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1 - INTRODUÇÃO                Um circuito elétrico se assemelha, de muitas maneiras, ao sistema circulatório docorpo. Os v...
2 – DESENVOLVIMENTO    2.1 - TIPOS DE CIRCUITOS ELÉTRICOS               Um circuito fechado tem um percurso completo para ...
As primeiras investigações sobre a eletricidade estática aconteceram séculosatrás. A eletricidade estática é a transferênc...
Tim Robberts/Photographers Choice/Getty Images                   Antes da descoberta da CA, ou corrente alternada, a trans...
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A definição de potência elétrica, como se vê no quadro acima, não é o único modoque nós temos para a sua determinação. Na ...
Potência elétrica dissipada              Quando utilizamos algum aparelho que funciona à base de transformação deenergia, ...
Observe a fórmula mencionada, a resistência está no denominador, e por isso a sua reduçãoacarreta no aumento da potência d...
valor em kWh multiplicado por 3.600.000J. O resultado seria um valor muito grande que nomínimo resultaria em um susto no d...
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História                No século XVII, Otto Von Guericke inventou a primeira máquina para produzireletricidade.          ...
As barras de zinco e de cobre são denominadas eletrodos e fornecem a superfície na qualocorrem as reações de oxidação e de...
Embora a tensão produzida por esta bateria, 1,5 volt, foi muito pobre e poucodurável, vários estudiosos têm sugerido que d...
3 - CONCLUSÃO                 Há cerca de 100 anos não era utilizada a electricidade. As actividades humanasestavam centra...
4 - BIBLIOGRAFIAhttp://www.escolher-e-construir.eng.br/Dicas/DicasI/Kwatt/pag1.htmhttp://www.copel.com/hpcopel/simuladorht...
5 - ANEXOSUm vaso com componentes da PILHA DE BAGDÁ                                            22
Um vaso DOS COMPONENTES DE BAGDÁ         Circuito elétrico                                   23
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Algumas descobertas históricas reveladas neste trabalho (Lampada de dendera e Pilha de bagdá)

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Trabalho de fisica ensino médio

  1. 1. ENSINO MÉDIO TRABALHO DE FÍSICA“A IMPORTANCIA DA ELETRICIDADE PARA A VIDA MODERNA” Por Wanderson Joner Silva Cruz Brasilia Maio de 2012 1
  2. 2. TRABALHO DE FÍSICA“A IMPORTANCIA DA ELETRICIDADE PARA A VIDA MODERNA” Trabalho apresentado à d i s c i p l i n a : F í s i c a , do Prof. Por: Wanderson Joner Silva Cruz Série: Ensino Médio Nota:_____ Data: 18/05/2012 Brasilia Maio de 2012 2
  3. 3. SUMÁRIO1 - INTRODUÇÃO ............................................................................................. 042 – DESENVOLVIMENTO ........................................................................ 05 à 75 2.1 - Tipos de circuitos elétricos........................................................................05 à 11 2.2 - Cálculos de consumo de energia...................................................11 à 16 2.3 – Pilhas........................................................................................16 à 193 – CONCLUSÃO .................................................................................................204 – BIBLIOGRAFIA .............................................................................................215 – ANEXOS .................................................................................................22 à 23 3
  4. 4. 1 - INTRODUÇÃO Um circuito elétrico se assemelha, de muitas maneiras, ao sistema circulatório docorpo. Os vasos sangüíneos, as artérias, as veias e os capilares são como os fios de um circuito.Os vasos sangüíneos transportam o sangue pelo corpo. Os fios de um circuito carregam acorrente elétrica a diversas porções de um sistema elétrico ou eletrônico. O coração é a bomba que impele a circulação do sangue no corpo. Ele gera a forçaou a pressão necessária para que o sangue circule. O sangue que circula pelo corpo abastecediversos órgãos, como os músculos, o cérebro e o sistema digestivo. Uma bateria ou gerador geravoltagem - a força que distribui a corrente pelo circuito. Tome como exemplo uma simples lâmpada elétrica. Dois fios se conectam a ela.Para que os elétrons façam seu trabalho e produzam luz, é preciso que exista um circuito fechadopermitindo que eles cheguem à lâmpada e continuem circulando. O diagrama acima demonstra o circuito simples de uma lanterna, com uma pilhaem um extremo e uma lâmpada no extremo oposto. Quando o comutador está na posição"desligado", o circuito não estará completo e não existirá corrente. Quando ele estiver na posição"ligado", o circuito se completa e um fluxo de elétrons resulta na produção de luz pela lâmpada. Os circuitos podem ser imensos sistemas de energia transmitindo megawatts deenergia em percursos de milhares de quilômetros - ou minúsculos chips microeletrônicoscontendo milhões de transistores. A extraordinária miniaturização dos circuitos eletrônicostornou possíveis os computadores portáteis. A nova fronteira serão os circuitos nanoeletrônicos,cujas dimensões serão medidas em nanômetros (bilionésimos de metro). Durante a leitura, aprenderemos mais sobre tipos de circuito elétrico, cálculos deenergia e a química dos alimentos na nossa vida. 4
  5. 5. 2 – DESENVOLVIMENTO 2.1 - TIPOS DE CIRCUITOS ELÉTRICOS Um circuito fechado tem um percurso completo para o fluxo da corrente. Umcircuito aberto não tem, o que significa que ele não funciona. Se é a primeira vez que você estáse informando sobre circuitos, pode ser que imagine que um circuito aberto é como uma porta ouportão aberto pelo qual a corrente pode fluir. E, quando fechado, ele seria como uma portafechada pela qual a corrente não fluiria. Na verdade, o que acontece é o oposto, de modo quetalvez seja preciso algum tempo para que você se acostume a esse conceito. Um curto-circuito é um percurso de menor resistência (normalmente realizado demaneira não intencional) que contorna parte do circuito. Isso pode acontecer quando dois fiosdesencapados em um circuito se tocam. A parte do circuito que a corrente não percorre devido aocurto-circuito deixa de funcionar, e uma corrente intensa começa a fluir. Isso pode gerar altoaquecimento dos fios e causar incêndio. Como medida de segurança, fusíveis e disjuntores abremo circuito automaticamente quando a corrente é excessiva. Em um circuito serial, a mesma corrente flui por todos os componentes. Avoltagem total em ação no circuito é a soma das voltagens em cada componente e a resistênciatotal é a soma das resistências de todo os componentes. Num circuito como esse, V =V1+V2+V3 e R = R1+R2+R3. Um exemplo de circuito serial é um conjunto de luzes de Natal.Caso qualquer das lâmpadas queime, não haverá fluxo de corrente e nenhuma das lâmpadas seacenderá. Circuitos paralelos são como os vasos sangüíneos de pequeno porte que saem deuma artéria e se conectam a uma veia para devolver sangue ao coração. Imagine dois fios, cadaum dos quais representando uma artéria e uma veia, com alguns fios menores que os conectem.Os fios menores terão a mesma voltagem, mas fluxos diferentes de corrente fluindo por eles irãodepender da resistência de cada fio. Um exemplo de circuito paralelo é o sistema elétrico de uma casa. Uma únicafonte de energia elétrica fornece a mesma voltagem a todas as luzes e eletrodomésticos. Casouma das lâmpadas se queime, a corrente pode continuar fluindo pelas demais luzes eeletrodomésticos. No entanto, caso aconteça um curto-circuito, a voltagem cai a quase zero e osistema inteiro cai. Os circuitos são, geralmente, combinações muito complexas de circuitos seriais eparalelos. Os primeiros circuitos eram circuitos de corrente contínua (CC) muito simples.Estudaremos a história dos circuitos e a diferença entre corrente contínua e corrente alternada(AC) na próxima seção. 5
  6. 6. As primeiras investigações sobre a eletricidade estática aconteceram séculosatrás. A eletricidade estática é a transferência de elétrons produzida pela fricção, como quando apessoa esfrega um balão de borracha na própria roupa. Uma faísca ou fluxo de corrente deduração muito curta pode ocorrer quando objetos portadores de carga entram em contato, masnão existe fluxo elétrico contínuo. Na ausência de uma corrente contínua, não pode existiraplicação útil da eletricidade. A invenção da bateria - capaz de produzir um fluxo contínuo de corrente - tornoupossível o desenvolvimento dos primeiros circuitos elétricos. Alessandro Volta inventou aprimeira bateria, a pilha voltaica, em 1800. Os primeiros circuitos utilizavam uma bateria eeletrodos imersos em um recipiente cheio de água. O fluxo da corrente pela água produziahidrogênio e oxigênio. A primeira aplicação ampla dos circuitos elétricos para uso prático foi ailuminação elétrica. Pouco depois que Thomas Edison inventou a lâmpada incandescente, eleprocurou aplicações práticas para o produto por meio do desenvolvimento de um sistemacompleto de geração e distribuição de energia. O primeiro sistema desse tipo nos Estados Unidosfoi a Pearl Street Station, no centro de Manhattan, que fornecia eletricidade para algunsquarteirões de Nova York, primordialmente para iluminação. Uma das classificações dos circuitos tem a ver com a natureza do fluxo dacorrente. Os circuitos mais antigos eram acionados a bateria, ou seja, por uma corrente constanteque fluía sempre na mesma direção. Esse é o sistema de corrente contínua, ou CC. O uso dacorrente contínua se manteve no período inicial de desenvolvimento dos circuitos elétricos. Umgrande problema do sistema CC é que as estações de energia só podiam servir a uma área decerca de 2,5 km2, devido à perda de energia na transmissão. Em 1883, engenheiros se propuseram a aproveitar o grande potencial de energiahidrelétrica das Cataratas de Niágara, a fim de atender às necessidades de energia da cidade deBuffalo, no Estado de Nova York. Ainda que a energia gerada no local posteriormente viesse aabastecer também a cidade de Nova York e pontos ainda mais distantes, inicialmente havia umproblema de distância. Buffalo ficava a apenas 25 quilômetros das quedas dágua, mas a idéianão era praticável até que Nikola Tesla a viabilizasse, como veremos na próxima seção.A INOVAÇÃO DE TESLA O engenheiro Nikola Tesla, ajudado por trabalhos teóricos de Charles ProteusSteinmetz, desenvolveu a idéia da corrente alternada, ou CA. Ao contrário da correntecontínua, a CA está sempre mudando e reverte sua direção repetidamente. Como a CA se tornou a resposta para o problema da transmissão de energia adistâncias maiores? Com a CA, é possível utilizar transformadores para modificar os níveis devoltagem em um circuito. Os transformadores operam sob o princípio da indução magnética,que requer um campo magnético produzido pela corrente alternada. Com os transformadores, asvoltagens podem ser intensificadas para transmissão de energia em longa distância. Na pontareceptora, o nível de voltagem pode ser reduzido a patamares mais seguros, como 110 V ou 220V, para uso residencial e empresarial. 6
  7. 7. Tim Robberts/Photographers Choice/Getty Images Antes da descoberta da CA, ou corrente alternada, a transmissão de energia em longa distância era impossível Precisamos de voltagens elevadas para que a energia percorra longas distânciasporque a resistência dos fios causa perda de energia. Os elétrons que colidem com átomosperdem energia em forma de calor à medida que viajam. Essa perda de energia é proporcional aoquadrado da corrente que se move pelo fio. Para medir o volume de energia que uma linha transmite, multiplica-se a voltagempela corrente. Essas duas idéias podem ser expressas por meio de uma equação na qual Irepresenta corrente, V representa voltagem e P representa potência:(P = V? I) Consideremos como exemplo a transmissão de um megawatt. Caso elevemos avoltagem de 100 V para 10.000 V, podemos reduzir a corrente de 10.000 A para 100 A. Issoreduzirá a perda de potência por (100)2, ou 10.000. Foi esse o conceito desenvolvido por Tesla eessa idéia tornou realidade a transmissão de energia das Cataratas de Niágara a Buffalo e, porfim, à cidade de Nova York. Nos Estados Unidos e em muitos outros países, a freqüência padrão para aenergia em CA é de 60 ciclos por segundo, ou 60 hertz (Hz). Isso significa que 60 vezes porsegundo um ciclo completo da corrente flui em uma direção e então na direção oposta. Acorrente flui em uma direção por 1/120 de segundo e depois na direção oposta por mais 1/120 desegundo. O tempo que um ciclo demora a ser completado é denominado período, no caso 1/60de segundo. Na Europa e outras regiões, a freqüência padrão da CA é de 50 Hz. 7
  8. 8. Edison x Tesla Thomas Edison era um inventor brilhante e intuitivo. No entanto, sua educação formal limitada, especialmente em matemática, o impedia de compreender verdadeiramente a teoria da eletricidade em CA. Ele compreendia bem o sistema CC, mas a corrente alternada, estranhamente, parecia estar além de sua compreensão. Edison se opôs vigorosamente à idéia de usar CA na transmissão de energia a longa distância, mas a corrente alternada gradualmente substituiu a contínua como forma básica de transmissão de energia. Circuitos eletrônicos precisam de CA e CC ao mesmo tempo.CIRCUITOS ELETRÔNICOS Talvez você já tenha ouvido falar do termo chip, especialmente se o assunto éhardware de computação. Um chip é uma pequena peça de silício, geralmente com cerca de um 1cm2. Um chip pode ser um único transistor (peça de silício que amplifica sinais elétricos ouserve como comutador liga/desliga para uso em computadores). Ele também pode ser umcircuito integrado, composto por muitos transistores interconectados. Os chips ficam abrigadosno interior de um invólucro de plástico ou cerâmica conhecido como pacote. Às vezes, aspessoas se referem a todo o pacote pelo nome chip, mas o chip na verdade é o que fica dentro dopacote. Existem dois tipos básicos de circuito integrado (CI): monolítico ou híbrido. OsCI monolíticos incluem todo o circuito em um único chip de silício. Podem variar emcomplexidade de apenas alguns transistores a milhões de transistores em um chipmicroprocessador para computadores. Um CI híbrido é um circuito com diversos chipsencapsulados no mesmo pacote. Os chips em CI híbrido podem ser uma combinação detransistores, resistores, capacitores e chips CI monolíticos. A revolução dos CI: microeletrônica Nos dias iniciais dos circuitos eletrônicos, componentes como tubos de vácuo e transistores eram aparelhos individuais montados em um chassi metálico ou em placas de circuito impresso. Mas, em 1959, dois pesquisadores, Jack Kilby, da Texas Instruments, e Robert Noyce, da Fairchild Semicondutor (que trabalhavam independentemente) deram início à revolução da microeletrônica ao desenvolver o primeiro circuito integrado. Eles descobriram como combinar ou integrar diversos transistores e resistores, e como conectá-los para formar um circuito, tudo isso na mesma pequena peça de silício. Hoje, sistemas eletrônicos muito complexos - como microprocessadores que contêm milhões de transistores - podem se encaixar em uma peça de silício de 6 cm 2. São esses circuitos integrados que tornam possíveis os computadores modernos. Uma placa de circuito impresso, ou PCB, serve de base ao circuito eletrônico. APCB e seus componentes compõem uma placa montada de circuito impresso, ou PCBA. UmaPCB de múltiplas camadas pode conter até 10 PCB empilhadas. Condutores de cobre 8
  9. 9. eletrificados que passam por orifícios conhecidos como vias conectam as PCB individuais e elasformam um circuito eletrônico tridimensional. O mais importante elemento em um circuito eletrônico são os transistores. Osdiodos são pequenas peças de silício que agem como válvulas permitindo fluxo de corrente emapenas uma direção. Outros componentes eletrônicos são elementos passivos, como osresistores e os capacitores. Os resistores oferecem uma resistência específica à corrente e oscapacitores armazenam carga elétrica. O terceiro elemento passivo básico de um circuito é oindutor, que armazena energia em forma de campo magnético. Os circuitos microeletrônicosraramente empregam indutores, mas eles são comuns em circuitos de energia de maior porte. A maior parte dos circuitos é projetada por meio de programas de designassistido por computador, ou CAD. Muitos dos circuitos usados em computadores digitais sãoextremamente complexos e utilizam milhões de transistores, de modo que o CAD é a únicamaneira prática de projetá-los. O projetista do circuito começa com uma especificação geral deseu funcionamento e o programa CAD propõe um padrão complexo de interconexões. Quando o padrão metálico de interconexão é gravado em uma PCB ou chip de CI,uma camada de proteção resistente à gravação é usada para definir o padrão do circuito. O metalexposto é recoberto pela gravação química, o que deixa na placa apenas o padrão de metal queconecta os diferentes componentes.POR QUE A CA É USADA EM CIRCUITOS ELETRÔNICOS? Em circuitos eletrônicos, as distâncias são muito pequenas, então por que usarCA? Primeiro, as correntes e voltagens desses circuitos representam fenômenos constantementemutáveis, de modo que as representações elétricas, ou análogas, também mudamconstantemente. A segunda razão é que as ondas de rádio (como as usadas em televisores, fornosde microondas e celulares) são sinais de CA em alta freqüência. As freqüências usadas em todosos tipos de comunicação sem fio vêm avançando firmemente ao longo dos anos, da banda doskilohertz (kHz), nos dias iniciais do rádio, para a dos megahertz (mHz) e gigahertz (gHz) dehoje. Os circuitos eletrônicos usam CC para fornecer energia aos transistores e outroscomponentes dos sistemas eletrônicos. Um circuito retificador converte a energia CA em CC,reduzindo a voltagem elevada do sistema CA.Lista de tipos de circuitos elétricos 1. circuito aberto 2. circuito aceitador 3. circuito analógico 4. circuito binário 5. circuito borboleta 6. circuito centelhador 7. circuito cgr 8. circuito cag 9. circuito caf 9
  10. 10. 10. circuito composto11. circuito contador12. circuito de controle de ganho por reverberação13. circuito de deslocamento14. circuito de disparo15. circuito digital16. circuito de dois impulsos17. circuito flip-flop18. circuito Eccles-Jordan19. circuito de enlace20. circuito de escala binária21. circuito de escalamento22. circuito de filamento23. circuito de Fleweling24. circuito de grade25. circuito de intertravamento26. circuito de Loftin-White27. circuito delta28. circuito de nivelamento29. circuito de ordens30. circuito de perdas31. circuito de pico32. circuito de placa33. circuito de programa34. circuito de rádio35. circuito de rejeição36. circuito diferenciador37. circuito divisor de fase38. circuito embaralhador39. circuito eletrônico40. circuito em ponte41. circuito equilibrado42. circuito equivalente43. circuito estenódico44. circuito estrela45. circuito fantasma46. circuito fechado47. circuito indutivo48. circuito integrador49. circuito integrado50. circuito intensificador de baixos51. circuito lógico52. circuito terra53. circuito magnético54. circuito magnético fechado55. circuito Mesny56. circuito metálico57. circuito monofásico58. circuito não indutivo59. circuito neutralizador60. circuito neutralizador de Rice61. circuito neutralizador de Hazeltine 10
  11. 11. 62. circuito oscilatório 63. circuito oscilador 64. circuito ótico 65. circuito óptico 66. circuito paralelo 67. circuito primário 68. circuito quadruplex 69. circuito receptor 70. circuito reflexo 71. circuito ressonante paralelo (cf. com circuito RLC) 72. circuito ressonante série (cf. com circuito RLC) 73. circuito RLC 74. circuito série 75. circuito simétrico 76. circuito simplex 77. circuito sintonizado 78. circuito sufocador de ruído 79. circuito squelch 80. circuito superposto 81. circuito tanque 82. circuito tanque de hastes paralelas 83. circuito telefônico 84. circuito telegráfico 85. circuito tetrafilar 86. circuito ultra-áudium 87. circuito isócrono. 2.2 - CÁLCULOS DE CONSUMO DE ENERGIA.CÁLCULO DO CONSUMO DE ENERGIA ELÉTRICA Muitas vezes, na propaganda de certos produtos de eletrônicos, destaca-se a suapotência. Podemos citar como exemplos os aparelhos de som, os chuveiros e as fontes dosmicrocomputadores. Sabemos que esses aparelhos necessitam de energia elétrica para funcionar. Aoreceberem essa energia elétrica, eles a transformam em outra forma de energia. No caso dochuveiro, por exemplo, a energia elétrica é transformada em energia térmica. Quanto mais energia for transformada em um menor intervalo de tempo, maiorserá a potência do aparelho. Portanto, podemos concluir que potência elétrica é uma grandezaque mede a rapidez com que a energia elétrica é transformada em outra forma de energia. Define-se potência elétrica como a razão entre a energia elétrica transformada e ointervalo de tempo dessa transformação. Observe o quadro abaixo: 11
  12. 12. A definição de potência elétrica, como se vê no quadro acima, não é o único modoque nós temos para a sua determinação. Na eletrodinâmica, lidamos muito com os valores detensão elétrica e corrente elétrica, e, portanto, nos seria muito útil termos uma maneira dedeterminar a potência elétrica sabendo os valores dessas grandezas. Considere então um dispositivo que esteja participando de um circuito elétrico.Esse dispositivo é chamado de bipolo e possui dois terminais, um por onde a corrente entra eoutro por onde a corrente sai. Pilhas e lâmpadas são exemplos de bipolos. Para a corrente passar por esse bipolo, é necessário que seja estabelecida umadiferença de potencial (U) nos seus terminais, ou seja, uma tensão. Sabendo-se o valor dessatensão e o valor da corrente que flui pelo bipolo, podemos calcular o valor da potência elétricaatravés da formula mostrada no quadro abaixo. 12
  13. 13. Potência elétrica dissipada Quando utilizamos algum aparelho que funciona à base de transformação deenergia, podemos observar que ele esquenta durante o seu funcionamento. Isso não é diferentequando estamos lidando com aparelhos que funcionam à base de energia elétrica. Esse aquecimento é conhecido como efeito Joule, e ele é fruto das colisões que oselétrons sofrem contra os átomos e íons que pertencem ao condutor. A energia que é drenadanesse aquecimento é chamada de energia dissipada. Existem aparelhos que têm como objetivo dissipar toda a energia elétrica etransformá-la em energia térmica. Temos muitos exemplos cotidianos de aparelhos quefuncionam assim, o chuveiro, o ferro de passar, o forno elétrico, o secador de cabelo, etc. Os aparelhos citados são providos de resistores. Esses resistores são dispositivosque transformam integralmente a energia elétrica em energia térmica, e por isso, quando acorrente elétrica flui por ele, ele esquenta. Se tomarmos a lei de Ohm, junto com a fórmula que se encontra no segundoquadro deste artigo, é possível determinar o valor da potência elétrica dissipada. Observe oquadro abaixo: Com as duas últimas fórmulas do quadro, é possível determinar a potênciadissipada e, com a fórmula que se encontra no canto inferior direito do quadro, pode-seresponder uma pergunta que várias vezes é levantada nas aulas de física sobre esse assunto:"Quando colocamos a chave do chuveiro na posição inverno, aumentamos ou diminuímos aresistência do chuveiro?" O chuveiro é ligado a uma tensão praticamente constante. Na posição inverno, aágua sai mais quente e por isso está havendo uma maior dissipação de energia. Se a tensão éconstante, para ocorrer o aumento da potência é necessário diminuirmos o valor da resistência. 13
  14. 14. Observe a fórmula mencionada, a resistência está no denominador, e por isso a sua reduçãoacarreta no aumento da potência dissipada.Unidades de potência e energia elétrica Nos livros didáticos em geral, são adotados dois sistemas de unidades, o SistemaInternacional e o sistema prático. Vamos ver as unidades de potência e energia elétrica nessesdois sistemas. potência elétrica As duas unidades de potência mais usadas são o watt (W) e o quilowatt (kW).Elas estão representadas no quadro abaixo, assim como a conversão entre elas: energia elétrica , No Sistema Internacional, a unidade de energia elétrica é o joule (J), mas naprática usamos o quilowatt hora (kWh). A conta de consumo de eletricidade da sua residênciavem nessa unidade. Observe a figura a seguir: Note que o kWh é uma unidade de medida grande e por isso ela é compatível parao uso nas medidas de energia elétrica. Imagine que sem avisar a companhia de fornecimento deenergia elétrica resolvesse enviar a conta de luz em joules. O valor da energia consumida seria o 14
  15. 15. valor em kWh multiplicado por 3.600.000J. O resultado seria um valor muito grande que nomínimo resultaria em um susto no dono da conta.Cálculo do consumo de energia elétrica Vamos por meio de um exemplo bem simples ver como é feito o cálculo doconsumo de energia elétrica. Considere um banho de 10 minutos em um chuveiro elétrico depotência de 5.200W. Primeiro, devemos passar a potência do chuveiro para kW e o tempo dobanho para horas. Com a potência em kW e o tempo em horas, o resultado do consumo já sairá emkWh. Para obter esse consumo, usaremos a formula que foi apresentada na primeira figura desteartigo, pois nós temos o tempo e a potência do chuveiro. Se soubermos o valor do kWh cobrado pela concessionária, poderemos determinarqual foi o custo desse banho. Vamos tomar o preço cobrado pela concessionária que fornece 15
  16. 16. energia na minha casa, que vale R$ 0,32, e vamos multiplicar esse valor pelo valor da energiaconsumida durante o banho, nesse caso, 0,87kWh. Um valor relativamente pequeno, mas se considerarmos uma família com quatromembros, cada um tomando um banho de 10 minutos por dia, teremos um consumo diário demais de um real. Se pensarmos no consumo mensal, teremos na conta mais de trinta reais devidosomente aos banhos da família. Então podemos concluir que o chuveiro realmente é responsável por uma fatiasignificativa na despesa mensal com a conta de luz. 2.3 - PILHAS. Pilha elétrica, célula galvânica, pilha galvânica ou ainda pilha voltaica é umdispositivo que utiliza reações de óxido-redução para converter energia química em energiaelétrica. A reação química utilizada será sempre espontânea. Neste dispositivo, têm-se dois eletrodos que são constituídos geralmente de metaisdiferentes, que fornecem a superfície na qual ocorrem as reações de oxidação e redução. Esteseletrodos são postos em dois compartimentos separados, imersos por sua vez em um meiocontendo íons em concentrações conhecidas e separados por uma placa ou membrana porosa,podendo ser composta por argila não-vitrificada, porcelana ou outros materiais. As duas metadesdesta célula eletroquímica são chamadas de compartimentos e têm por finalidade separar os doisreagentes participantes da reação de óxido-redução, do contrário, os elétrons seriam transferidosdiretamente do agente redutor para o agente oxidante. Finalmente, os dois eletrodos sãoconectados por um circuito elétrico, localizado fora da célula, denominado circuito externo,garantindo o fluxo de elétrons entre os eletrodos. As pilhas não devem ser confundidas com as baterias. Enquanto a primeira apenasconverte energia química a elétrica, a segunda faz a interconversão entre energia química eelétrica. É importante saber que na pilha, os elétrons fluem do ânodo para o cátodo, sendoque o sentido da corrente elétrica, frequentemente utilizado na Física, se dá do cátodo para oânodo. 16
  17. 17. História No século XVII, Otto Von Guericke inventou a primeira máquina para produzireletricidade. Na segunda metade do século XVIII, Luigi Aloisio Galvani começou a pesquisarsobre a aplicação terapêutica da electricidade. Após dez anos de pesquisa publicou Sobre asforças de eletricidade nos movimentos musculares, onde concluía que os músculos armazenavamelectricidade (do mesmo modo que uma garrafa de Leiden) e os nervos conduziam essaeletricidade. No século XVIII, Alessandro Volta, pondo em prática uma experiência de LuigiGalvani, descobriu algo curioso. Verificou que, se dois metais diferentes forem postos emcontacto um com o outro, um dos metais fica ligeiramente negativo e o outro ligeiramentepositivo. Estabelece-se entre eles uma diferença de potencial ou seja, uma tensão elétrica.Usando esta experiência como base, concebeu uma pilha, a que deu o nome de pilha voltaica. A pilha era composta por discos de zinco e de cobre empilhados e separados porpedaços de tecido embebidos em solução de ácido sulfúrico. Esta pilha produzia energia elétricasempre que um fio condutor era ligado aos discos de zinco e de cobre, colocados na extremidadeda pilha.Em 1812,Davy produziu um arco voltaico usando elétrodos de carvão ligados a uma bateria demuitos elementos.Funcionamento de uma pilhaVários tipos de pilhas.Alguns modelos de pilhas comerciaisSuponhamos, por exemplo, que separemos fisicamente a barra de zinco de uma solução desulfato de cobre. O zinco é imerso numa solução de sulfato de cobre, assim como uma barra decobre. As duas barras encontram-se interligadas eletricamente mediante um fio. Este dispositivoforma uma pilha. 17
  18. 18. As barras de zinco e de cobre são denominadas eletrodos e fornecem a superfície na qualocorrem as reações de oxidação e de redução. Se os eletrodos de zinco e o cobre forem ligadosentre si, por meio de um circuito externo, haverá um escoamento de elétrons através dessecircuito, do eletrodo de zinco para o de cobre, em cuja superfície serão recebidos pelos íonsCu+2. (lembre-se da fila de reatividade!).E esses íons serão reduzidos e os átomos de cobre se depositarão na superfície do eletrodo decobre (eletrodeposição). Nesta célula o eletrodo de zinco é denominado ânodo. O ânodo é umeletrodo no qual ocorre a oxidação:Zn(s) Zn2+ + 2e– (reação anódica)O eletrodo de cobre, nesta composição, será o cátodo, um eletrodo no qual se realiza a redução.Cu2+ + 2e– Cu(s) (reação catódica)Logo, Ânodo = local onde ocorre oxidação Cátodo = local onde ocorre reduçãoÀ medida que se vai realizando a reação da célula, os íons de zinco migram afastando-se doânodo de zinco, em direção do eletrodo de cobre, à semelhança do que ocorre com os íons decobre. A pilha pode conter uma parede permeável ou uma ponte salina (com cloreto de potássio,os íons Cl– migram em direção ao ânodo e os íons K+ migram em direção ao cátodo) que fazem ocontato entre as duas células. As reações de eletrodo e a reação da célula são: Ânodo : Zn (s) Zn2+ + 2 e– Cátodo : 2 e– + Cu2+ Cu(s) Reação Global da Célula: Zn(s) + Cu2+ Zn2+ + Cu(s)Uma primeira bateria de douradura ou pilha feita à mais de 2000 anos. O engenheiro alemão Wilhelm Koning Em 1936 ele encontrou-se trabalhando nacave do Museu de Bagdad Iraque (mais precisamente Kuyut Rabboua), do qual ele foi diretorpara a função de pôr em esgotos, quando vários elementos encontrados na Antiguidade nãoclassificada. Um desses objetos é de particular interesse, já que parecia ser, de facto, umagalvânica gerador , Uma bateria capaz de gerar eletricidade. Externamente o objeto apareceu como um vaso bastante elevada e longa, mas nãomaior do que a de uma mão. O vaso era feito de argila amarela na parte superior e tinha umatampa de asfalto, que governam um cilindro de cobre de 2,6 centímetros x9, que por sua vezcontinha um pequeno cilindro de ferro. Que desencadeada em espanto Koning e outros, porém,foi o fato de que o preenchimento do interior da câmara uma solução ligeiramente ácida, o objetoé produzida, que poderia alimentar uma tocha por alguns minutos. Vários estudiosos têm usadosubstâncias diferentes para ver o impacto que produziu a pilha: a água salgada de sulfato decobre para benzoquinona com vinagre. 18
  19. 19. Embora a tensão produzida por esta bateria, 1,5 volt, foi muito pobre e poucodurável, vários estudiosos têm sugerido que diferentes ponendone em série ou em paralelo teriasido possível a utilização da energia produzida para vários fins, tais como douradura técnicascom mestres. Embora não tenham sido encontrados restos mostram que este tipo de trabalho, nãopodem ser excluídos para o tempo (Civilização das Partes II sec. AC), usando esta técnica. Bastapensar que, mesmo hoje em dia essas mesmas áreas de douradura este método ainda éamplamente aplicado: o processo é constituído essencialmente nellimmergere o objeto deve sersubmetido a folheado a ouro em uma solução de sais de cianeto de ouro vaso suficientementeporosos, imerso na sua tempo em uma solução salina. A reação de oxidação é realizada por umpedaço de zinco imersos na primeira solução e ligado à rede eléctrica. O chamado g poderia seruma ferramenta para bruto douradura então. Tudo isto foi confirmado em 1938 pela Universidade da Pensilvânia, onde ochamado Bagdá baterias ainda estão expostos. Uma vez que esses navios foram bem 2000 anouma pergunta como foi possível a realização de tais produtos manufacturados, excepto com aajuda de um compreensão da origem extra-terrestre : Este é o pressuposto de que osapoiantes de avançar arqueologia espacial .Imagens relacionadasESQUEMA DE UMA BATERIA DE BAGDÁ 19
  20. 20. 3 - CONCLUSÃO Há cerca de 100 anos não era utilizada a electricidade. As actividades humanasestavam centralizadas na agricultura, onde se aplicava o trabalho humano e o animal. O mesmose passava com outras profissões. A comunicação entre as pessoas era lenta, de voz a voz ouatravés de mensageiros a pé ou a cavalo ou, enfim, por barco. A deslocação das pessoas tambémera lenta e feita pelos mesmos meios. A iluminação era natural ou feita com a queima de óleos, por exemplo, de baleia(o que originou um grande desastre da população destes animais) ou, mais recentemente, queimade gases. O aquecimento era feito com queima de lenha, assim como a cozedura dosalimentos. Os vestuários eram feitos manualmente. A invenção do gerador eléctrico veio alterar todo este modo de vida. A invençãodo telefone por Bell tornou a comunicação à distância praticamente instantânea. A invenção daluz eléctrica por Edison melhorou a qualidade de vida e a possibilidade de trabalhar nos períodosnoturnos. O motor eléctrico desenvolveu as indústrias e os transportes, o fonógrafo, o rádio e atelevisão revolucionaram as comunicações. Em soma, a electricidade revolucionou por completo o modo de vida humano emtodos os aspectos, melhorando a qualidade de vida. Desde as primeiras descobertas à muito tempo atrás antes de cristo nascer, ohomem vem se desenvolvendo através do tempo e se aperfeiçoando cada vez mais, amanipulação e controle de eletricidade nos trouxe benefícios incalculáveis. 20
  21. 21. 4 - BIBLIOGRAFIAhttp://www.escolher-e-construir.eng.br/Dicas/DicasI/Kwatt/pag1.htmhttp://www.copel.com/hpcopel/simuladorhttp://www.eflul.com.br/consumidores/calculo-de-energia-eletricahttp://www.forumpcs.com.br/comunidade/viewtopic.php?t=212604http://www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/Eletrodinamica/consumo.phphttp://pt.wikipedia.org/wiki/Bateria_de_Bagd%C3%A1http://www.youtube.com/watch?v=ErGQWe1ZTn4http://www.arcadiaclub.com/pt/alien/bagdad_bateria_jarra.htmhttps://www.google.com.br/search?q=Pilha+de+bagda&hl=pt-BR&prmd=imvns&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ei=3HepT7TWBKPw0gHl58COBQ&ved=0CGIQsAQ&biw=1280&bih=833 21
  22. 22. 5 - ANEXOSUm vaso com componentes da PILHA DE BAGDÁ 22
  23. 23. Um vaso DOS COMPONENTES DE BAGDÁ Circuito elétrico 23

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