COTIDIANO



- Semana 13 -

Equações de Maxwell, a natureza da Luz, o espectro eletromagnético e o experimento de Hertz.

Revisão da disciplina - também continuará na última semana- acesse o formulário encaminhado por email e no link da pasta compartilhada com notas.

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Um material sobre ondas eletromagnéticas pode ser visto neste link [clique], os primeiros slides são gerais (depois tem um trabalho sobre antenas, mais específico).



- Semana 12 -

A Lei de Faraday (indução eletromagnética).

Lei de Lenz: Sentido da tensão[campo elétrico]/corrente induzida pela variação de B - Correntes de Eddy/Foucault: realizações experimentais (indução gerando força repulsiva);

Geradores e Transformadores

O Sistema Elétrico comercial (trifásico) - você pode ler o material no quadro vermelho (sistema trifásico) e pode sobre detalhes históricos consultar o vídeo sobre a "guerra das correntes".

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Obs 1: Material de Resumo -- Eletromagnetismo completo + indutores e transformadores: |CLIQUE|

Obs 2: Lista 4 - a última. Está disponível.



Atenção: Provinha 2 (1,0 ponto) - Prazo 18/05
Responda em http://bit.ly/ele191-p2 [clique]

- Atenção: APS -

ENTREGA ATÉ DIA 12/05

1) Cadastre seu grupo (prazo ) no formulário:

http://bit.ly/ele191-rg [clique]
Só vai ter uma pasta para subir o material após o cadastro. Prazo - 30/04

2) A descrição do experimento a ser entregue e materiais - prazo 12/05
http://bit.ly/ele191-aps [clique]
Depois de realizar o experimento e subir o material na pasta compartilhada. Prazo (12/05). Registrar o grupo Enunciado do exercício e requisitos de entrega [CLIQUE]: https://bit.ly/2H082Y6

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- Semana 11-

Cálculo: plano carregado - altas tensões com pouca carga, rigidez dielétrica, altas tensões mas baixas correntes (pouca carga elétrica disponível).

Imãs e bobinas.

Lei de gauss magnética - campo magnético é fechado = não existe monopolo.

Intensidade do campo magnético terrestre.

Lei de Ampère. Aplicações: Cálculo do campo no fio longo e Solenóide (bobina longa).

Intensidade do campo magnético e constante magnética do meio: o efeito do núcleo da bobina no experimento d a APS.

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Obs 1: Material de Resumo -- Eletromagnetismo completo + indutores e transformadores: |CLIQUE|


- Semana 10-

Campo elétrico x tensão elétrica.

Campo elétrico: Lei de Gauss Elétrica (equação de Maxwell)

Lei de Gauss em situações de alta simetria - Plano carregado e Capacitor. Lei de Coulomb.

Capacitância e Capacitores. Exercícios.

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Lista 3: será disponibilizada ao longo da próxima semana.



- Semana 9

Compilação do significado da disciplina e suas etapas até aqui. Introdução ao último terço do trabalho: A realidade dos Campos (interação), ou seja: campo existe - Campo e força. Campo elétrico e campo magnético - fenômenos e experimentos (visualização e efeito no movimento). Magnetismo: fenomenologia, imãs e campo magnético.

Conexão entre eletricidade e magnetismo: experimento de Oersted;

Força magnética: força de lorentz / experimento tubo de Crookes

Intensidade do campo magnético terrestre


Atenção: Provinha 1 (1,0 ponto) - Prazo 8/4
Responda em http://bit.ly/ele191-p1 [clique]

- Semana 8 - Aula de Laboratório turma de sexta/noite - Laboratório de Física (prédio 44). Dia 12/04.

- Semana 8 - Aula de Laboratório turma de sexta/manhã - confirmada. Laboratório de Eletrônica (prédio 44). Dia 05/04.


- Semana 7

Circuitos elétricos - Aplicação das Leis de Kirchoff (sistema de equações lineares) e técnica de cálculo alternativo por meio de Associação de resistores (série e paralelo). Exercícios.

Equação do gerador. Medidas elétricas [resistência interna da pilha comercial].

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Atenção: Provinha [1 semana].

Atenção: Lista 2 - Disponível desde a aula anterior.

Atenção: Aula de laboratório - realizando marcação para dia 5/4 (manhã) e 12/4 (noite). Aguarde confirmação por aqui.

- Semana 6

Resistores: resistor de chuveiro, lâmpada incandescente.

Medidas elétricas: resistência, tensão e previsão de corrente pela lei de ohm.

Medidas elétricas: resistência variável (dependente da corrente/temperatura) - caso da lâmpada.

Segunda Lei de ohm - resistência elétrica em termos dos parâmetros físicos (área e comprimento) e resistividade de materiais (condutores, semicondutores e isolantes).

Resistência em fios de cobre - muito baixa. Curto circuito. Curto circuito em pilhas (questão aberta sobre divergência entre corrente prevista e medida).

Modelo de Drude: origem microscópica (discussão qualitativa) do aquecimento dos fios, da dependência da resistência com a temperatura dos metais e da dependência da resistividade com propriedades dos materiais (como densidade). Circuitos resistivos/DC - símbolos e definições.

Leis de Kirchhoff: Lei das tensões e das correntes.

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Atenção:Exercícios sobre resistores e circuitos elétricos (assunto em andamento) disponível.

- Semana 5

Tensão DC: medida em multímetro e somas de tensão: empilhar pilhas.

Experimentos e discussões simples com eletricidade e medidas elétricas

Detalhamento: a tecnologia das Baterias químicas - bateria de Volta, bateria de Limão (e o recorde mundial), bateria de Daniell e a bateria de carro.

Tensão AC - comentário sobre sistema elétrico comercial

Experimento - condução de corrente elétrica na água, o mecanismo de íons livres.

Experimento - hidrólise da água (+ queima de hidrogênio).

Resistência elétrica - Lei de Ohm


- Semana 4 -

Atenção: lista de exercícios para treino (aulas 2 a 4) disponível.

Energia: a contabilidade universal do movimento que se transforma em movimentos. "Tipos" de energia? Não, energia não é substância. Usa-se "tipos" de energia (mecância, elétrica, térmica, química, etc.) como um jargão. O que há é diferença entre o objeto/substância física que se move ou que armazena o movimento.

Máquinas e processos naturais - mecanismos conversores de energia (movimentos envolvidos nos diferentes processos e atores envolvidos).

Cadeias de transformação de energia: Usinas (hidrelétrica x termelétrica - diagramas e contabilidade do rendimento energético). Discussão sobre tecnologia, escalas, tempos de renovação (renovável versus não renovável) e meio-ambiente (limpa versus suja).

Potência: definição. Exercícios.

Cálculo de consumo em kWh (energia sistema elétrico comercial). O impacto ambiental de um banho.

De volta à eletricidade: A contabilidade do "desnível" (energia disponível para a carga elétrica que flui entre os pólos de uma bateria* e a analogia com água fluindo em desnível): Tensão elétrica (J/C = V, volt). *Obs: bateria - funcionamento e o sistema elétrico: próxima aula.

Potência e sua conexão com corrente e tensão. P = Vi. Causa e efeito conectada pela potência do dispositivo elétrico.

Exercício - corrente em chuveiro 220V versus 110V (sem detalhes sobre sistema elétrico alternado - próx. aula). Tensões mais altas para correntes mais baixas (mantida a potência).

*Discussão: porque você não morreu ao tomar choques de 10mil volts devido à estática. Resposta: desnível grande mas baixa quantidade de carga disponível para fluir.


- Semana 3 -

Corrente elétrica: unidade para medida física (C/s = A, ampère)

O problema da conexão entre causa (força elétrica) e efeito (corrente elétrica): inviabilidade da descrição newtoniana (mecânica corpuscular/microscópica).

Energia: revisão e conceito mecânico - Conexão Energia-Movimento (contabilidade).

Cadeias de transformação de energia (a centralidade do Sol para a Terra). Usinas elétricas.


- Semana 2 -

Exercícios e dúvidas

Experimento de Coulomb (1875) - O estabelecimento de uma lei para a força entre corpos eletrizados. A viabilidade da definição e medida da carga elétrica a partir da medida de força.

Um rascunho do resumo dos meus argumentos nessa aula podem ser lidos aqui [clique]

Obs: Sobre a questão sobre a natureza do átomo (e que o átomo, ou melhor, o coportamento físico dos elétrons que o compõe é muito mais similar ao problema do tambor do que o de planetas orbitando em torno do sol), e a ocorrência de uma realidade física distinta na escala atômica em relação à realidade física macroscópica (que ocorre na escala em que vivemos), sugiro o vídeos e materiais na seção de multimídia abaixo.

- Semana 1 -

Carga elétrica, Força elétrica, eletroscópio. Eletrização por atrito e eletrização por indução/aterramento.

Um rascunho do resumo dos meus argumentos nessa aula podem ser lidos aqui [clique]

Atenção: Eletricidade estática (aula 1 e 2) -
EXERCÍCIOS [clique]


BIBLIOGRAFIA

[1] HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos de Física III: Eletromagnetismo. Rio de Janeiro: LTC, 2009.

[2] SEARS, Francis; YOUNG, Hugh D.; FREEDMAN, Roger A.; ZEMANSKY, Mark W. Física 3 – Eletromagnetismo. 12a ed. Addison Wesley, 2009.

[3] NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Curso de Física Básica (Volume: 3. Eletromagnetismo), 4a ed. Edgar Blucher, 2002.

[4] CHAVES, Alaor. Física Básica (Volume 3: Eletromagnetismo), 1a ed. LTC, 2007.

[5] BAUER, W.; WESTFALL, G.D.; DIAS, H. Física para Universitários: Eletricidade e Magnetismo. McGraw-Hill, 2012.

MATERIAL EXTRA



Fisup @ ELETROMAGNETISMO
Fisup @ OSCILAÇÕES E ONDAS

Comentário: Compilação de materiais online que realizamos nesta página.


O sistema trifásico: (clique aqui)
Comentários básicos sobre o sistema elétrico trifásico


Exercícios de Potências de 10
Comentário: Exercícios de Matemática - potências de 10.


Eletromagnetismo
Comentário: Curso de Claudio Graça @ UFSM


Eletricidade Básica
Comentário: Curso de Rodrigo Santos @ IFSUL

LISTAS

Listas de exercício


Lista 1
Aulas 2 a 4
Upload: 11/3 -- 12:00

Lista 2
Aulas 5 a 7
Upload: 23/3 -- 16:20

Lista 3
Aulas 9 a 12
Upload: 05/05 -- 17:00

MULTIMÍDIA

(quando não houver visualização prévia, clique no título para assistir no youtube; também para o caso de querer legendas acione o recurso de legendas autogeradas do youtube.)




O experimento de Hertz: ondas eletromagnéticas


A guerra das correntes: Tesla x Edison.
Um documentário da BBC sobre a história da eletricidade[clique](até melhor que o anterior que é mais pop)


Transformadores de poste: diagrama de operação


Transformadores de poste: construção


Gerador AC - esquema de funcionamento
Esquema de operação de um Gerador trifásico [clique]

Com respeito à operação de transformadores --
Esquema geral de uma usina hidrelética

Turbina Francis (a mais usada em hidrelétricas no mundo, incluindo Itaipu)

Turbina Francis

Simulação de fluxo de água no interior da turbina Francis



Indução eletromagnética - Forças repulsivas (Lei de Lenz induz magnetização oposta).
Outros exemplos das correntes induzidas (correntes de Eddy) --

Queda do imã retardada no tubo de cobre - Exemplo 1 [clique] e Exemplo 2 [clique].

Outra forma de ver o mesmo é a queda do imã em frente - a um prato de cobre [clique].

As correntes de Eddi induzidas evidentemente aquecem o metal em que são geradas, assim é possível, por exemplo, derreter o metal [clique].

Maglev [clique] - Um exemplo do uso da levitação eletromagnética por indução são os trens mais rápidos do mundo como esse de Shangay (que passa de 340 km/h) [clique]


O experimento de Oersted/1820. Corrente elétrica produz campo magnético (circular em torno do fio).


Campos magnéticos em imãs (para legendas em português ative no menu)


Produzindo imãs


Circuito simples - utilizando capacitor para pulso de luz com LED (diagrama do circuito feito e discutido em sala).


O experimento com força entre dois fios longos (corrente paralela: atração, corrente oposta repulsão)
De um experimento como esse (com ao menos um dos fios ligados à uma balança de torção) se define 1A, fixando o valor da constante magnética do vácuo.


Equipotenciais: experimento
Medindo tensões entre as placas do capacitor, clique no link caso queira legendas autogeradas acerte as configurações do youtube


Capacitores


Garrafa de Leyden - O primeiro capacitor


Defletindo elétrons em movimento por corrente elétrica: Força de Lorentz (força magnética).
O rastro azul é produzido pela passagem dos elétrons através do gás rarefeito no interior do tubo, a cor depende do gás portanto, o tubo se chama "tubo de Crookes" e é a tecnologia da popular "Televisão de Tubo". Para mais sobre elementos diferentes produzirem cores diferentes (algo que é conhecido desde o advento dos fogos de artifício e observado na química desde seus primórdios) [clique]


Padrões de campo magnético gerados por corrente elétrica.
Note: As linhas de campo magnético são sempre fechadas (voltam pra cima de si mesmas), diferentemente do campo elétrico.


Padrão de campo magnético gerado por imã.
Outro vídeo: [clique]


Campo elétrico em capacitores planos / software visualização 2D


Linhas de Campo Elétrico - geradas por cargas elétricas estáticas


Modelo de Drude / animação simples


Lâmpadas -
Falamos sobre lâmpadas antes dos experimentos - aqui uma comparação interessante entre elas [clique]


Resistência de chuveiro -
Cortando garrafa com resistor de chuveiro [clique] - conforme comentado ao ligar o resistor de chuveiro na tomada.


Experimentos elétricos com plantas
A descoberta de Galvani sobre eletricidade animal que foi importante para Volta desenvolver a pilha, chamou também a atenção para a conexão entre eletricidade e o movimento em seres vivos com sistema nervoso. Entretanto o uso de eletricidade para realização de movimento mesmo em plantas (que não têm sistema nervoso) como a nana-nenê e a planta carnívora é muito interessante.


A Arte de Cortar os fios em 4
Excelente animação francesa (passava na tv cultura), apurada sob o aspecto científico e tecnológico. Este episódio trata de elementos do sistema elétrico trifásico e o fato do fio neutro não precisar ir até a geradora.
1) A técnica de geração da corrente alternada (imã/bobinas) será estudado mais adiante.

2) O sistema descrito tem tensão de 220V por fio de fase Neste caso as casas recebem apenas dois fios, fase-neutro (e não três, 2-fases e um neutro como em São Paulo/SP). Assim, todas as tomadas de uma residência (fase/220V, neutro) serão de 220V. Entre dois fios de fase de 220V a tensão será de 380V (por isso as residências não vão receber duas fases).

3) Sobre a utilização de altas tensões (redução da corrente) assista "Volts para ir mais longe" [clique]


Recorde mundial de 2016 em tensão gerada com bateria de limão (tensão de circuito aberto).
Muitos vídeos sobre baterias de limão no youtube. Por exemplo esse: [clique]

Pilha: Zn-Cu em solução de ácido sulfúrico (liberação de hidrogênio - gás inflamável). [clique]

Pilha (Daniell): Zn/ZnSO4 - Cu/CuSO4 (s/ liberação de hidrogênio). [clique] . Para animação do princípio de operação [clique]

Abrindo a Bateria de carro: [clique]. Utiliza Chumbo (Pb, "Lead"). A reação química neste caso pode ser vista aqui [clique], liberação de sulfato de chumbo e água.


A dificuldade de conseguir o azul
Apenas uma curiosidade - Na discussão sobre a eficiência de processos de conversão de energia em dispositivos na comparação da tecnologia do LED com a lâmpada incandescente (Nobel de 2014 para a invenção do led azul - que ocorreu apenas no início dos anos 90 [press release nobel 2014 - clique]), o comentário sobre como o azul curiosamente foi sempre difícil de obter, mesmo com pigmentos. Segue uma referência que fiquei de deixar.


Passeio em Itaipu


Documentário: Energia/BBC
Há legendas autogeradas no youtube, acertar nas configurações de exibição. Um excelente complemento para a aula mas não é necessário seguir para além dos 24 minutos (quando se vai falar sobre entropia, o assunto fica para os curiosos).


A física do átomo: mecânica quantica*. (*apenas aos interessados)
Um vídeo semelhante mas complementar: - fala coisas semelhantes mas com foco no átomo [clique].

- ou esse outro aqui [clique] (que tem uma visão geral interessante); Sobre o uso dos 4 números para descrever cada estado quântico/função de onda (orbitais atômicos) se torna uma questão técnica (qual a equação, qual o problema, quais aproximações, etc..), o sumário dos quatro números pode ser visto [aqui]

Sobre a adequação da "visão de mundo" você pode verificar por exemplo o resultado desta busca no google [clique], onde se visualizam moléculas com resolução individual - técnica chamada STM, possibilitanto a visualização de ligações químicas (orbitais combinados com a valência dos átomos).

Para entender mais do assunto (o correto seria "acostumar"), o caminho é bastante extenso (e em princípio demandaria de uma disciplina específica, há exemplos de aula disponíveis no youtube no canal da univesp e da unicamp por exemplo). Para uma visão geral você pode buscar um livro como o do professor Menezes [clique], que enquadra dentro de um quadro mais geral compreensível. Você pode olhar um texto/sumário sobre o átomo veja por exemplo [clique], e destes ir seguindo.

Importante: a mecânica quântica, como toda teoria física, foi construída dentro do paradigma científico fundamentalmente ligado no contato entre experimentação e teoria. A sua forma contraintuitiva dependeu de se buscar descrição quantitativa dos fenômenos experimentais, a experiência guiou a criatividade humana através da matemática, idéias surgidas no campo teórico demandaram, também, de comprovação experimental. O início da teoria data de 1914 (104 anos portanto) e a versão completa (matematicamente consistente) da teoria é de 1926.


O experimento/lei de Coulomb


Eletricidade Estática

Veja as tensões elétricas a que se chega com estática.
Indução eletrostática

Explique o fenômeno demonstrado, note que é o mesmo princípio utilizado para carregar o eletroscópio


Eletroscópio moderno - Detector de polaridade


Série Triboelétrica e eletroscópio
Como fazer um eletroscópio [clique]


Experimentos de eletrostática

Prof. Rodrigo Ramos -
Segundo Semestre / 2018