu quarto, as indicações de

voltagem e potência. Anote esses valores. Repita esses procedimentos para o

chuveiro elétrico. Lembre que geralmente o chuveiro possui duas indicações de

Pesquisa

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potência elétrica (quente/inverno – morno/verão). É importante que você faça

a anotação das duas.

b) Quanto tempo, em média, a lâmpada do seu quarto permanece acessa durante

um mês?

c) Durante seu banho, em que posição (quente/morno/desligado) a chave

seletora é usada?

d) De quanto tempo é, normalmente, a duração do seu banho? A partir deste

valor, determine o tempo que o chuveiro fica ligado em um mês?

e) Calcule, usando os dados fornecidos nos itens anteriores, os valores médios de

energia elétrica consumida mensalmente durante os funcionamentos da

lâmpada e do chuveiro.

f) Pegue a última conta de luz de sua residência e verifique qual foi o consumo

mensal de energia elétrica. Que porcentagem da energia consumida foi gasta

nos usos da lâmpada de seu quarto e do chuveiro com o seu banho diário?

g) Você acha que está desperdiçando energia elétrica? Esperamos que NÃO!!!

Porém, suponha que você ainda pudesse diminuir o gasto de energia elétrica,

nestas duas atividades, em 10%. Que economia, em Real (R$), estaria sendo

feita (verifique o valor atual do kWh)?

Fonte da atividade: http://www.ensinodefisica.net/1_THs/sit.problemas/femag_4.pdf

(ATENÇÃO: Fazer esta parte da atividade em uma folha separada! )

Lâmpada

Voltagem:

Potência:

Chuveiro

Voltagem:

Potência:

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[1] GREF - Grupo de Reelaboração do Ensino de Física. Leituras de Física:

Eletromagnetismo. 4ª ed. São Paulo: Edusp, 1998.

[2] FILHO, A. G; TOSCANO, C. Física. Vol. Único. São Paulo: Scipione, 2008.

[3] BRASIL. MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO. Parâmetros Curriculares Nacionais: Ensino

Médio. Brasília: Semtec/MEC, 1999.

Referências

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COORDENADORES DO PROJETO

Diretoria de Articulação Curricular

Adriana Tavares Maurício Lessa

Coordenação de Áreas do Conhecimento

Bianca Neuberger Leda

Raquel Costa da Silva Nascimento Fabiano Farias de Souza Peterson Soares da Silva

Ivete Silva de Oliveira Marília Silva

PROFESSORES ELABORADORES

Prof. Rafael de Oliveira Pessoa de Araujo Prof. Ricardo de Oliveira Freitas

Prof.ª. Saionara Moreira Alves das Chagas

Equipe de Elaboração