COTIDIANO

Estamos em quarentena por conta da pandemia de Covid-19, então as aulas seguem online na plataforma Blackboard. O link da sala é disponibilizada na plataforma e circula entre os colegas. O material que documenta as aulas está disponível na plataforma Bb e nos links divulgados na aula.
*Por conta de alinhamentos entre turmas, e adaptações da dinâmica diante da nova realidade, alguns assuntos estou abordando com ritmos diferentes, mas mantendo a sequência e garantindo a passagem por todos os tópicos.
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- Semana 7

Resistência elétrica - Modelo de Drude: interpretação 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).

Resistores: resistor de chuveiro, lâmpada incandescente, resistores de circuitos.

Resistência elétrica - Modelo de Ohm (Primeira Lei).

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

Medidas elétricas: resistência variável (dependente da corrente/temperatura) - caso da lâmpada. Resistência em fios de cobre - muito baixa. Curto circuito. Curto circuito em pilhas: divergência entre corrente prevista e medida.

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

Circuitos resistivos - símbolos e definições.

Soma de tensões em associações de lâmpadas em Tensão DC e AC. Comentário sobre sistema elétrico trifásico.

Leis de Kirchhoff: Lei das tensões e das correntes.


- Semana 6

Potência elétrica: uso de tensões maiores para baixa corrente em máquinas de maior potência e no sistema elétrico.

Tensão/diferença de potencial: soma de tensões (associação em série) e elementos do sistema elétrico trifásico comercial*.

Detalhamento: a tecnologia das baterias químicas. Bateria de Volta e aspecto da sua história, bateria de Limão (e o recorde mundial), bateria de Daniell e a bateria de carro.

Veja também o vídeo sobre eletricidade, plantas e neurociência deixado linkado abaixo.

*O sistema elétrico trifásico, e seus elementos de engenharia, é muito bem explicado nas animações da bonita série francesa "Viagem na eletricidade" - links em multimídia.

- Semana 5 -

Cálculo de consumo em kWh (energia sistema elétrico comercial).

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). 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. Tensões mais altas para correntes mais baixas (mantida a potência). Comentário sobre as tensões no sistema elétrico comercial.

Tensão DC - Baterias (história) e bateria de limão (vídeo). Medida em multímetro e somas de tensão: empilhar pilhas.

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Atenção: lista de exercícios para treino (aulas 3 a 5) disponível.

*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 e 4 -

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.

Energia: a contabilidade universal do movimento e sua trasferência à diferentes elementos materiais. "Tipos" de energia - Energia não é substância; por "tipos" de energia (mecância, elétrica, térmica, química, etc.) se entende os diferentes objetos/substâncias física que se movem ou que armazenam o movimento em uma configuração.

Máquinas e processos naturais - mecanismos conversores de energia (movimentos envolvidos nos diferentes processos e atores-substâncias 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, e a primeira equação eletrodinâmica. Exercícios. O impacto ambiental de um banho.


- Semana 1 e 2 -

Tópicos da história da eletricidade - ciência e tecnologia.
Carga elétrica, Eletroscópio.
Eletrização por atrito e eletrização por indução.

Força elétrica. 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.

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

LISTAS

Listas de exercícios


Eletricidade Estática/Quizz
Aulas 1 e 2

Lista 1
Aulas 3 a 5
Upload: 04/09 -- 14:00

Lista 2
Aulas 6 a 10
Upload: 03/10 -- 17:30

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.)




Semana 7)

Modelo de Drude - analogia da mesa de pregos.


Modelo de Drude / animação simples (realidade bem reduzida)


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.


Semana 6)

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.


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]


Semana 3 e 4)

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).


Semana 1 e 2)

Experimentos de eletrostática


Série Triboelétrica e eletroscópio
Como fazer um eletroscópio [clique]


Eletroscópio moderno - Detector de polaridade


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


O experimento/lei de Coulomb


Eletricidade Estática

Veja as tensões elétricas a que se chega com estática.

Prof. Rodrigo Ramos -
Primeiro Semestre / 2020