Governo do Estado de São Paulo Secretaria de Estado da Educação Ciências E Programa de Saúde 19 CEEJA MAX DADÁ GALLIZZI PRAIA GRANDE SP
Comece fazendo o que é necessário, depois o que é possível, e de repente estará fazendo o impossível São Francisco de Assis Esse material foi elaborado com carinho. Pedimos que o trate da mesma forma. Evite amassa-lo, dobra-lo ou escrever em suas páginas. BOM ESTUDO!!!!! ROTEIRO DE ESTUDO Nessa unidade você estudará a eletricidade e o magnetismo OBJETIVOS Compreender a luz como forma de energia, suas características e propriedades; Compreender a produção de eletricidade, corrente elétrica, condução e eletrização; Conhecer o magnetismo, reconhecer o magnetismo terrestre e sua importância.
LUZ A luz é uma onda eletromagnética que se propaga com uma velocidade de 300 mil quilômetros por segundo. A luz ou, mais exatamente a luz visível, é a parte do espectro em que estão as ondas eletromagnéticas que somos capazes de ver e contém ondas com frequência de 400 mil a 760 mil gigaherz. Cada frequência é percebida como uma cor diferente, variando do vermelho ( as ondas com menor frequência) ao violeta ( ondas com maior frequência). Portanto, é a frequência que distingue uma cor da outra. Acima da luz visível estão as ondas ultravioleta. Essas ondas são emitidas pela luz do Sol e atuam na formação da vitamina D, necessária a formação dos nossos ossos. A exposição intensa aos raios ultravioletas é perigoso pois aumenta os riscos de câncer de pele, principalmente em pessoas mais claras, além de provocar o aparecimento de rugas e o envelhecimento precoce. PROPRIEDADES DA LUZ Num quarto completamente escuro, não se pode ver nada. Só conseguimos enxergar os objetos que enviam luz até nossos olhos. Alguns deles emitem luz, isto é, são fontes de luz : o Sol e outras estrelas, uma lâmpada, uma vela, uma lanterna. Esses corpos também podem ser chamados de corpos luminosos. A maioria dos corpos não emite luz. Por que, então, eles podem ser vistos? Ao incidir sobre um corpo, a luz pode: ser refletida ser absorvida atravessar o corpo Quando a luz bate em uma parede branca, por exemplo, uma parte da luz é refletida, isto é, volta para o ambiente, como uma bola jogada contra a parede. Outra parte é absorvida, isto é, transformada em outra forma de energia. A parede é opaca, pois não deixa a luz passar através dela. Corpos que deixam a luz passar a luz parcialmente, são chamados de translúcidos; quando a luz passa totalmente, o corpo é denominado transparente. O Sol, uma vela ou uma lâmpada acessa emitem luz em todas as direções: são os raios de luz ou raios luminosos. Os raios indicam a trajetória da luz, que se propaga sempre em linha reta.
A decomposição da luz branca A luz branca é formada por uma mistura de ondas de várias freqüência diferentes. Então quando a luz do Sol ou de uma lâmpada atravessa uma superfície de faces não paralelas ( denominado prisma), cada onda sofre um desvio diferente em sua trajetória. O resultado é que as ondas se separam e aí as várias cores podem ser percebidas. É isso que acontece quando se forma um arco-íris ou quando movimentamos um CD. Esse conjunto de cores é chamado espectro da luz branca e o fenômeno é chamado de dispersão da luz. As cores mais comuns do espectro são o vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, anil e violeta. A cor dos corpos A cor de um objeto depende das luzes que ele vai absorver e das que vai refletir. Se um objeto reflete mais a cor vermelha e absorve bem as outras, ele será percebido como vermelho. A folha branca do seu caderno absorve pouca energia luminosa, refletindo quase toda a luz que incide sobre ela: por isso ela é branca. Um objeto negro absorve quase toda a luz que incide sobre ele, daí a cor negra. Uma observação interessante é que, como a luz é uma forma de energia, corpos que absorvem pouca luz não se aquecem facilmente. O contrário ocorre com superfícies negras. Daí o fato de evitarmos roupas escuras em dias muito quentes. QUESTÕES PARA FIXAÇÃO 1) Cite dois exemplos de corpos luminosos e corpos iluminados, explicando a origem da luz responsável pela visão do corpo em cada caso. 2) Qual a diferença entre corpos opacos, transparentes e translúcidos? 3) O que acontece quando a luz branca atravessa um prisma? Explique porque ela se decompõe.
4) Que cores predominam quando a luz branca é decomposta? 5) Como podem ser explicadas as cores dos corpos que observamos? ELETRICIDADE A eletricidade é um dos fenômenos físicos mais importantes. Para podermos entende-la, precisamos nos lembrar que a matéria é constituída de átomos e que cada átomo é formado por outras partículas: prótons nêutrons ( que compõe o núcleo ) e os elétrons ( que se localizam na eletrosfera). Prótons e elétrons possuem carga elétrica ( positiva e negativa, respectivamente). A remoção ou o acréscimo de elétrons em um átomo o tornam positivo ou negativo, desequilibrando as cargas elétricas do mesmo e gerando a eletricidade. Os nêutrons não apresentam carga elétrica e portanto não interferem nesse processo. Quando esfregamos uma caneta plástica em um tecido e depois a aproximamos de pedacinhos de papel picotados, verificamos que são atraídos pela caneta. As cargas elétricas apresentam o seguinte comportamento: quando aproximadas umas das outras, cargas de sinal diferente se atraem ( positivo + negativo) e cargas de mesmo sinal se repelem ( positivo + positivo ou negativo + negativo). Corrente elétrica Quando os elétrons estão em um movimento ordenado, todos num mesmo sentido no mesmo momento, configuramos a corrente elétrica. Para que um aparelho elétrico funcione, ele tem que fazer parte de um circuito elétrico. O circuito recebe esse nome porque as cargas elétricas em movimento, que fazem o aparelho funcionar, devem mover-se num caminho, num circuito. Um circuito elétrico apresenta os seguintes elementos: fonte de energia, fornecedora de elétrons; fios, para conduzir os elétrons da fonte até o aparelho aparelho elétrico, que funciona graças à corrente elétrica que trafega no circuito; interruptor, que liga e desliga o circuito elétrico. Se o interruptor estiver desligado, o circuito está aberto, ou seja, não há movimento ordenado dos elétrons e o aparelho não funciona. Ao ligarmos o interruptor, fechamos o circuito, permitindo o movimento dos elétrons e o aparelho funciona. A corrente elétrica pode ser de dois tipos: contínua: os elétrons se movimentam em um único sentido no circuito. É a corrente fornecida por pilhas e baterias.
Alternada: os elétrons sofrem um movimento de vai e vem, alternando o sentido do movimento. É o tipo de corrente utilizada em nossas casas, fornecido pelos grandes geradores das usinas de eletricidade. Formas de eletrização Podemos eletrizar um corpo por atrito, condução ou indução. Atrito: na eletrização por atrito, ao esfregar( atritar) a lã no vidro, movemos os elétrons do átomo que compõem o vidro e a lã fica carregada negativamente, ou seja, os elétrons passam de um corpo para outro. Contato: na eletrização por contato, basta um corpo eletrizado tocar em outro neutro e parte de sua carga elétrica passa para ele.
Indução: nesse processo um corpo induz a eletrização de outro. Para que ocorra a indução é necessário que as cargas elétricas do induzido se movimentem livremente. Condução de eletricidade Materiais que dificultam a passagem dos elétrons são denominados maus condutores ou isolantes. É o caso da borracha, do plástico, do isopor, vidro, cerâmica, gesso, seda, mica, etc. Materiais metálicos possuem facilidade em movimentar elétrons por causa da forma como seus átomos se organizam em sua estrutura e são considerados bons condutores. Por isso, utiliza-se alumínio, cobre, estanho ou outros metais na fabricação de fios, contatos e equipamentos elétricos. QUESTÕES PARA FIXAÇÃO 1)Quais os tipos de cargas elétricas encontradas na natureza e onde as encontramos na estrutura atômica? 2)Um canudinho de refrigerante eletrizado é aproximado do outro que está pendurado em um fio. O que podemos dizer sobre suas cargas elétricas se: a) ambos se atraírem? b) Ambos se repelirem? c) Nada acontecer? 3) Compare corpos bons condutores de eletricidade e corpos maus condutores de eletricidade. 4) Faça um esquema de um circuito elétrico simples, constituído por uma fonte de energia, fios condutores de corrente e um aparelho elétrico. 5) Qual a diferença entre corrente alternada e corrente contínua? 6) Qual a função do interruptor? 7) Explique a atração e repulsão das cargas elétricas. 8) Quais as principais formas de eletrização
IMÃS E MAGNETISMO Chamamos de imãs os corpos que exercem atração magnética sobre algum tipo de material. Nem todos os materiais são atraídos por um imã. Para que haja atração é preciso que o material também seja magnético, o que só ocorre com alguns metais, como o ferro, o níquel e o cobalto. Esses materiais são chamados de ferromagnéticos. Existem imãs que mantêm suas propriedades magnéticas por tempo indeterminado imãs permanentes- e outros não imãs temporários. Magnetização ou imantação Podemos criar imãs utilizando materiais magnéticos. Isso pode ser feito de várias formas: contato: ocorre quando aproximamos um corpo de material ferromagnético de um imã. Dependendo do tempo de contato e do material, a magnetização pode ser temporária ou permanente. Atrito: acontece quando esfregamos um material ferromagnético sobre um imã, sempre no mesmo sentido. Ação da corrente elétrica: requer um pequeno circuito elétrico, com um fio em forma de carretel ( bobina). Polos de um imã Todo imã apresenta duas regiões onde seu poder de atração é mais intenso. Situadas geralmente nas extremidades, essas regiões são chamadas de polos magnéticos. Esses polos se comportam de formas semelhantes ás cargas elétricas, isto é, polos iguais ( norte - norte ou sul - sul) se repelem e polos diferentes ( norte- sul ) se atraem. Não há imãs com um único polo, seja qual for sua dimensão. Isso significa que sempre que dividirmos um imã ao meio, aparecerão dois imãs menores, com polo norte e pólo sul. Campo magnético Do mesmo mo0do que a gravidade da Terra ( causada por sua massa), a influência de um imã ( causada por seu magnetismo) não se restringe ao material que está em contato com ele, mas atinge uma certa região ao seu redor. Essa região é chamada de campo magnético. A intensidade do campo magnético diminui com a distância. A Terra é um grande imã Todos já observamos que a Terra apresenta magnetismo. Ela apresenta dois pólos magnéticos, agindo como um gigantesco imã. E seu campo magnético vai de norte a sul do planeta.
Os polos magnéticos e geográficos não ficam no mesmo lugar. Eles são diferentes: os polos geográficos são pontos imaginários correspondentes às extremidades do eixo de rotação da Terra; os polos magnéticos são os pontos para os quais as agulhas magnéticas se voltam. Bússola É um instrumento simples constituído por uma agulha imantada que pode girar livremente apoiada em um pino vertical. Por causa do campo magnético terrestre, agulha tende a se alinha na direção norte-sul. A extremidade pintada da agulha aponta para o polo magnético que fica próximo ao norte geográfico. Existem animais, como as tartarugas e certas aves, que conseguem sentir o campo magnético terrestre e o utilizam em sua navegação. É como se possuíssem uma pequena bússola dentro de sua cabeça, indicando o norte e facilitando sua localização. Por isso, esses animais podem viajar por grandes distâncias, cruzando mares e oceanos sem se perder. Eletromagnetismo A eletricidade e o magnetismo são fenômenos com origem comum. Um movimento de cargas elétricas, isto é, uma corrente elétrica, gera sempre um campo magnético. Num condutor formando um circuito elétrico fechado, imerso numa região em que haja campo magnético variável, sempre aparece uma corrente elétrica. O eletromagnetismo é hoje uma das mais importantes fontes de energia. Muitas das máquinas que facilitam o
nosso dia-a-dia se baseiam na relação entre eletricidade e magnetismo para realizar trabalho, como os motores elétricos, os geradores, o telefone, a campainha, etc. QUESTÕES PARA FIXAÇÃO 1) O que são materiais ferromagnéticos? Dê exemplos. 2) Sugira uma utilidade prática para materiais magnéticos. 3) Como são criados novos imãs? 4) O que são pólos magnéticos? Como se comportam? 5) O que é campo magnético de um imã? 6) Dizem que uma pessoa com um mapa e uma bússola pode se orientar facilmente. Como essa orientação pode ser feita? 7) Qual a importância do campo magnético terrestre para os animais migratórios? 8) Qual a relação entre eletricidade e magnetismo?