quarta-feira, 27 de julho de 2011

Trabalho de física

Trabalho da força elétrica


Trabalho e energia são grandezas diretamente proporcionais. Essa é a definição para o trabalho quando se estuda a energia mecânica.
Vemos também na energia mecânica que o trabalho é realizado por uma força constante e paralela ao deslocamento de um corpo correspondente à variação de energia mecânica sofrida pelo corpo.
Feitas essas observações necessárias sobre trabalho na energia mecânica, vamos agora entender como funciona o Trabalho da Força Elétrica.
Uma carga elétrica Q fixa, cria um campo elétrico. Se abandonarmos uma carga de prova q dentro desse campo, a carga q irá sofrer influência da força elétrica F, que irá mover esta carga de prova q na mesma direção e no mesmo sentido em que esteja se movendo essa força.


Trabalho Motor – Quando a força elétrica F desloca a carga de prova q no sentido da própria força.


Trabalho Resistente – Quando é realizado um trabalho contra as forças do campo elétrico, ou seja, quando a força é contrária ao sentido do deslocamento do campo.


Força Elétrica = Força ConservativaEssa igualdade ocorre porque o trabalho executado fica armazenado na forma de energia.


Características das forças ConservativasO trabalho da força elétrica não depende da trajetória, depende apenas dos pontos inicial e final.


Expressão do Trabalho da força elétrica

A representação matemática do Trabalho da Força Elétrica é dada pela equação:

Onde:
τ = trabalho da força elétrica
q = carga de prova
Ko = constante eletrostática
Q = carga fixa
d = distância


Trabalho do campo elétrico

É a variação de energia potencial elétrica que uma determinada carga sofre quando se desloca. A unidade usada é o joule. Podemos representar esse trabalho pela expressão:

T = Einicial - Efinal , onde E representa a energia potencial elétrica.
Como E = q.V (V é o potencial elétrico, q a carga):
T = q.Va - q.Vb , portanto:
· T = q(Va - Vb)
Vale lembrar que o trabalho não depende da trajetória que a carga
percorrerá, e sim unicamente do ponto inicial e final que ela se
encontrar (potenciais elétricos). Portanto, se a carga se deslocar em
uma superfície equipotencial, não haverá trabalho, pois o potencial
elétrico inicial e final terão o mesmo valor. A carga ainda pode se
deslocar e voltar ao mesmo ponto de partida, caracterizando também um
trabalho nulo.


Corrente elétrica

corrente elétrica

A passagem da corrente elétrica através dos condutores acarreta diferentes efeitos, dependendo da natureza do condutor e da intensidade da corrente. É comum dizer-se que a corrente elétrica tem cinco efeitos principais: fisiológico, térmico (ou Joule), químico, magnético e luminoso.

Efeito fisiológico: corresponde à passagem da corrente elétrica por organismos vivos. A corrente elétrica age diretamente no sistema nervoso, provocando contrações musculares; quando isso ocorre, dizemos que houve um choque elétrico. O pior caso de choque é aquele que de origina quando uma corrente elétrica entra pela mão de uma pessoa e sai pela outra. Nesse caso, atravessando o tórax da ponta a ponta, ela tem grande chance de afetar o coração e a respiração. O valor mínimo de intensidade de corrente que se pode perceber pela sensação de cócegas ou formigamento leve é 1 mA. Entretanto,, com uma corrente de intensidade 10 mA, a pessoa já perde o controle dos músculos, sendo difícil abrir a mão e livrar-se do contato. O valor mortal está compreendido entre 10 m e 3 A, aproximadamente. Nesses valores, a corrente, atravessado o tórax, atinge o coração com intensidade suficiente para modificar seu ritmo. Modificado o ritmo, o coração pára de bombear sangue pelo corpo e a morte pode ocorrer em poucos segundos. Se a intensidade for ainda mais alta, a corrente pode paralisar completamente o coração. Este se contrai o mais possível e mantém-se assim enquanto passar a corrente. Interrompida a corrente, geralmente o coração relaxa e pode começar a bater novamente, como se nada tivesse acontecido. Todavia, paralisado o coração, paralisa-se também a circulação sangüínea, e uma pequena interrupção dessa circulação pode provocar danos cerebrais irreversíveis.

Nossos impulsos nervosos são transmitidos por estímulos elétricos. Entretanto, embora pareçamos tão vulneráveis, a tensão necessária para produzir a situação descrita deve ser de centenas de volts, pois o corpo humano é péssimo condutor quando comparado aos metais, por exemplo.

Efeito térmico: O efeito térmico, também conhecido como efeito Joule, é causado pelo choque dos elétrons livres contra os átomos dos condutores. Ao receberem energia, os átomos vibram mais intensamente. Quando maior for a vibração dos átomos, maior será a temperatura do condutor. Nessas condições observa-se, externamente, o aquecimento do condutor. Esse efeito é muito aplicado nos aquecedores em geral, como o chuveiro. Em um chuveiro, a passagem da corrente elétrica pela “resistência” provoca o efeito térmico ou efeito Joule que aquece a água. Qualquer condutor sofre um aquecimento ao ser atravessado por uma corrente elétrica. Nos condutores se processa a transformação da energia elétrica em energia térmica. Esse efeito é a base de funcionamento dos aquecedores elétricos, chuveiros elétricos, secadores de cabelo, lâmpadas térmicas, etc.

Efeito químico: O efeito químico corresponde a certas reações químicas que ocorrem quando a corrente elétrica atravessa as soluções eletrolíticas. É muito aplicado, por exemplo, no recobrimento de matais (niquelação, cromação, prateação, etc). Uma solução eletrolítica sofre decomposição quando é atravessada por uma corrente elétrica. É a eletrólise. Corresponde aos fenômenos elétricos nas estruturas moleculares, objeto de estudo da eletroquímica. A exploração desse efeito é utilizada nas pilhas, na eletrólise.

Efeito magnético: O efeito magnético é aquele que se manifesta pela criação de um campo magnético na região em torno da corrente. A existência de um campo magnético em determinada região pode ser constatada com o uso de uma bússola: ocorrerá desvio de direção da agulha magnética. Este é o efeito mais importante da corrente elétrica, constituindo a base do funcionamento dos motores, transformações, relés, etc.

Efeito luminoso: Também é um fenômeno elétrico em nível molecular. A excitação eletrônica pode dar margem à emissão de radiação visível, tal como observamos nas lâmpadas fluorescentes. E, determinadas condições, a passagem da corrente elétrica através de um gás rarefeito faz com que ele emita luz. As lâmpadas fluorescentes e os anúncios luminosos são aplicações desse efeito. Neles há transformação direta de energia elétrica em energia luminosa.


A corrente elétrica consiste no movimento ordenado de cargas elétricas, através de um condutor elétrico. A corrente elétrica é definida como corrente elétrica real (sentido do movimento dos elétrons) e corrente elétrica convencional (consiste no movimento de cargas positivas). Condutor é todo material que permite a mobilidade fácil dos elétrons, sendo os melhores condutores os metais. Quando o material não permite essa mobilidade dos elétrons , ele é dito isolante, por exemplo madeira. Há dois tipos de corrente elétrica: corrente contínua - gerada por pilhas e baterias e corrente alternada - gerada por usinas que transformam qualquer tipo de energia em elétrica, a qual chega até nossas casas. A corrente elétrica que circula através dos resistores, pode transformar energia elétrica em energia térmica, sob efeito joule.

Tensão elétrica


Tensão elétrica ou diferencial de potenial (ddp) é a diferença de potencial entre dois pontos. A tensão elétrica também pode ser explicada como a quantidade de energia gerada para movimentar uma carga elétrica. Vamos dar um exemplo de uma mangueira com água, a qual no ponto entre a entrada de água e a saída exista uma diferença na quantidade de água, essa diferença trata-se da ddp entre esses dois pontos. Já no condutor, por onde circula a carga de energia elétrica, a diferença entre o gerador (equipamento responsável por gerar energia) e o consumidor (que pode ser seu computador ou outro equipamento) é que simboliza qual é a tensão que existe nesse condutor. Exemplos de geradores de tensão: as usinas hidrelétricas, pilhas e baterias.
Logo abaixo, temos um exemplo de um circuito elétrico, com um gerador e um consumidor.No exemplo acima, o gerador, que é a pilha, libera uma partícula eletrizada, esta percorre o condutor e faz acender a lâmpada, depois essa partícula continua seu percurso até retornar à pilha. Com isso, pode-se concluir que a tensão elétrica é a quantidade de energia que um gerador fornece pra movimentar uma carga elétrica durante um condutor. Como já foi dito, a tensão elétrica 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 tensão a partir desse conceito é:U = Eel / Q Onde:U= Tensão elétricaEel= Energia elétricaQ= Quantidade de carga eletrizada Outra fórmula para calcular a tensão elétrica é a partir da energia elétrica utilizada e quantidade de carga:V = J / C Onde:J= JouleC= CoulombA unidade de tensão será dada em J/C Também é possível calcular a tensão elétrica de um circuito tendo as grandezas de corrente e resistência:V= I.R Onde:V= tensão elétricaI= corrente elétricaR= resistência elétrica Se analisarmos mais profundamente para calcular a tensão, poderemos calcular também através da potência elétrica:V= P/I Onde:P= potência elétricaI= corrente elétrica Todos esses cálculos são para tensões contínuas (tensões que não mudam de polaridade de acordo o tempo), para calcular tensões alternadas (tensões que mudam a polaridade de acordo com o tempo), é necessário ter noções de números complexos, visto que todas variáveis são complexas
.Fórmula para cálculo de tensão alternada:v(t)=V. sin (2∏ft.Φv)Onde:v(t)= função tensão no tempo V= tensão de picoSin=senoF=frequênciaT=tempoΦ= ângulo de fase
Esse cálculo é para casos de tensão em função do tempo, entretanto, a tensão que é medida na sua tomada, é um valor eficaz, que é o valor quadrático médio desse sinal. Vef= Vp/√2


Geradores e receptores elétricos

Geradores elétricos (pilhas) que transformam energia química em energia elétrica
Gerador elétrico é um equipamento que transforma em energia elétrica outras formas de energia. Uma bateria de automóvel, por exemplo, transforma a energia química em energia elétrica. Uma usina hidrelétrica utiliza a energia mecânica transformando-a em energia elétrica.Portanto, um gerador elétrico é o aparelho que realiza a transformação de uma forma qualquer de energia em energia elétrica.
Um gerador possui dois terminais denominados polos:Polo negativo corresponde ao terminal de menor potencial elétrico.Polo positivo corresponde ao terminal de maior potencial elétrico.Quando colocado em um circuito, um gerador elétrico fornece energia potencial elétrica para as cargas, que entram em movimento, saindo do polo negativo para o polo positivo.

A potência elétrica total gerada (Pg) por um gerador é diretamente proporcional à intensidade de corrente elétrica. Ou seja:

Pg = fem . i

Onde: fem é a constante de proporcionalidade, chamada de força eletromotriz.i é a intensidade de corrente elétrica entre os terminais do gerador.

Portanto, a força eletromotriz de um gerador pode ser definida pelo quociente:


Sabendo que a potência elétrica é dada em watts (W) e a intensidade da corrente é dada em ampère (A), temos:


Assim, a unidade de medida da força eletromotriz no sistema internacional é o volt (V).Rendimento elétrico de um gerador Potência elétrica lançada: É a potência elétrica fornecida pelo gerador ao circuito externo.onde U é a diferença de potencial ou tensão, entre os terminais do gerador.A potência elétrica dissipada internamente é dada por:Onde: r é a resistência interna do gerador.i é a intensidade de corrente elétrica.O rendimento (η) do gerador é a razão entre a potência lançada e a potência total gerada, ou seja:



Aparelhos elétricos


se um aparelho que funciona na tensão 220 V for ligado na tensão de 127 V ele não queimará, mas também não funcionará de forma correta. Caso ocorra o contrário, se o aparelho funciona a 127 V e for ligado numa tensão de 220 V, o aparelho elétrico queimará. Esse mesmo fato ocorre com as lâmpadas, por exemplo. Se a corrente estabelecida nela não for suficiente para aquecer o filamento de tungstênio, a lâmpada brilhará menos e a luz terá tom avermelhado. Alguns conceitos são muito importantes para entender o funcionamento dos aparelhos eletrônicos. Tensão: simbolizada pela letra V que significa volt, ela especifica a capacidade de energia da rede na qual o aparelho será ligado. Freqüência: representada pela letra f é a freqüência da oscilação da rede elétrica na qual o aparelho é ligado. A unidade de freqüência no Sistema Internacional de Unidades é o hertz (HZ). Potência: significa o consumo de energia por unidade de tempo e o símbolo é o W que é a unidade de potência no Sistema Internacional de Unidade.




NOMES:scarlath, Ana claudia,Ana izabela, jessika , julia