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O ensino de física é mais simples com bons resumos. Confira os diversos tópicos como física mecânica, magnética, elétrica e outras aulas disponíveis no Resumo Escolar

Geradores Elétricos

Geradores elétricos são aparelhos importantes que, apesar do nome, não geram energia, mas sim, a convertem. Neste artigo, você vai aprender tudo a respeito destes equipamentos, como funcionam e qual é a sua funcionalidade. Veja a seguir:

Geradores Elétricos

O que é um gerador elétrico

Conforme já dissemos anteriormente, este dispositivo não é um verdadeiro gerador de energia elétrica. Na verdade, o que este aparelho faz é transformar outro tipo de energia, como por exemplo a mecânica ou a química em elétrica.

Há diferentes tipos de gerador, muitos bem conhecidos do nosso cotidiano. Um dos mais simples é o dínamo, que é capaz de gerar energia de forma contínua. Ele funciona transformando a energia mecânica em elétrica e isso pode acontecer ao se pedalar em uma bicicleta por exemplo, se ela estiver conectada com um gerador.

Podemos citar ainda o gerador eletrostático, como a conhecida máquina de Wimshurst, que pode ser facilmente encontrada na maioria dos laboratórios de física com a finalidade de demonstrar como a eletricidade funciona na prática.

Os geradores elétricos podem ser divididos em tipos, de acordo com a energia que irá ser transformada. São eles:

* Que convertem energia mecânica em elétrica
* Que convertem energia química em elétrica
* Que convertem energia do sol em elétrica

Como exemplos do primeiro tipo, podemos citar o dínamo, conforme já foi citado anteriormente, o gerador síncrono e o assíncrono ou de indução. O motor elétrico também entra nesta categoria, porém funciona fazendo o trabalho inverso, isto é, transformando a energia elétrica em mecânica.

Já como exemplos do segundo tipo, temos as pilhas e baterias, além dos geradores de célula de combustível. E por último, os geradores fotovoltaicos, que transformam a energia solar em elétrica, como nos painéis que hoje podem ser encontrados em casas e empresas. Esta aliás é uma das formas de geração e conversão de energia mais limpas dos dias de hoje.

Ou seja, não se trata de algo novo ou que agora passa a fazer parte de nossas vidas. O gerador elétrico foi inventado no ano de 1866 por um dos fundadores de uma das empresas de tecnologia mais conhecidas no mundo todo, a Siemens. Ele se se chamava Ernest Von Siemens, um industrial e inventor alemão, que também foi responsável pela invenção do dínamo elétrico, telégrafo de ponteiro, fotômetro de selênio e elevador elétrico.

Ernest Von Siemens foi tão importante para a história da física e das invenções modernas que recebeu a homenagem de seu nome se transformar em uma unidade do Sistema Internacional de Unidades com o símbolo S, medindo a admitância e condutância elétrica.

Funcionamento e aplicação

Se um gerador elétrico é aquele que transforma outros tipos de energia em eletricidade, ele tem como principal objetivo fornecer energia para um sistema qualquer. Na estrutura de um gerador podemos encontrar sempre dois polos, um positivo, que possui maior potencial elétrico e um negativo, com menor potencial. A potência total do dispositivo portanto pode ser demonstrada com a seguinte equação: Potg = E.i.

Nela, Potg é a potência elétrica gerada, que também pode ser representada pela letra w minúscula, E é a força eletromotriz, que é apresentada nas equações pela letra V maiúscula e i, que é a corrente elétrica, sempre medida em ampere (A).

No mundo ideal, os geradores não perderiam energia durante a troca, mas isso não ocorre na realidade, já que existe uma resistência interna. Esta equação apresentada acima portanto, não pode ser aplicada na realidade para descobrir qual é a quantidade total gerada por um determinado dispositivo.

Neste caso, devemos considerar também a resistência, que causa a perda da força. Para isso, usamos primeiro a equação que é seguinte maneira: Potd = r.i² Nesta situação, Potd é a Potência dissipada, também medida em Watts, r é a resistividade do condutor (Ω) e i, mais uma vez, a corrente elétrica. Somente ao calcular esta equação primeiramente podemos descobrir qual é a quantidade total de energia transformada por um gerador elétrico. A expressão que nos auxilia a chegar neste resultado é:

Potg = Potd Potl
E.i = r.i² U.i

Só é importante lembrar que o U = E – ri, só é válido para circuitos fechados. Para abertos, devemos sempre considerar que a corrente elétrica presente nele é nula, ou seja, i seria igual à zero e U, igual a E.

Os geradores elétricos fazem parte de nosso cotidiano. Diversas empresas, hospitais, shoppings e outros estabelecimentos comerciais utilizam todos os dias, principalmente quando sabem que não podem correr o risco de ficar sem energia.

Eventos sociais como casamentos, festas e shows também costumam sempre fazer a locação de um gerador elétrico, já que a perda de energia fornecida pelas companhias pode acabar resultando em um fracasso para toda a organização. A locação de geradores de energia é algo relativamente caro e o seu preço está sempre ligado com a capacidade do mesmo.

Força magnética num condutor retilíneo

Neste artigo, você vai aprender tudo a respeito da força magnética num condutor retilíneo, principalmente sobre suas equações, conteúdo que costuma aparecer bastante em testes, provas e avaliações país afora. Além disso, compreender este tipo de conceito, ajuda a ter uma visão mais ampla do mundo e de como as coisas funcionam ao nosso redor.

Força magnética num condutor retilíneo

Antes de abordarmos precisamente a questões que envolvem um condutor retilíneo, vamos relembrar alguns conceitos importantes a respeito da força magnética em si. Assim, vai ficar muito mais fácil entender e aplicar os conhecimentos mais específicos. Veja a seguir:

Compreendendo a força magnética

Antes de tudo é preciso ter em mente que se trata de uma força entre objetos e que ela está em constante atuação, mesmo que eles não estejam realmente em contato. Ou seja, ela existe assim como a força elétrica ou gravitacional, o tempo todo.

E assim como a elétrica, ela também pode ser tanto repulsiva como atrativa e por este motivo, durante muitos anos, foi muito confundida pelos estudiosos. O nome, magnética, vem da palavra magnetismo, que tem como origem uma rocha, que também é um ímã natural, que são encontradas em uma região que era chamada de Magnésia, na Grécia Antiga.

O principal objeto da força magnética é o ímã, que por sua vez sempre possui 2 polos, o sul e o norte. Se você tentar aproximar um polo sul a outro polo igual de outro ímã, eles apresentarão uma força repulsiva, ou seja, tentarão se afastar. Da mesma forma acontece caso ente aproximar dois lados norte. Por outro lado, caso aproxime o lado sul de um ímã ao norte de outro, eles se atrairão imediatamente com determinada força. É por isso que se diz popularmente que os opostos se atraem.

Todo ímã possui um campo magnético existente ao seu redor o tempo todo. Este campo pode ser detectado ao aproximar um outro ímã. É por isso que a bússola, que é um instrumento desenvolvido com a utilização de um pequeno ímã, consegue captar os campos magnéticos existentes.
Por convenção, todas as bússolas apontam sempre para o norte da terra e, portanto, ao aproximar este instrumento de um ímã é possível saber, com precisão, qual é a direção das linhas de determinado campo magnético.

Um dado interessante é que as linhas dos campos magnéticos não possuem um começo nem um fim, mas sim, são circulares. Ou seja, podemos dizer que as linhas de força saem do polo norte e entram no polo sul infinitamente. E mais, ao quebrar um ímã, independentemente em que parte dele, haverá sempre um novo sendo criado com o novo pedaço, e por sua vez, com um polo norte e outro sul.

A força magnética, apesar de ser algo relativamente simples, é um conceito extremamente importante para a física e aplicado em praticamente todas as suas áreas, inclusive na física de partículas e na Teoria dos Campos. Ela é fundamental para a compreensão do universo e para saber como utilizar equipamentos importantes em laboratórios do mundo todo, como o famoso acelerador de partículas, por exemplo.

Por isso, entender como a força magnética funciona num condutor foi, e continua sendo, essencial para a compressão de todo o universo e de todas as teorias da física.

Como a força magnética atua num condutor retilíneo

Agora que conseguimos relembrar e reforçar alguns conceitos importantes que giram em torno da força magnética, chegou a hora de finalmente aprender como ela atua em um condutor retilíneo. Esta situação ocorre dentro de um fio, por exemplo, que é quando há um movimento ordenado de cargas elétricas dentro de um condutor de eletricidade. E quando este fio é colocado dentro de um campo magnético, é possível perceber que ele também sofre com a interferência da força magnética. Esta força é sempre representada pela letra F.

Ou seja, quando o fio é retilíneo e percorrido por uma corrente elétrica, representada pela letra “i”, cada uma das cargas de velocidade, na equação representado pela letra “v”, sofre a ação da força magnética, F. A equação, portanto, pode ser representada da seguinte forma:

F = │q│.v.B.senӨ.

Nela, o Ө é a representação do ângulo existente entre o campo magnético e a carga elétrica e o q, é a carga elétrica. Quando se sabe qual é o comprimento de tal condutor retilíneo, podemos utilizar outra equação, onde ele é representado pela letra I. Neste caso, a equação fica da seguinte forma:
l = v.Δt
v.q/i

Nesta representação, desconhecemos o Δt, que é a variação do tempo. Portanto, caso venhamos a substituir o q.v = l.i na primeira equação que foi aqui apresentada, ela ficará assim: F = B.i.l.senӨ.

Estas equações são muito utilizadas em áreas da física e garantem encontrar todas as grandezas existentes dentro de um condutor retilíneo, que está localizando dentro de um campo magnético. Um exemplo prático de onde isso ocorre é nos tubos de TV e em motores elétricos.

O Que é Efeito Termoiônico?

Em todo metal, elétrons livres são capazes de ter uma movimentação desordenada quando ficam expostos a uma temperatura elevada. Em virtude dessa agitação térmica, os elétrons migram para a superfície do metal, atraídos por íons positivos. A saída desses elétrons do metal aumenta quando a temperatura tende a aumentar, tornando essa ação ainda mais fácil. A esse acontecimento dá-se o nome de efeito termoiônico, caracterizado pelo aumento de energia quando a temperatura alta provoca uma maior agitação dos elétrons sobre o metal.

Efeito Termoiônico

Esse efeito foi notado pela primeira vez pelo inventor inglês Frederick Guthrie em 1873, embora muitos afirmem que o inventor norte-americano Thomas Edison tenha, de fato, descoberto o fenômeno. No entanto, Frederick Guthrie reparou no acontecimento de forma desproposital, enquanto Thomas Edison já fazia observações específicas em filamentos de lâmpadas incandescentes, nos quais o efeito ocorre.

Guthrie era inventor e manuseava objetos carregados e fazia experimentos com esses materiais a fim de entender como eles trabalhavam. Já Edison foi mais além e descobriu o efeito termoiônico através de uma ação mais detalhada e relacionada ao efeito.

O trabalho de Thomas Edison

Três anos após o trabalho de Guthrie, Edison pôs uma placa metálica sobre uma lâmpada elétrica comum. Nessa placa foi instalado um filamento metálico com um dispositivo chamado galvanômetro, que mede o potencial elétrico de dois pontos distintos. A placa teve sua ligação positiva a uma bateria enquanto o filamento metálico ficou interligado ao polo negativo da mesma bateria.

Quando Edison causou uma descarga elétrica negativa na placa metálica mais forte do que no filamento, a corrente elétrica não transitou entre os dois pontos. A intensidade dessa descarga elétrica negativa não foi o suficiente porque a carga negativa não gerou tanta agitação a ponto de os elétrons saírem da placa metálica.

Em contrapartida, quando Thomas Edison colocou a placa a uma carga elétrica ainda mais positiva do que a do filamento, os elétrons começaram a se agitar e se moverem com facilidade para a placa de metal. Dessa forma, a corrente elétrica fluiu com flexibilidade e em sentido único, sem desordem. A partir daí, o efeito termoiônico ficou conhecido como Efeito Edison e pode ser medido através do galvanômetro para notar se é preciso uma carga positiva ainda maior para fazer com que os elétrons sejam movidos até a placa metálica.

A lei de Richardson e a emissão termoiônica

Owen Willians Richardson foi outro importante cientista que usou o Efeito Edison para criar a Lei de Richardson, uma equação capaz de determinar a densidade elétrica da corrente que surge em virtude da temperatura em que os elétrons são expostos.

John Ambrose Fleming foi um físico que já tinha estudado com mais profundidade o efeito antes de Richardson. Porém, seu trabalho se concentrou para a progressão de tubos de vácuo entre dois pontos, que é o diodo. Já Richardson postulou a equação seguindo a seguinte teoria:

• Em qualquer metal, cada átomo possui dois elétrons ou mais que podem se mover livremente de um átomo para outro sem restrição;

• A velocidade que esses elétrons percorrem de um átomo até outro respeita uma estatística capaz de deixar um elétron sair do metal e o outro voltar ao seu ponto de origem;

• Embora em todos os metais esse fenômeno ocorra, há uma variação de energia que influencia na velocidade desses elétrons a outros pontos e um deles saia da superfície metálica.

Obedecendo essas três orientações, o efeito termoiônico pode ser analisado a partir da seguinte equação conhecida como Lei de Richardson:

J = AT² -W/k.T, onde:

J é a densidade da corrente elétrica a ser encontrada;

A é a constante de proporcionalidade;

T é a temperatura expressa em escala Kelvin;

W é o trabalho exercido por essa energia para mover os elétrons;

K é a constante de Boltzmann.

Esse efeito é comum de ser encontrado em válvulas eletrônicas dentro de rádios, mas é nas televisões que o fenômeno é compreendido mais facilmente. O diodo, que são os tubos de vácuo entre as duas posições que os elétrons podem se mover, recebe um aquecimento através de um filamento que conduz a corrente elétrica até o interior do tubo. O diodo é envolto por outro tubo que administra a carga negativa recebida pelo filamento metálico.

A partir de uma diferença de potencial entre os dois tubos, os elétrons se movem do tubo ao redor do tubo principal para o próprio diodo, causando a conversão das correntes no componente eletrônico. É através dessa conversão que as imagens são formadas e a televisão consegue absorver essa corrente elétrica e transmitir o sinal de captação. Somente através de uma energia suficiente que os elétrons poderão migrar para a válvula principal do aparelho eletrônico a fim de que o resultado se concretize.

Caso não tenha uma temperatura favorável à sua velocidade, os elétrons não superam sua força de atração e não se movem consideravelmente.

A velocidade do Som

Toda onda sonora é uma onda mecânica que precisa de um meio para ser propagada. Essa onda é expressa em uma dimensão longitudinal e possui uma velocidade a ser mensurada. E por ter esse valor passível de ser calculado, é possível definir a velocidade do som, que é o cálculo da rapidez que essa propagação ocorre.

Conhecendo o desvio angular

Fácil de observar nos dias mais chuvosos graças à decomposição da luz branca que é observada sobre as gotas de água, o desvio angular é um estudo dentro de Óptica que merece atenção e cuidado na realização de seus cálculos. Afinal, sempre que um estudo é feito sobre como um raio de luz se comporta, torna-se inevitável falar sobre esse desvio, não é mesmo?

Desvio angular mínimo

O desvio angular mínimo é um cálculo que fazemos e está relacionado a física ótica. Depende totalmente do ângulo de incidência e refração de um feixe de luz em uma determinada superfície, geralmente um prisma.

O que é um calorímetro?

O calorímetro é um instrumento de medição. O principal intuito desse instrumento é mensurar o calor, ou seja, medir a energia térmica que está presente em uma mudança de estado da matéria. Ele também pode ser utilizado para mensurar a energia térmica em outros fenômenos relacionados com trocas de calor, tais como uma mudança de temperatura, mudança de temperatura, de volume, entre outras.

Fonte de Campo Magnético

Até a primeira metade do século XIX os cientistas, de modo geral, acreditavam que a eletricidade e o magnetismo eram fenômenos sem relação alguma (havia o consenso de que eram independentes). No entanto, em 1820 o físico dinamarquês Hans Christian Oersted, depois de realizar diversos experimentos, notou que o consenso que havia na época estava errado. E ele chegou a essa conclusão ao observar que um fio retilíneo que conduz corrente elétrica produz um campo de indução magnética ao seu redor.

Gráfico das Curvas de Solubilidade

Toda substância química contém um coeficiente de solubilidade. Esse número representa um limite máximo que a substância se solubiliza ao entrar em contato com determinado solvente. Esse soluto dissolvível é um fator importante para o coeficiente e promove a solução da substância por meio da temperatura. Se a temperatura aumenta, alguns solutos têm um coeficiente de solubilidade aumentado. Caso a temperatura diminua, os solutos apresentam um coeficiente também menor.

Laser

Laser é a sigla em inglês para Light Ampification by Stimulated Emission of Radiation. A tradução em português para o termo denota Amplificação da Luz por Emissão Estimulada de Radiação.

Experiência de Oersted

Até a primeira metade do século XIX os cientistas, de modo geral, acreditavam que a eletricidade e o magnetismo eram fenômenos sem relação alguma (havia o consenso de que eram independentes). No entanto, em 1820 o físico dinamarquês Hans Christian Oersted, depois de realizar diversos experimentos, notou que o consenso que havia na época estava errado. E ele chegou a essa conclusão ao observar que um fio retilíneo que conduz corrente elétrica produz um campo de indução magnética ao seu redor.

Isolamento Acústico

O isolamento acústico é um procedimento que tem por objetivo estipular barreiras que inibem a passagem de sons indesejados, evitando que eles saiam ou entrem em um determinado ambiente.

Ondas de Rádio FM e TV

As ondas de Rádio FM e TV são consideradas ondas eletromagnéticas e viajam pelo ar a uma velocidade de aproximadamente 300 mil quilômetros por segundo. Apresentam baixa energia e sua recepção e transmissão é realizada através do uso de antenas.

Geometria do táxi

A Geometria Euclidiana consiste em uma teoria criada por Euclides de Alexandria, que foi um professor e matemático que viveu cerca de 300 anos antes de Cristo. Em sua teoria ele definiu que uma reta é um segmento dado por dois pontos. Para qualquer definição fora desta, podemos dizer que se trata de uma Geometria não Euclidiana. A Geometria Euclidiana funciona perfeitamente para superfície planas, quando podemos facilmente traçar retas a partir de dois pontos dados. Mas em determinadas situações isso não é possível. Entre essas situações, podemos destacar a Geometria do Táxi, que é uma Geometria não Euclidiana.

Por que o aparelho de ar condicionado fica no alto?

Geladeira, micro-ondas, liquidificador, televisão, computador…

São tantos os eletrônicos, eletrodomésticos e aparelhos em geral que nós convivemos todos os dias, seja em casa no trabalho ou em outra série de ambientes, que fica difícil não se acostumar e sequer questionar como cada um desses aparelhos funcionam. Até mesmo sobre aqueles que são responsáveis por trazer um grande bem-estar aos ambientes, como os responsáveis pela climatização.

Estabilidade em Corpos Flutuantes

No estudo da física, um dos conteúdos que ganha bastante notoriedade é o da Estabilidade em Corpos Flutuantes.
A estabilidade consiste em uma propriedade que é muito conhecida tanto para os corpos submersos quanto para os corpos que flutuam, sendo muito estudada em projetos de navios e também de submarinos. O conhecimento da Estabilidade em Corpos Flutuantes pode acarretar projetos bem executados, onde todas as noções para manter a embarcação flutuando ou submersa são devidamente aplicadas.

Acústica

Neste artigo você vai aprender tudo a respeito de acústica, este importante assunto para a física, que estuda o som e como ele funciona. Através destes conhecimentos muitos aparelhos que utilizamos em nosso cotidiano foram criados. Veja a seguir.

O nascimento da mecânica quântica

A descoberta da física quântica revolucionou os princípios da física clássica. Max Planck, no início do século passado, estudava a energia que surgia de um espectro de radiação térmica. Ao elevar um organismo emissor de calor a certa temperatura, ele obteve ondas eletromagnéticas. O cientista percebeu, através de cálculos, informações interessantes sobre as camadas atômicas e subatômicas.