O professor Rafael Rodrigues(UAFM, UFCG, campus Cuité) reivindica ao reitor Camilo da UFCG, a aquisição de materiais alternativos para os estudantes das disciplinas de instrumentação do curso de Licenciatura em Física da UFCG, campus Cuité-PB.
Teremos 3 notas na disciplina de -Instrumentação II, do curso de Licenciatura em Física, ministrada pelo professor Rafael Rodrigues, durante esse período atrasado 2025.1 da UFCG.
Nota 1-Projetos- PI-primeira prova. Listas de exercícios e resumos dos vídeos. Eletrostática: carga elétrica, lei de Coulomb, campo elétrico, potencial e capacitor.
Nota 2-PII-segunda prova. Listas de exercícios e resumos dos vídeos. Magnetóstica: força magnética, campo magnético de um fio condutor e a Lei de Ampère, corrente elétrica e resistência. Lei de Ohm. Associação de resistores. Planejamento e montagem de kits de eletricidade: a eletrólise e associação de Resistores (Lâmpadas). Planejamento e montagem de kits de Resistência elétrica: o chuveiro elétrico e o ferro elétrico. Faça um kit com lâmpadas, pode ser um circuito simples com somente uma lâmpada.
Nota 3. PIII-terceira prova. Listas de exercícios e resumos dos vídeos. Planejamento e montagem de kits para medir a corrente elétrica induzida: Lei de Faraday. Motor Elétrico. Transformação de energia elétrica em energia mecânica. Demonstrações de experiências simples sobre interferência e difração das ondas eletromagnéticas. Vários aspectos históricos do formalismo matemático das ondas eletromagnéticas: equações de Maxwell. Aspectos histórico e matemático da teoria da Luz: dualidade, onda e partícula.
Projeto I: Eletricidade com canudos de refrigerantes. Aqui você poderá construir um pêndulo eletrostático com canudo de plástico, bola de isopor e papel de alumínio. Poderá construir uma chapa condutora e usar uma seta para mostrar que o campo elétrico é perpendicular a placa carrega.
Projeto II: construir um eletroscópio de duas folhas com materiais de baixo custo.
Projeto III: capacitor.
Neste projeto, cada estudante da disciplina de instrumentação II fará o seu capacitor usando materiais de baixo custo.
Duas propostas para fazer o seu capacitor:
1) Usar um copo pequeno de plástico e bombril.
2) Duas tiras de papel ofício e duas tiras de alumínio com mesmas espessuras 20cm por 6cm e dois pedaços de fios rígidos. Depois de colocar a primeira folha de alumínio coloca-se um pedaço de fio. Em seguida a outra tira de papel. Ao colocar a segunda tira de alumínio sobre a segunda tira de papel coloca-se o outro pedaço de fio. Os fios ficam um em cada lado. Finalmente enrole tudo junto formando um capacitor cilíndrico, tendo uma capacitância de pouco nanofarad(nF), 1nF= 0,000000001F=10-9F.
Segue algumas informações para o estudante desta disciplina de instrumentação em ciência da Natureza e suas tecnologia II, para fazer um projeto de um gerador de energia eletrostático.
Transformação de Energia mecânica em energia elétrica.
Como vimos, na eletrostática a carga elétrica dura muito pouco. Para que tenhamos uma corrente duradoura é necessário que seja mantido a ddp. Quando a ddp cessar a corrente acaba. Portanto, é necessário geradores potentes para produzir corrente elétrica. No caso das hidrelétricas, como a de Paulo Afonso, a ddp é mantida devido a constante queda d'água, fazendo as turbinas gerar a corrente elétrica através do atrito e do magnetismo, percorrendo uma grande distância até chegar em nossas residências, na Paraíba.
Existem outros tipos de geradores de corrente elétrica, obtidos através da energia solar e energia química.
Existem outros tipos de geradores de corrente elétrica, obtidos através da energia solar e energia química.
Segue algumas imagens do professor Rafael Rodrigues (UFCG, campus Cuité) conhecendo o laboratório de Física da estadual de Ensino Médio Monsenhor José Paulino de Arara-PB. Ele ligou o gerador de eletrostática e estava funcionando, mas como acontece em outras escolas estaduais o gerador de Van de Graaff não está sendo utilizado pelos estudantes.
As máquinas eletrostáticas são geradoras de energia elétrica através do atrito. Estas máquinas de atrito foram as primeiras máquinas de geração de corrente de alta tensão, produzindo eletricidade em grande quantidade. Elas sugiram no século XVII. A primeira máquina eletrostática foi construída na Alemanha por Otto, por volta de 1663.
Gerador Eletrostático Van de Graaff
No século XIX surgiu o gerador de Van de Graaff, que tem sido de grande utilidade em laboratório didático para produzir energia eletrostática. Ele foi inventado pelo físico Norte Americano Robert Van de Graaff, em 1930, ´para acelerar os átomos.
O gerador de Van de Graaff funciona utilizando uma correia móvel, que após atritada passa por dentro de uma cavidade esférica de metal. A eletricidade da correia obtida pelo atrito carrega a esfera por indução eletrostática, deixando a esfera com excesso de partículas com cargas negativas (os elétrons).
As pessoas de cabelos lisos e longos ao colocar as mãos em cima da esfera metálica recebem elétrons, ficando com eletricidade negativa, com os fios de cabelos exercendo uma força de repulsão, suspensos e aumentando o seu volume.
As máquinas eletrostáticas são geradoras de energia elétrica através do atrito. Estas máquinas de atrito foram as primeiras máquinas de geração de corrente de alta tensão, produzindo eletricidade em grande quantidade. Elas sugiram no século XVII. A primeira máquina eletrostática foi construída na Alemanha por Otto, por volta de 1663.
Gerador Eletrostático Van de Graaff
No século XIX surgiu o gerador de Van de Graaff, que tem sido de grande utilidade em laboratório didático para produzir energia eletrostática. Ele foi inventado pelo físico Norte Americano Robert Van de Graaff, em 1930, ´para acelerar os átomos.
O gerador de Van de Graaff funciona utilizando uma correia móvel, que após atritada passa por dentro de uma cavidade esférica de metal. A eletricidade da correia obtida pelo atrito carrega a esfera por indução eletrostática, deixando a esfera com excesso de partículas com cargas negativas (os elétrons).
As pessoas de cabelos lisos e longos ao colocar as mãos em cima da esfera metálica recebem elétrons, ficando com eletricidade negativa, com os fios de cabelos exercendo uma força de repulsão, suspensos e aumentando o seu volume.
Esta experiência de eletrostática funciona melhor em dias com pouca umidade.
Veja mais imagens,
Matéria relacionada, projeto de eletrização com Canudos de Refrigerante, a quem interessar, clique em,
Segue a foto de um capacímetro digital.
Como medir a capacitância de um capacitor? Você pode adquirir nas lojas de eletrônicas um multímetro que funcione também como capacímetro.
O capacitor é um dispositivo eletrônico que serve para armazenar carga elétrica(campo elétrico) e energia, devido uma diferença de potencial. Ele é composto por duas armaduras condutoras separadas por um certo meio, sendo uma armadura condutora com carga +Q e a outra com -Q.
Veja um multímetro, que pode ser adquiro nas lojas de eletrônicas e alguns supermercados por apenas R$30. Cada estudante deve ter o seu ou pega emprestado com algum eletricista ou técnico de oficina de eletrônica de sua cidade. Na foto abaixo, ele está sendo utilizado como um Voltímetro.
Em eletrostática já vimos duas grandezas Físicas vetoriais: força elétrica e campo elétrico.
Faça um resumo de ddp e potencial elétrico no papel, usando o livro e as informações do professor Rafael.
Diferença de potencial (Tensão elétrica) e Capacitores
Definição da ddp=trabalho/carga=W/q.
A diferença de potencial(Ddp) entre dois pontos, é definido como o trabalho eletrostático realizado entre os pontos A e B divido pela valor da carga da partícula que se move.
Ddp=V_A-V_B=W(AB)/q,
com V_A e V_B sendo os potenciais nos pontos, respectivamente, A e B.
Se o campo elétrico eletrostático for uniforme, a força elétrica também será,
F=qE,
digamos que a partícula com carga q se desloque uma distância d, obtemos:
W(AB)=Fd,
Portando,
V_A-V_B=W(AB)/q=Eqd/q=Ed,
ou seja, a ddp é o produto do campo elétrico pela distância percorrida,
ddp=V_A-V_B=Ed.
Aqui estamos considerando que a distência entre os pontos A e B é d.
A carga elétrica Q é também uma grandeza Física escalar.
O que significa ligar um ferro elétrico na tomada, em uma residência na Paraíba, tendo uma tensão de 220V? Resposta no final desta postagem. Primeiro tente responder sozinho.
Veja mais.
Propriedades do Potencial Elétrico
Considere uma partícula com carga elétrica Q, distante d de um ponto O, o potencial elétrico é dado por
V_1=K (q_1/ d_1).
Unidade de potencial elétrico no SI: V(volts).
A constante eletrostática K, no vácuo e no SI, é representada com um índice inferior 0(zero), ou seja,
K_0=9x109 (Nm2)/C2)
Notação em potência de dez 102 = dez ao quadrado.
Unidades de medidas no SI: C=Coulomb é a unidade de carga elétrica, N=unidade de força e m=metro.
Note também que em nossa notação, q/d, significa q dividido por d.
Uma partícula com carga elétrica q>0 é abandonada em repouso em um ponto A de um campo eletrostático, gerado por uma carga elétrica puntiforme Q>0, fixa num ponto O.
Sob ação da força eletrostática a partícula se desloca espontaneamente de A até B. Neste deslocamento a força eletrostática realiza um trabalho positivo (força e deslocamento têm o mesmo sentido, conforme mostra a figura 1. Observe que o potencial elétrico em A é maior do que em B (VA > VB).
O potencial elétrico no ponto C é maior do que no ponto A (VA < VC).
Sob ação da força eletrostática a partícula se desloca espontaneamente de A até B. Neste deslocamento a força eletrostática realiza um trabalho positivo (força e deslocamento têm o mesmo sentido, conforme mostra a figura 1. Observe que o potencial elétrico em A é maior do que em B (VA > VB).
Se a carga elétrica q fosse negativa ela se deslocaria espontaneamente de A para C e também, neste caso, a força eletrostática teria o sentido do deslocamento e realizaria um trabalho positivo (figura 2).
O potencial elétrico no ponto C é maior do que no ponto A (VA < VC).
Em uma residência medimos com um voltímetro a tensão ou ddp=diferença de potencial, ligando o em paralelo Por exemplo, a tensão elétrica na sua residência na Paraíba, é 220V, (V=volts é a unidade de tensão e de potencial elétrico no SI). No Rio de Janeiro é 110V. Na linguagem coloquial, a tensão é denominada de voltagem.
O potencial elétrico de uma distribuição de partículas carregadas é a soma algébrica do potencial de cada partícula, podendo ser positivo ou negativo dependo do sinal das cargas elétricas. Considerando 4 partículas com cargas elétricas em diferentes posições, o potencial elétrico total em um ponto O, distante d_1, d_2, d_3 e d_4, respectivamente, obtemos:
V=V_1+V_2+V_3+ V_4.
Com
V_i=K(q_i)/(d_i), i =1, 2, 3, 4.
K é a constante eletrostática do meio. Na água é k=k_0/40.
Carga puntiforme, significa uma partícula com carga elétrica. Realmente a teoria apresentada nesta postagem é válida somente para partícula, não valendo para um corpo carregado. No caso de uma distribuição contínua de carga elétrica, teríamos que usar o cálculo diferencial e integral simples, dupla ou tripla. Afirmações do professor Rafael Rodrigues (UFCG, campus Cuité).
Linhas de força
As linhas de força(LF) do campo elétrico foram idealizadas por Faraday, para visualizar o campo elétrico. No caso de duas partículas com cargas elétricas de sinais contrários, elas partem das partículas com carga elétrica positiva e chegam naquela com carga negativa. As LF nunca se cruzam. O vetor campo elétrico é tangente as LF. Se as LF se cruzarem teríamos duas direções para um úncio campo elétrico e, por isso, não é permeitido. O número de LF aumenta com o aumento da intensidade do campo elétrico.
Michael Faraday nasceu em 22 de setembro de 1791 e morreu em 25 de agosto de 1867. Em 1834, ele descobriu que variando o fluxo magnético em uma espira fechada se produz o campo magnético. Esta lei de indução eletromagnética de Faraday será visto depois de ser introduzido o conceito de corrente elétrica. Ele é conhecido como o pai da eletricidade e contribuiu também para o desenvolvimento da Química. Ele descobriu a eltrólise e o diamagnetismo.
Capacitância de um Capacitor
O capacitor é um dispositivo eletrônico que serve para armazenar carga elétrica e energia através de um campo elétrico eletrostático. Ele é composto por duas armaduras condutoras separadas por um certo meio, sendo uma armadura com carga +Q e a outra com -Q.
Você pode usar uma bateria de 12V para carregar as placas de um capacitor de placas planas e paralelas. No início, as placas estão descarregadas. Quando você conectar cada uma nos dois terminais positivo e negativo da bateria, iniciará o movimento dos elétrons.
Em eletrostática já vimos duas grandezas Físicas vetoriais: força elétrica e campo elétrico.
Em uma residência medimos com um voltímetro a tensão ou ddp=diferença de potencial, ligando o em paralelo Por exemplo, a tensão elétrica na sua residência na Paraíba, é 220V, (V=volts é a unidade de tensão e de potencial elétrico no SI). No Rio de Janeiro é 110V. Na linguagem coloquial, a tensão é denominada de voltagem.
O potencial elétrico de uma distribuição de partículas carregadas é a soma algébrica do potencial de cada partícula, podendo ser positivo ou negativo dependo do sinal das cargas elétricas. Considerando 4 partículas com cargas elétricas em diferentes posições, o potencial elétrico total em um ponto O, distante d_1, d_2, d_3 e d_4, respectivamente, obtemos:
V=V_1+V_2+V_3+ V_4.
Com
V_i=K(q_i)/(d_i), i =1, 2, 3, 4.
K é a constante eletrostática do meio. Na água é k=k_0/40.
Carga puntiforme, significa uma partícula com carga elétrica. Realmente a teoria apresentada nesta postagem é válida somente para partícula, não valendo para um corpo carregado. No caso de uma distribuição contínua de carga elétrica, teríamos que usar o cálculo diferencial e integral simples, dupla ou tripla. Afirmações do professor Rafael Rodrigues (UFCG, campus Cuité).
Veremos no final da aula de hoje. Iniciaremos o vídeo com um resumo do que foi visto sobre lei de Coulomb e o campo elétrico de partículas com cargas elétricas.
Símbolo, representa qualquer capacitor, por exemplo, capacitor esférico ou de placas planas e paralelas:
A explicação estará no vídeo a seguir. Quando a tensão(diferença de potencial elétrico-ddp) entre as armaduras do capacitor atingir 12V, a mesma tensão da fonte, cessará o movimento dos elétrons. A carga elétrica acumulada nas placas tem uma intensidade proporcional a ddp=V e a constante de proporcionalidade é exatamente a grandeza Física denominada de capacitância do capacitor, ou seja,
C=Q/V.
Note que a carga Q é a intensidade da carga elétrica de cada armadura condutora. A carga total do capacitor é zero. Como a ddp e a carga elétrica são grandezas físicas escalares, a capacitância C sendo a razão de ambas, logo, a capacitância também é um escalar.
Unidade de capacitância no SI: F(farad).
No caso de capacitor esférico são duas esferas uma dentro da outra. O capacitor cilíndrico são dois cilindros um dentro do outro.
Veja as Associações de Capacitores em Paralelo e em Série.
Leia mais
Ceq = C1 + C2 + ... Cn
A capacitância equivalente (Ceq ) dessa associação de 3 capacitores ligados em série, é calculado pela seguinte equação:
1/C_eq = 1/C_1 + 1/C_2 + 1/C_3.
Generalizando. A capacitância equivalente de uma associação de N capacitores ligados em um circuito em série,
1/C_eq = 1/C_1 + 1/C_2 + 1/C_3 + ... 1/C_N,
em nossa convenção: C índice inferior 1, ou seja, significa
C_1=C1.
Cilindro Reto
A área da base é a área de um circulo, Ab= π.r2
com r sendo o raio do circulo.
π (Pi): 3,14
A área da superfície lateral: é a área de um retângulo de comprimento h e a largura é o tamanho da circunferência de raio r, isto é,
A=2πrh.
Volume do cilindro
V=h π.r2
Blog rafaelrag
👍
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