Reconhecer circuitos elétricos simples, identificando o que é necessário para que a corrente elétrica se estabeleça num circuito.

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1 ELETRICIDADE EM NOSSAS CASAS Autores: Arjuna C. Panzera Dácio G. Moura Tópico Complementar VII do CBC de Ciências Habilidades Básicas recomendadas no CBC: Reconhecer circuitos elétricos simples, identificando o que é necessário para que a corrente elétrica se estabeleça num circuito. Compreender as instalações elétricas de nossas casas como um grande circuito, identificando os principais dispositivos elétricos utilizados. Reconhecer o significado da potência de aparelhos elétricos em situações práticas envolvendo avaliação de consumo de energia elétrica. Reconhecer o risco de choques elétricos no corpo humano, identificando materiais condutores e isolantes elétricos e como utilizá-los com segurança. Organização do texto: Informação História Atividades Projetos I - Introdução A eletricidade é uma tecnologia que mudou profundamente a maneira de viver do ser humano. É difícil imaginar como viveríamos sem a eletricidade. Os aparelhos eletrodomésticos, desde a lâmpada, o chuveiro, a geladeira, a TV fazem parte de nossa vida. A principal fonte de energia elétrica para fazer funcionar esses equipamentos são as usinas hidrelétricas. As baterias e pilhas são também fontes de energia elétrica bastante usadas em nosso dia a dia. Há 100 anos, a eletricidade não era usada. Nessa época a maioria da população vivia no meio rural e as atividades produtivas estavam concentradas na agricultura. A comunicação entre as pessoas era lenta, através de mensageiros que se deslocavam a pé, a cavalo ou por barco. A iluminação era feita com a queima de óleos. A invenção do gerador de energia elétrica veio alterar totalmente este modo de vida. A invenção do telefone tornou possível a comunicação a longa distância com rapidez. A invenção da lâmpada elétrica melhorou a qualidade de vida e possibilitou o trabalho noturno. O motor elétrico modificou e ampliou as indústrias e os transportes. O toca disco, o rádio e a televisão transformaram o laser e a comunicação. Em resumo, a eletricidade revolucionou por completo o modo de vida do ser humano em todos os aspectos, melhorando sua qualidade de vida.

2 Atividade 1 - A eletricidade em nossas vidas 1) Construa um pôster mostrando a importância da eletricidade em nossa vida. 2) Pesquise e complete a tabela sobre a evolução da eletricidade na nossa sociedade. Ano Invento 1800 Bateria (Pilha de Volta) Lâmpada elétrica Telefone Válvula eletrônica Rádio 1936 Televisão Fita de áudio Vídeo cassete 1983 CD Satélite de comunicação Microcomputador Internet DVD Telefone celular II - As fontes de energia elétrica Existem três maneiras principais de produzir energia elétrica: por atrito, por reações químicas e por indução eletromagnética. Nesse módulo vamos estudar cada uma dessas maneiras. Produção de Eletricidade por atrito Atividade 2 - Eletrização por atrito 1) Esfregue (atrite) um pente num pedaço de lã e o aproxime de um pequeno pedaço de isopor pendurado por um fio como mostrado na figura. Observe que o isopor é inicialmente atraído e depois que toca o pente é logo repelido. Para que esse experimento funcione, é importante que o pente esteja bem limpo, sem oleosidade. Num dia chuvoso e úmido o experimento não funciona. Fig.1: Pedaço de isopor é atraído pelo pente Fig.2: Pedaço de isopor é repelido pelo pente

3 2) Recorte pedacinhos de lenços de papel colocando-os entre dois livros, como na figura. Sobre os livros coloque uma placa de vidro. Esfregue com vigor um pano de nylon sobre o vidro e observe o comportamento dos pedacinhos de papel. Como explicar o comportamento do isopor e dos pedacinhos de papel? Todos os materiais possuem iguais quantidades de carga elétrica positiva (prótons) e de carga elétrica negativa (elétrons) e estão (ou são?) eletricamente neutros. O pente ao ser atritado retira elétrons da lã acumulando cargas negativas. Esse excesso de cargas negativas do pente age sobre as cargas elétricas do isopor e o resultado é a atração do pedacinho de isopor. Quando o isopor toca o pente, uma parte das cargas negativas do pente passa para o isopor e por isso ele é repelido. A explicação para essa experiência é: cargas de sinais iguais se repelem e cargas de sinais opostos se atraem. Fenômeno semelhante ocorre entre o vidro atritado e os pedacinhos de papel que são atraídos e repelidos. Quando o vidro é esfregado pelo pano de nylon, elétrons saem do vidro e passam para o pano. O nylon fica com excesso de cargas negativas e o vidro não fica mais neutro. O vidro fica com excesso de carga positiva porque perdeu elétrons. Os pedacinhos de papel estando inicialmente neutros são atraídos pelo vidro que está carregado positivamente. Ao tocarem o vidro, o papel adquire a mesma carga positiva do vidro e por isso é repelido. Caindo na superfície da mesa os pedacinhos de papel tornam a ficar neutros porque adquirem elétrons do ar ou da mesa. A "dança" dos pedacinhos de papel continua até que o vidro perca sua carga. As nuvens podem acumular grandes quantidades de cargas elétricas devido ao movimento de correntes de ar. Quando ocorre um grande acúmulo de cargas de sinais opostos há uma transferência brusca de cargas entre partes das nuvens ou entre elas e a terra. Esse movimento rápido de cargas produz um flash de luz que chamamos de raio ou relâmpago. O fluxo grande de cargas aquece o ar, produzindo sua expansão brusca que dá origem a um Fig.6: Fotos de descargas elétricas entre nuvens e entre nuvens e o solo som de grande intensidade que chamamos de trovão.

4 Produção de Eletricidade por reação química Atividade 3 - Construindo uma bateria elétrica 1) Em uma batata grande, finque um prego de ferro e um fio de cobre desencapado, como na figura. Ligue um voltímetro nestes dois metais e verifique que o seu ponteiro acusará a presença de cargas elétricas. (Voltímetros e Amperímetros são aparelhos utilizados para detectar a presença cargas elétricas). Tente fazer o mesmo experimento substituindo a batata pelo limão. Fig.7: Pilha de batata Fig.8: Pilha de limão 2) Em 1800, Alessandro Volta, na Itália, inventou a pilha elétrica. Ele descobriu que quando dois metais diferentes eram mergulhados numa solução ácida, era possível observar uma produção contínua de cargas elétricas. Nessa atividade você fará um experimento semelhante ao de Volta. Pegue quatro moedas de 5 centavos (de cobre) e quatro moedas de 10 centavos (de níquel). Recorte pedaços de papel toalha do tamanho das moedas. Encharque os papéis com vinagre ou suco de limão. Faça uma pilha intercalando uma moeda de cobre, papel umedecido e uma moeda de níquel, repetindo essa ordem até usar as oito moedas, como na figura. Conecte os extremos da pilha a um voltímetro. Observe a indicação da presença de cargas elétricas. A produção de eletricidade nas pilhas e baterias é resultado da separação de cargas elétricas através de reações químicas que ocorrem entre os metais e a solução química que fica entre eles. Hoje as pilhas evoluíram muito e constituem fonte de energia elétrica usada em um grande número de aparelhos.

5 Produção de Eletricidade por indução eletromagnética Atividade 4 - Construindo um gerador eletromagnético Michael Faraday, em 1830, na Inglaterra descobriu que movimentando um ímã perto de uma bobina (fio enrolado) produzia deslocamento de cargas elétricas no fio da bobina. Vamos construir um dispositivo semelhante ao que Faraday utilizou em seu descobrimento. Enrole 60 cm de fio fino de cobre sobre dois dedos, formando uma bobina, como na figura 10. Conecte as pontas dos fios em um amperímetro. Movimente um ímã para dentro e para fora da bobina, como na figura 11. Verifique que o aparelho acusará a presença de carga elétrica. Fig.10: Construindo uma bobina Fig.11: Construindo um gerador elétrico O experimento anterior ilustra o principio de funcionamento dos geradores das usinas que produzem energia elétrica para a nossa sociedade. Essa energia chega às nossas residências através da rede elétrica e a utilizamos através das tomadas. Nas turbinas das usinas hidrelétricas uma bobina gira entre os polos de um ímã quando a queda da água faz girar a hélice (veja figura 12). Como no experimento anterior, o movimento da bobina próximo ao ímã gera a energia elétrica. Nas usinas termoelétricas o gerador de energia elétrica é idêntico ao mostrado na figura 12. Nesse caso, a energia que faz girar a hélice, vem do vapor d'água em alta pressão vindo de uma caldeira. A água é aquecida pela queima do carvão ou óleo. Nas usinas nucleares o gerador de energia elétrica é também idêntico ao mostrado na figura 12. Nesse caso, a energia que faz girar a hélice, vem do vapor d'água em alta pressão vindo de uma caldeira. A água é aquecida pelo calor resultante da fissão nuclear do urânio. As baterias e pilhas são usadas em equipamentos que necessitam de pouca energia elétrica. Atualmente tem havido um grande esforço para o desenvolvimento de baterias mais potentes para utilização em carros substituindo os combustíveis. A eletricidade produzida por meio do atrito (eletricidade estática) não é utilizada como fonte de energia. Ela é usada em algumas tecnologias como, por exemplo, nas foto-copiadoras, nos filtros usados para eliminação de poeira em chaminés de indústrias principalmente de cimento.

6 III - Comparando fontes de energia elétrica A energia elétrica que usamos é obtida quando conectamos aparelhos nas tomadas elétricas ou nas baterias. Qual a diferença entre a energia elétrica da tomada e da bateria? Uma diferença já foi vista anteriormente e está relacionada com a maneira que a energia elétrica é produzida. Outra diferença está relacionada com a quantidade de energia que pode ser fornecida a cada unidade de carga elétrica. Essa quantidade de energia aplicada a cada unidade de carga elétrica é chamada devoltagem ou diferença de potencial. Mede-se a voltagem em volts cujo símbolo é o V. Um volt corresponde à energia de 1 joule aplicada em cada unidade de carga elétrica (a unidade de carga elétrica é chamada de Coulomb). Nas residências encontramos tomadas de 127 V (volts) ou de 220 V (volts). Um aparelho eletrodoméstico é construído para ser ligado numa voltagem ou em outra. Se, por exemplo, uma lâmpada ou uma TV para 127 V for ligada a uma tomada de 220 V ela será danificada. Alguns aparelhos possuem uma chave seletora que pode ser ajustada para as duas voltagens. As baterias também constituem fontes de energia elétrica e são usadas em automóveis e caminhões. As baterias possuem menor voltagem do que as tomadas. As voltagens mais comuns são de 24 V, 12 V e 6 V. Fig.13: Bateria de caminhão: 24 V Fig.14: Bateria de carro: 12 V Fig.15: Bateria de lanterna: 6 V As pilhas comuns podem ser encontradas nos tamanhos grande, médio, pequeno e palito (veja fig.15). Quanto maior a pilha maior é a quantidade de energia que ela armazena. Todas essas pilhas têm a mesma voltagem (1,5 V), entretanto as maiores possuem mais energia e podem durar mais. Existem baterias de 9 V, na forma retangular. Baterias menores são utilizadas em pequenos aparelhos, como nos relógios de pulso. A foto da figura 17 mostra algumas baterias de lítio. Fig.16: Bateria de 9 V Fig.17: Mini baterias de lítio de 1,5 V

7 Atividade 5 - Pilhas e baterias Selecione pilhas de tamanhos e marcas diferentes. 1) Identifique para cada pilha onde se localiza os seus polos positivo e negativo. 2) Leia nos seus rótulos qual a voltagem de cada uma. Em algumas vêm escritas as letras A, AA ou AAA e ainda um número acompanhado das letras mah. Faça uma pesquisa para entender o significado dessas letras e números. IV - Os circuitos elétricos simples Atividade 6 - Acendendo uma lâmpada de lanterna Desafio: faça uma lâmpada de lanterna acender usando uma pilha e um pedaço de fio elétrico. Para que a lâmpada acenda, você deve ter usado a pilha e o fio elétrico da forma como está mostrado na figura ao lado. Ao encostar a parte de cima da pilha na parte de baixo da lâmpada você formou um circuito elétrico fechado e a lâmpada acende. Quando desencosta a parte de baixo da lâmpada o circuito é aberto e a lâmpada apaga. A energia química da pilha foi transformada em energia elétrica que por sua vez se transformou em energia luminosa e térmica na lâmpada. Atividade 7 - Identificando materiais condutores e isolantes elétricos Você pode usar a pilha, a lâmpada de lanterna e o fio usado na atividade anterior para identificar materiais que são condutores e materiais que são isolantes. Tente acender a lâmpada colocando entre ela e a pilha, materiais diferentes como, por exemplo, um clipe (Figura 19) ou um grafite da ponta de um lápis (Figura 20). Figura 19 Figura 20 Se a lâmpada acender significa que o material testado é condutor elétrico. Caso contrário será um isolante elétrico. Selecione outros materiais tais como: palito de dente, moeda, isopor, papel, borracha, giz, vidro etc. Complete a tabela identificando materiais condutores e isolantes elétricos.

8 Condutores Elétricos Clipes Isolantes Elétricos Palito Para que aparelhos elétricos como um liquidificador, um motor, uma lâmpada, uma televisão, uma lanterna funcionem é necessário que sejam ligados a uma fonte de energia elétrica através de fios condutores. Quando o aparelho é ligado, cargas elétricas negativas (elétrons) circulam entre a fonte e o aparelho. Esse fluxo (movimento) de cargas é chamado de corrente elétrica. O conjunto: fonte de energia elétrica, aparelho e fios condutores interligados é chamado de circuito elétrico. Note que o aparelho elétrico é um dispositivo que transforma a energia elétrica em alguma outra forma de energia como, por exemplo, térmica (chuveiro), luminosa (lâmpada), sonora (rádio), cinética (motor). A figura 21 abaixo mostra o circuito elétrico formado por uma pilha (fonte), uma lâmpada (aparelho), e fios condutores. Repare que as setas representam o sentido da corrente elétrica que flui através do circuito. A figura 22 mostra o circuito elétrico com um interruptor. O interruptor é um dispositivo liga-desliga (fecha-abre) conectado entre a fonte e o aparelho. Figura 21 Figura 22 Circuito elétrico simples: fonte, lâmpada, interruptor e fios. Um circuito elétrico consiste de um "caminho" fechado que possibilita a corrente elétrica fluir de um dos polos da fonte passando pelo aparelho até o outro polo da fonte. Na figura 23 mostramos um circuito cuja fonte é uma tomada elétrica. Representação simbólica de um circuito elétrico

9 A figura 24 mostra três representações de um circuito elétrico simples. A representação de um circuito elétrico usando símbolos simplifica a comunicação. A tabela a seguir mostra os principais elementos de um circuito elétrico e sua representação. Atividade 8 - Representando circuitos elétricos Represente o circuito desenhado abaixo usando os símbolos mostrados na tabela acima:

10 V - Circuitos elétricos em série e em paralelo Ligação em série Mais de um aparelho pode ser ligado a uma única fonte de energia elétrica. Quando um único "caminho elétrico" interliga a fonte e os aparelhos, dizemos que foi formado um circuito em série. O circuito abaixo mostra três lâmpadas ligadas em série. Neste circuito, a corrente elétrica que flui através de uma lâmpada é a mesma que flui através das outras. No circuito em série, se interrompemos corrente elétrica todas as lâmpadas apagarão. Atividade 9 - Montando um circuito em série 1) Ligue uma lâmpada de lanterna numa pilha e observe seu brilho. Depois ligue duas lâmpadas de lanterna em série na pilha. O que ocorreu com o brilho das lâmpadas? 2) Se você ligasse uma terceira lâmpada em série o que ocorreria com o brilho das lâmpadas? Nesse caso se você desconecta uma lâmpada ou ela "queima", o que acontece com as outras? 3) Numa casa várias lâmpadas podem ser acesas ao mesmo tempo. Você acha que as lâmpadas de uma casa estão ligadas em série? Por quê? Ligação em paralelo Quando vários aparelhos são ligados diretamente a uma mesma fonte, dizemos que foi formado um circuito em paralelo. O circuito a seguir mostra três lâmpadas ligadas em paralelo. No circuito em paralelo todas as lâmpadas estão ligadas diretamente na pilha. Se você interromper a corrente elétrica numa delas as outras continuarão acesas com o mesmo brilho.

11 Atividade 10 - Montando um circuito em paralelo 1) Ligue uma lâmpada de lanterna numa pilha e observe seu brilho. Depois ligue duas lâmpadas de lanterna em paralelo na pilha. O que ocorreu com o brilho das lâmpadas? 2) Se você ligasse uma terceira lâmpada em paralelo o que ocorreria com o brilho das lâmpadas? Nesse caso, se você desconecta uma lâmpada ou ela "queima", o que acontece com as outras? 3) Num circuito em paralelo todas estão ligadas diretamente na pilha. Isso significa que elas estão ligadas na mesma voltagem? 4) Numa casa várias lâmpadas podem ser acesas ao mesmo tempo. Você acha que as lâmpadas de uma casa estão ligadas em paralelo? Por quê? As lâmpadas de uma casa e todos os aparelhos eletrodomésticos são ligados através de um circuito em paralelo. Na ligação em paralelo todos os aparelhos estão conectados a uma mesma voltagem (127 V ou 220 V). As figuras a seguir, mostram quatro aparelhos ligados em paralelo a uma mesma tomada, portanto submetidos à mesma voltagem da rede elétrica. As duas formas de ligar os aparelhos, mostradas nas figuras, são equivalentes. Figura 28 Figura 29 A figura 30 representa o circuito elétrico de uma casa. Ele mostra que os dois polos da tomada vêm do relógio de luz que é colocado na entrada das residências. Esses dois fios são denominados de fase e neutro. Os dois polos das tomadas são ligados à fase e ao neutro através de fios. Os aparelhos elétricos são ligados nas tomadas. Os interruptores das lâmpadas estão ligados de modo a interromper o fio fase.

12 Resistência elétrica Todos os metais são condutores de corrente elétrica. Mas, nem todos os metais conduzem eletricidade igualmente. Alguns metais conduzem mal a corrente elétrica e nesses casos dizemos que eles têm resistência elétrica. Os materiais isolantes, como a borracha, por exemplo, possuem resistência elétricaextremamente grande, pois não deixam passar nenhuma corrente elétrica. Metais que possuem resistência elétrica aquecem quando uma corrente elétrica passa por eles. Esses materiais são usados quando queremos transformar energia elétrica em energia térmica. Por exemplo, num chuveiro a água é aquecida por um fio feito de uma liga metálica de níquel-cromo. No ferro elétrico, o aquecimento é produzido também por um fio de níquel-cromo. Numa lâmpada, um filamento de metal chamado de tungstênio aquece e emite luz. Quando um chuveiro elétrico é ligado, cargas elétricas percorrem os fios condutores. Os fios de ligação da rede elétrica até o chuveiro são de cobre. O fio interno do chuveiro é uma liga de níquel-cromo. Uma corrente elétrica tem mais facilidade de fluir num fio de cobre do que num fio de níquel-cromo. Os fios de cobre possuem baixa resistência elétrica enquanto os fios de níquel-cromo possuem maiores resistências elétricas. Atividade 11 - Funcionamento de lâmpadas de filamento 1) Use a montagem da figura 31 para verificar quais são as partes condutoras e isolantes de uma lâmpada de lanterna. Encoste as pontas dos fios nas diversas partes da lâmpada verificando em que lugares a lâmpada acende. 2) Pesquise qual o "caminho" que a corrente elétrica percorre numa lâmpada. Verifique se as lâmpadas de lanterna possuem os mesmos elementos da lâmpada grande. As resistências elétricas também podem ser usadas para controlar a quantidade de corrente elétrica que flui num circuito. Às vezes queremos aumentar ou diminuir a corrente num circuito e para isso usamos uma resistência elétrica que pode ser alterada à vontade. Na atividade 12 você pode entender como isso é feito. Atividade 12 - Variando a resistência num circuito elétrico Faça uma montagem como mostrado na figura 33 usando uma pilha grande, um fio de ligação, uma lâmpada de 1,5 V e um fio de níquel-cromo retirado de uma resistência de chuveiro velho e uma fita adesiva.

13 Você deve esticar um pedaço do fio de níquel-cromo, colocando-o sobre a mesa e conectando-o no polo negativo da pilha. Arraste a lâmpada sobre o fio e observe o que acontecerá com o seu brilho. Você pode repetir o mesmo experimento substituindo o fio de níquel-cromo por outro mais fino, por exemplo, retirado de um secador de cabelo estragado. Outro material ainda pode ser usado substituindo o fio: pedaços de grafite de lapiseira de diâmetros diferentes. a) Explique por que a lâmpada mudou o brilho. b) Qual a relação entre o comprimento do fio de resistência e o valor da sua resistência elétrica? c) Qual a relação entre o diâmetro do fio e a sua resistência elétrica? Protegendo circuitos elétricos O fato de ligarmos vários aparelhos em uma mesma tomada pode ser perigoso. A cada aparelho que ligamos na tomada mais energia é solicitada da rede elétrica. Isso faz com que os fios de ligação se aqueçam e dependendo da situação pode derreter o plástico isolante que envolve os fios correndo o risco de incêndio. Um dispositivo chamado de fusível é usado para evitar que correntes muito grandes passem no circuito elétrico. O fusível é ligado no circuito e determina qual o valor máximo de corrente que pode passar no circuito. Se uma corrente maior fluir, o fusível se queima interrompendo o circuito. As fotos da figura 34 mostram fusíveis usados em veículos, aparelhos eletrônicos e em máquinas industriais. Atividade 13 - Construindo um fusível 1) Arranje um pedaço de 50 cm de fio duplo com um pino duplo em uma das extremidades e na outra ponta descasque os fios (Figura 35). Faça um tubo de papelão para colocar 4 pilhas grandes (Figura 36). Recorte uma fina tira de papel alumínio (Figura 37). Conecte esse papel alumínio nos pinos da tomada (Figura 38). Ligue os fios nos polos opostos das 4 pilhas (Figura 39). Observe o que ocorre com o papel alumínio. 2) Conecte agora um fio de palha de aço fina nos pinos da tomada, substituindo a tira de alumino. Coloque a tomada com fio de palha de aço dentro de um copo de vidro (Figura 40) e ligue os fios nos polos opostos das 4 pilhas. Observe que você construiu uma montagem parecida com uma lâmpada. Pesquise por que no caso de uma lâmpada o filamento não se rompe tão facilmente quando é aquecido.

14 Figura 35 Figura 36 Figura 37 Figura 38 Figura 39 Figura 40 Curto circuito Você fez essa experiência utilizando a voltagem de quatro pilhas (6 volts). Se você fizesse a experiência utilizando a tomada da rede elétrica da sua casa (127 volts), seria muito perigoso. Isso porque a corrente seria muito alta e o fio da palha de aço queimaria subitamente, produzindo um estouro forte que poderia queimá-lo. Quando uma corrente elétrica muito grande é produzida repentinamente, dizemos que ocorreu um curto circuito. Os fusíveis e as chaves de segurança são usados para evitar esse efeito. VI - Choque elétrico Quando tocamos um objeto com as mãos, podemos identificá-lo. Isso acontece porque as células do nosso corpo possuem conexões nervosas que são como fios condutores percorridos por pequenas correntes ou impulsos elétricos. Ao tocarmos em uma brasa um impulso nervoso vai até o nosso cérebro que identifica o objeto como sendo prejudicial à saúde e depois volta enviando uma informação aos músculos para se contraírem e retirar a mão do objeto quente. Essas informações fluem de um lado a outro do corpo através de correntes elétricas que percorrem as células nervosas. A figura 42 mostra que o nosso corpo possui uma infinidade de nervos que controlam todos os nossos órgãos, incluindo os pulmões e o coração.

15 No coração existe um grupo de células especiais que geram pequenas correntes ou pulsos elétricos. Esses pulsos elétricos ativam e controlam os músculos do coração fazendo a cada momento um grupo de músculos contrair. Um exame muito usado pelos médicos cardiologistas é o eletrocardiograma (Figura 43). Sensores presos em fios são colocados no peito dos pacientes para detectar os pulsos elétricos do coração e verificar se existe algum problema. O eletro encefalograma é um exame médico que analisa as pequenas correntes elétricas que ocorrem no cérebro. A partir desse exame pode-se avaliar o funcionamento desse órgão. Quando uma corrente elétrica é aplicada ao nosso corpo ela pode interferir nos pulsos elétricos do sistema nervoso e causar perturbações graves. Uma pequena corrente elétrica causa uma pequena contração muscular ou uma fincada. Uma corrente elétrica maior pode causar uma contração muscular grande e até a morte. O choque elétrico ocorre quando tocamos numa fonte de eletricidade que produz uma corrente elétrica de grande intensidade em nosso corpo. Um choque elétrico pode causar morte, mas pode também salvar uma vida. Quando um coração para de bater ele pode ser reativado com um choque elétrico. Um dos recursos usados em primeiros socorros é um aparelho chamado desfribilizador (Fig. 44) que aplica um forte choque elétrico no peito do paciente para reanimá-lo. Alguns animais usam a eletricidade produzida em seu corpo para espantar ou matar suas presas com choque elétrico, como, por exemplo, o peixe elétrico. VIII - A potência elétrica Vimos que os aparelhos eletrodomésticos transformam energia elétrica numa outra forma de energia útil. Cada eletrodoméstico usa uma determinada quantidade de energia elétrica para funcionar. Por exemplo, um chuveiro elétrico ligado por uma hora usa muito mais energia do que um rádio ligado nesse mesmo tempo. Nós pagamos pela energia elétrica que usamos em nossas casas. Assim é importante saber quanto de energia cada aparelho gasta quando está funcionando.

16 Atividade 14 - O que significa o watt? Verifique o que está escrito nos bulbos de duas ou mais lâmpadas diferentes. O que significam os números escritos? Qual a diferença entre uma lâmpada de 25 watts, 60 watts e 100 watts? Qual dessas lâmpadas usa mais energia elétrica? Vimos que a energia pode ser medida numa unidade chamada joule (J). A potência é medida numa unidade chama watt (W). A potência de um equipamento elétrico mede a quantidade de energia elétrica que é transformada em cada segundo. A potência de 1 watt (W) significa que 1 joule de energia é transformado por segundo. Assim o número de watts escrito num aparelho elétrico indica a potência do aparelho que significa a quantidade de energia elétrica que o aparelho usa em cada segundo. Algumas vezes a potência é dada em quilowatt (kw) que é igual a watts. A unidade de energia elétrica usada pelas companhias de eletricidade para vender esse produto é o quilowatt-hora (kwh). 1 kwh é a energia elétrica usada por um aparelho de potência igual a watts (1kW), durante 1 hora. Por exemplo, uma lâmpada de 100 watts funcionando durante 10 horas usa a energia de 100 watts X 10 horas = watts.hora= 1kWh. Um chuveiro de potência igual a watts, funcionado durante 0,5 hora usará energia de: watt X 0,5 hora = wh = 2kWh. Ou seja, para calcular a energia usada, multiplicamos a potência pelo tempo. Atividade 15 Calculando o consumo de energia elétrica 1) Nos aparelhos elétricos ou em seus manuais vêm escritas duas informações: a potência e a voltagem. Verifique em sua casa a potência de três aparelhos. Calcule a energia que esses aparelhos usariam se ficassem ligados durante 10 horas. 2) Olhe numa conta de luz quanto custa 1 kwh. Calcule quanto custará a energia usada pelos aparelhos considerados no item anterior. Um pouco de história O filosofo grego Tales que viveu na cidade de Mileto no ano 650 a.c., na antiga Grécia descobriu que, ao esfregar o âmbar (tipo de resina de árvore) a um pedaço de pele de carneiro, pedaços de palhas e fragmentos de madeira começaram a ser atraídas pelo âmbar. O nome eletricidade vem do âmbar que em grego significa élektron. Em 1600, o médico inglês William Gilbert verificou que a capacidade de atrair pequenos objetos por outros atritados não era exclusiva do âmbar. Ele listou inúmeros materiais que possuíam a mesma propriedade. Hoje dizemos que tais objetos estão "eletrizados". Alguns anos depois, Nicolò Cabeo, jesuíta italiano, descobriu a repulsão elétrica. O francês, Charles Dufay ( ) observando a atração ou repulsão de diferentes materiais eletrizados, os separou em dois grupos: os que se comportavam como o vidro atritado com seda (eletricidade vítrea) e os que se comportavam como o âmbar atritado com seda (eletricidade resinosa). Ele percebeu que os corpos com eletricidade vítrea atraíam outros corpos com eletricidade resinosa e repeliam outros corpos com eletricidade vítrea. A descoberta de Dufay levou à hipótese de que a eletricidade era constituída por dois fluidos, o da eletricidade vítrea e o da eletricidade resinosa. A atração e a repulsão elétricas dependeriam do excesso ou da falta desses fluidos. Benjamin Franklin ( ), o inventor do pára- raios, no entanto, propôs a hipótese do fluido único, isto é, as propriedades elétricas de um corpo estariam relacionadas ao excesso ou a falta de um único fluido. Daí surgiu a ideia de corpo positivamente eletrizado (eletricidade vítrea) e negativamente eletrizado (eletricidade resinosa). Um corpo positivamente eletrizado estaria com excesso de fluido elétrico e um corpo com negativamente eletrizado estaria com falta de fluido elétrico. Foi essa teoria que popularizou a ideia de que a eletricidade

17 sempre flui "do positivo" (mais fluido) para "o negativo" (menos fluido). Hoje atribuímos os fenômenos elétricos a uma propriedade da matéria chamada carga elétrica. No século XVIII foi realizada a famosa experiência de Luigi Galvani em que potenciais elétricos produziam contrações na perna de uma rã morta. A partir dessa experiência Alessandro Volta a inventa a chamada de pilha voltaica. Ela consistia em uma série de discos de cobre e zinco alterados, separados por pedaços de papelão embebidos por água salgada. Com essa invenção, obteve-se pela primeira vez uma fonte de corrente elétrica estável. Por isso, as investigações sobre a corrente elétrica aumentaram cada vez mais. O físico Hans Christian Örsted observa que um fio de corrente elétrica age sobre a agulha de uma bússola. Com isso, percebe-se que há uma ligação entre magnetismo e eletricidade. Em 1831, Michael Faraday descobre que a variação na intensidade da corrente elétrica que percorre um circuito fechado induz uma corrente em uma bobina próxima. Essa indução magnética teve uma imediata aplicação na geração de correntes elétricas. Uma bobina próxima a um ímã que gira é um exemplo de um gerador de corrente elétrica alternada. Os geradores foram se aperfeiçoando até se tornarem as principais fontes de suprimento de eletricidade empregada principalmente na iluminação. Em 1875 é instalado um gerador em Gare du Nord, Paris, para ligar as lâmpadas de arco da estação. Foram feitas máquinas a vapor para movimentar os geradores, e estimular a invenção de turbinas a vapor e outras para utilização de energia hidrelétrica. A primeira hidrelétrica foi instalada em 1886 junto às cataratas do Niágara nos EUA. A Publicação do tratado sobre eletricidade e magnetismo, de James Maxwell, em 1873, representa um enorme avanço no estudo do eletromagnetismo. Heinrich Hertz, em suas experiências realizadas a partir de 1885, estuda as propriedades das ondas eletromagnéticas geradas por uma bobina de indução. Mais de dez anos se passam até Guglielmo Marconi utilizar as ondas de radio no seu telégrafo sem fio. A primeira mensagem de rádio é transmitida através do Atlântico em Todas essas experiências vieram abrir novos caminhos para a progressiva utilização dos fenômenos elétricos em praticamente todas as atividades do homem. Projetos 1- Faça uma pesquisa sobre os tipos de lâmpadas existentes em lojas elétricas. Você pode procurar por lâmpadas de filamento de vários tamanhos, lâmpadas fosforescentes, frias, lâmpadas alógenas, de mercúrio, de sódio etc. Para cada uma delas anote a voltagem e a potência (um número acompanhado de W) e a equivalência entre elas em termos de luminosidade. Verifique também em que locais são utilizadas. 2- Pesquise sobre tipos de fios condutores existentes em lojas elétricas. Você pode procurar por fios: rígidos de diâmetros diferentes, flexíveis, coaxiais etc. Verifique em que aparelhos são usados: para telefone, para ferro elétrico, para chuveiro, para computadores. 3- Pesquise sobre tipos de conectores ou terminais de fios: pino macho duplo, pino macho triplo, pino fêmea duplo, pino T, pino RCA, pino banana, pino jacaré, pino mono, pino estéreo etc.reúna as informações colhidas numa tabela. Módulo Didático: ELETRICIDADE EM NOSSAS CASAS Currículo Básico Comum - Ciências Ensino Fundamental Autor(es): Arjuna C. Panzera e Dácio G. Moura Centro de Referência Virtual do Professor - SEE-MG / março 2009