As aventuras de Pedro - Laboratório de Laser e Aplicações
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1. misso L Base ATIVIDADE 11 Voc vai precisar de 2 suportes de pilhas grandes 2 pilhas grandes de 1 5 V 6 jacar s 1 l mpada de 1 2 V pingo d gua 1 transistor BD 135 1 resist ncia NTC 80 Q a 25 graus celcius e 1 resist ncia de 10002 Monte o circuito como mostra a foto Observe o brilho da l mpada L mpada eZ ETa Ne y 2 ps PD sea seguida coloque o NTC entre os dedos Observe o brilho da l mpada Bd135 as Ensor L Base r Coletor J R 180Q9 Eles montaram os circuitos mas a l mpada n o acendia porque tinham ligado o p lo positivo da pilha ao emissor no transistor Conferindo o esquema perceberam que o correto era ligar o p lo negativo ao emissor como est no circuito Realmente com esses circuitos podemos controlar a ilumina o de um determinado local exclamou Patr cia fazendo uma demonstra o Utilizando como exemplo o circuito com LDR percebemos que ao tamp lo a l mpada acende e quando ele est iluminado a l mpada apaga Como funciona esse circuito questionou Marcelo Juntaram todos em torno do circuito a fim de esclarecer a duvida de Marcelo Discutiram durante um tempo sobre as prov veis explica es para o fen meno observado por m n o conseguiram nenhuma boa explica o ent o decidiram chamar o professor para ajud los Para voc s entenderem esse circuito irei explic lo2. Lista de maferiais Na foto acima est o todos materiais necess rios para a realiza o das atividades propostas Primeiramente faremos algumas recomenda es quanto ao uso deles e depois quando possivel iremos propor outros materiais 1 Os seguintes materiais estanho garras tipo jacar tamanho pequeno soldador pilha resist ncia multimetro led vermelho l mpada soquete LDR NTC e transistor BD135 s o encontrados em lojas de artigos eletr nicos 2 recomendado utilizar os multimetros digitais porque s o mais baratos e possuem boa precis o 3 Tome muito cuidado ao utilizar o mult metro Sempre que for medir tens o coloque o na escala mais alta Lembre se tamb m que o amperimetro deve ser sempre conectado em s rie como circuito P g 48
3. todos condutores obedecem a lei de Ohm ap s realizarem a atividade que estou enviando O circuito proposto semelhante ao da Atividade 06 Voc s ir o averiguar se a rela o entre a diferen a de potencial e a corrente el trica constante para a resist ncia do fio de tungst nio que se encontra dentro do bulbo de uma l mpada valor da corrente el trica e da tens o Em seguida coloque todos os resultados obtidos em uma tabela e observe a rela o existente entre eles Voltimetro Amper metro e CS o Ed ot l mpada P g 39 Montaram o circuito e obtiveram os seguintes resultados Nesse caso os condutores s o chamados de n o hmicos porque n o obedecem a lei de Ohm isto a resist ncia el trica do filamento da l mpada n o a mesma para diferentes tens es A figura a seguir representa um fio de tungst nio com os tomos que o comp e e os el trons circulando por ele quando estabelecida uma diferen a de potencial WU IO o Por essa eu n o esperava exclamou Patr cia analisando os resultados Afinal dividindo a diferen a de potencial pela corrente el trica n o obtivemos o mesmo valor Sou obrigada a concordar essa lei n o v lida para todos os condutores Sugiro escrevermos para o site contando nossos resultados Voc tem raz o co
4. Ant nio perguntando se a resist ncia el trica sempre prejudica o funcionamento do circuito Todos concordaram e a resposta dada pelo professor Luiz Ant nio veio imediatamente Garotos realmente 0 resist ncia RESPONDE representa um F bloqueio passagem de corrente el trica Por m em determinadas situa es a resist ncia pode ser ben fica como por exemplo ferro el trico e chuveiro el trico pois ela proporciona gera o de calor Os cientistas ao comprovarem tal fato desenvolveram dispositivos que podiam ter sua resist ncia el trica controlada externamente Gendo essas resist ncias muito usadas nos circuitos atualmente Para voc s comprovarem o que Toi dito estou enviando uma atividade Escrevam me ap s realizarem a experi ncia ND flight Aonondont LUN MGMT UGERIUT IIL Resistor ATIVIDADE 09 Voc vai precisar de 1 ohm metro 1LDR 1K e 15 K Qe 2jacar s Monte o circuito como mostra a foto O ohmi metro dever estar em uma escala ligeiramente maior que 100KS2 Em seguida me a o valor da resist ncia do LDR quando ele estiver completamente iluminado Me a o valor da resist ncia do LDR no escuro Compare os resultados obtidos RARA Olhar pas 48 verdade A resist ncia el trica do LDR varia com a luz exclamou Tales encantado com a novidade Olhem Conforme ele vai sendo exposto luz o valor da sua resist nci
5. pode ser medida atrav s da diferen a de potencial Para entender melhor o que diferen a de potencial ou tens o podemos utilizar garrafas que contenham gua ligadas por uma mangueira Usando essa analogia estou propondo uma atividade bem simples na qual a gua representar o fluxo de el trons a mangueira o fio e as garrafas as placas de zinco e de cobre ATIVIDADE 04 Voc vai precisar de 2 garrafas pl sticas de refrigerante de 2L 50 cm de mangueira de 1 cm de di metro 2 torneiras para filtro estilete l mina de serra tesoura e gua com corante O segu corte a garrafa Em Corte a torneira com a O sian fa a um furo de Fixe a E deserra modo que caiba a torneira torneira na posi o indicada na foto na garrafa Conecte a mangueira nas garrafas Em seguida encha as com gua pela metade Depois coloque as em cima de uma mesa Quanto de gua restar em cada garrafa 4 Coloque uma garrafa em cima da mesa e a outra em uma superf cie de aproximadamente 15 cm de altura Quanto de gua restar em cada garrafa P s 29 Durante todo tempo Patricia esteve a observar E na primeira oportunidade explicou o que estava ocorrendo Colocando as duas garrafas preenchidas com gua pela metade em cima da mesa percebemos que n o h fluxo de gua dizia Patr cia imitando uma professora Por m quando colocamos as garrafas em n veis diferentes a gua da garr
6. sorte encontraram o mesmo vendedor na loja Voc s por aqui novamente saudou o vendedor com um sorriso N s viemos comprar um transitor BD 135 disse Patr cia Aqui est exclamou ele Quanto custa questionou Patr cia Umreale cinquenta centavos respondeu ele Posso ajudar em mais alguma coisa Pode sim respondeu Pedro Ser que o senhor poderia falar um pouco sobre ele por exemplo para que serve De que feito O transistor um dispositivo feito de um material semicondutor isto ora comporta se como isolante e ora comporta se como condutor Ele revolucionou a ind stria eletr nica pois at ent o utiliz vamos apenas v lvulas que consomem muita energia Al m disso elas s o grandes pesadas fr geis e aquecem bastante Gra as a inven o do transistor todos esses problemas foram resolvidos aparelhos tais como televisores r dios computadores etc reduziram de tamanho peso e o consumo de energia el trica Essa grande descoberta aconteceu em meados de 1940 por William Shockley 1910 1989 John Bardeen 1908 1991 e Walter H Brattain 1902 1987 explicou o senhor Podemos consider lo em determinados circuitos como um resistor vari vel isso significa que ora ele se comportar como condutor ora como isolante dependendo da tens o aplicada entre a base e o emissor Que estranhou Tales Como voc s podem perceber ele t
7. trons passaram pelo led fazendo com que o mesmo acenda NAL O El tron Ions positivos Esse processo se repetir at que o zinco e o cobre se oxidem isto cria se uma camada isolante sobre as placas Pedro agora eu posso falar perguntou Patr cia ansiosa para fazer uma pergunta Por que usamos os metais cobre e zinco O zinco um bom doador de el trons eo OG timo receptor de el trons explicou ele perguntem outras combina es porque responder poss veis pares de metais que constru o da pilha sugeriu computador p Todos conco Garotos a pilha poder ser IO constru da com y v rios pares de metais por exemplo cobre e alum nio cobre e chumbo etc necess rio apenas que essa combina o seja feita de tal forma que um metal doe e outro receba el trons Para entender esta propriedade dos metais em presen a de meio cido e b sico voc s ter o que estudar um pouco mais de F sica e Qu mica Para cada par de metais diferentes estabelece se uma diferen a de potencial Por exemplo em uma pilha constitu da com IO uma placa de cobre e outra de zinco a diferen a de potencial 1 1V No entanto se as placas forem de cobre e de alum nio a diferen a de potencial O 5V Uma outra informa o importante que na pilha ocorre uma transforma o de energia qu mica em energia el trica Essa energia el trica
8. uma de 1500 Q pediu o professor entregando as respectivas resist ncias na m o de Patr cia Olhem que interessante comentou Pedro Para cada resist ncia temos um brilho diferente para a l mpada Como voc s podem perceber para estes valores de resist ncia a l mpada mant m se acesa comentou o professor Mas n s queremos ela apagada quando o local estiver iluminado e acesa apenas quando estiver no escuro por esse motivo que o LDR colocado no circuito Comprovem o que eu estou dizendo montando novamente o circuito P s 45 Pilha Pilha Observem exclamou Patr cia Quando tampamos o LDR a l mpada acende e o valor da tens o aproximadamente 0 76 V ent o podemos afimar que o transistor est comportando como condutor No entanto conforme ele vai sendo iluminado percebemos que o brilho da l mpada diminui e por conseguinte a tens o tamb m diminui at o valor de 0 70 V quando a l mpada j estar apagada e o LDR totalmente iluminado Muito bem elogiou o professor Como voc s perceberam o transistor uma pe a fundamental nesses circuitos Voc s n o v o acreditar mas eu pensava que as luzes das ruas eram acesas em uma mesma central falou Marcelo sorrindo Professor para que serve o circuito que usa o NTC perguntou Tales apontando para o NTC N s podemos utilizar esse circuito para controla
9. uma mangueira de 5 m de comprimento e 1 cm de di metro Encha as garrafas com gua pela metade Utilizando o mesmo procedimento da uma garrafa de cada par sobre uma superf cie de 20cm de altura aproximadamente Qual par ter primeiro a garrafa no n vel mais alto vazia 7 Em seguida coloque simultaneamente P g 32 Nossa que legal exclamou Tales fazendo a experi ncia No par de garrafas conectadas com a mangueira de menor comprimento a garrafa posicionada no n vel mais alto esvazia primeiro verdade Mas o Luiz Ant nio gostaria que fiz ssemos a seguinte compara o explicou Patr cia com a maior paci ncia estando as garrafas com uma mesma diferen a de altura o maior comprimento da mangueira oferece uma maior resist ncia passagem da gua Da mesma forma para uma mesma diferen a de potencial o maior comprimento do fio apresenta uma maior resist ncia passagem de corrente el trica Resumindo disse Pedro para fixar a explica o a resist ncia depende do comprimento do fio Vejam bem n s tamb m podemos afirmar que quanto mais grosso for o fio maior ser a corrente el trica que passar por ele concluiu ele lembrando da aula sobre esse assunto verdade imaginem se essa mangueira fosse bem grossa a gua passaria rapidamente de uma garrafa para outra falou Tales com a mangueira na m o Agora eu entendi porque o meu pai com
10. 2 mm L vem ele brincou Tales Como n s podemos medir corrente el trica e diferen a de potencial questionou Pedro Responderam todos a um tempo n o seit Voc faz cada pergunta dif cil exclamou Tales h Teremos que recorrer novamente ao site lembrou Pedro desanimado Antes poderiamos resumir o que aprendemos at aqui sugeriu Patr cia Boa id ia falou Pedro empenhado a executar a tarefa Aprendemos que para ter corrente el trica percorrendo um fio condutor necess rio aplicar uma diferen a de potencial nos seus terminais e a intensidade da corrente el trica depender da resist ncia que o material oferece passagem da mesma e do valor da diferen a de potencial Ap s a breve discuss o de Pedro eles enviaram o e mail para o site Os aparelhos que medem IO corrente Y el trica diferen a de potencial e resist ncia s o respectivamente o amper metro o volt metro e o ohm metro Voc s podem encontrar esses aparelhos contidos em um s chamado mult metro A foto mostra um mult metro digital P g 33 Logo ap s lerem o e mail eles foram comprar um multimetro N o pensei que seria t o f cil encontrar esse aparelho comentou Patr cia entrando em uma loja de artigos eletr nicos E agora O que faremos com ele perguntou Tales Bem lembrado concordou
11. 790 comprovou que a corrente el trica era produzida por rea es qu micas Com uma pilha similar a essa em 1601 disse Patr cia mostrando uma foto Volta foi condecorado por Napole o Conde e Senador do reino da Lombardia Zinco o Disco de papel molhado com gua salgada Cobre Pilha E ela prosseguia Ele construiu a pilha com uma s rie de pares de discos de dois metais diferentes zinco e cobre intercalados com discos de papel molhado com gua salgada Cujo princ pio de funcionamento semelhante a que construimos Hoje os cientistas est o preocupados em construir pilhas com uma maior durabilidade Inclusive eu trouxe uma foto que mostra isso j NCA CECEN Wi193dS Pilhas Logo ap s a explica o de Patr cia sairam do quarto para tomar um suco preparado pela m e de Marcelo Pedro encantado com as recentes descobertas resolveu ficar lendo sobre o assunto Quando os garotos voltaram Pessoal disse ele empolgad ssimo mostrando o livro aos colegas Aqui eu encontrei algumas informa es sobre a intensidade da corrente el trica Grande coisa disse Tales Pedro continuava sua explic aten o para o comet rio de Tales lei do livro para os colegas A intensidade atrav s de uma sec c quantidade de car o intervalo d Fio de cobre El tron Sec o Durante a explica o de Pedro Tales fi
12. As aventuras de Pedro Depois de um m s em f rias l estavam Marcelo Pedro Patr cia e Tales novamente reunidos O entusiasmo pelo retorno era un nime Todos queriam falar ao mesmo tempo mas Pedro logo conseguiu a aten o dos colegas porque tinha hist rias intrigantes para contar aprendidas em um museu de ci ncias em S o Carlos Centro de Divulga o Cient fica e Cultural CDCC onde passou a maior parte de seu tempo Voc s precisam conhecer o museu de ci ncias muito legal L tinha uma m quina el trica chamada Gerador de Van de Graaff esse aparelho armazena cargas el tricas em uma esfera e quando encost vamos a m o nela o cabelo ficava todo arrepiado Haviam monitores que esclareciam todas as d vidas Pedro muito empolgado continuava Aproveitando que estamos falando nisso voc s lembram o que eu disse na ltima vez que nos encontramos perguntou ele L gico que n o falou Tales com um tom de indigna o Est bem irei repetir a pergunta que fiz disse Pedro Existe uma rela o entre os conceitos aprendidos nas experi ncias de eletrost tica e a eletricidade respons vel por manter as l mpadas acesas E semesperar a resposta dos colegas continuou Eu trouxe a solu o para essa quest o mas prefiro n o dizer nada Fa am tudo que est escrito nesse papel e depois n s conversamos Atividade 01 APERAA INMA VA AA CA CIVLINVOO VUO LOAVITFAVLO
13. Pedro Teremos que procurar algu m que nos ajude a entend lo e us lo pois as instru es do manual n o s o suficientes Eu conhe o uma pessoa que poder nos ajudar vamos ver se voc s adivinham disse Marcelo fazendo suspense Disseram todos a um tempo Professor M rio Dirigiram se todos busca do professor e por sorte o encontraram saindo da escola Que bom rev los saudou o professor com um sorriso Os garotos disseram que estavam precisando de explica es sobre o funcionamento do multimetro Como sempre ele se colocou a disposi o E sugeriu conversar no laborat rio da escola Primeiramente saibam que o mult metro um aparelho muito sens vel e por isso deve se ter muito cuidado porque qualquer dano afetar a precis o nas medidas explicava o professor com o aparelho na m o Primeiro selecionaremos com o bot o que est ao centro a escala DCV Direct Current Voltage ou seja voltagem em corrente cont nua Os valores que aparecem em cada posi o do bot o seletor informam o valor m ximo fundo de escala que pode ser lido no display Por exemplo 20 em DCV significa que voc s pode fazer medidas de at 20 Volts em corrente continua Vamos us lo para medir a tens o dessa pilha Nossa murmurou Tales N s constru mos uma parecida com esta N o vamos perder tempo disse o professor com a pilha na m o Para medir a tens o cu
14. WIN CANUDOS Atividade 01 Voc vai precisar de 1 l mpada fluorescente pode ser usada 4 canudos pl sticos e papel higi nico a si quatro canudos com papel higi nico p Atrite simultaneamente os 1 ag Encoste os canudos eletrizados na l mpada fluorescente em v rias posi es Q Observe o brilho da l mpada zZ Perigo necess rio muito cuidado com a l mpada para n o deix la quebrar Porque as subst ncias no seu interior s o prejudiciais sa de No come o n o conseguiram perceber o brilho da l mpada Tiveram ent o a id ia de escurecer o quarto e viram que ela emitia luz de baixa intensidade Isso incr vel exclamou Tales naquela escurid o Pedro voc poderia explicar porque os canudos eletrizados acenderam a l mpada perguntou Patr cia Mas antes fale o que tem dentro da l mpada fluorescente A l mpada fluorescente preenchida com vapor de merc rio e a superf cie interna do vidro revestida com um p branco chamado f sforo disse Pedro pegando papel e caneta para explicar Esse p tem a caracter stica de transformar raios ultravioleta em luz vis vel Raios ultravioleta Luz vis vel F sforo Filamento o El tron O tomo de merc rio P s 25 Pedro empolgado com a explica o continuava Quando encostamos os canudos eletrizados na l mpada fluorescente as cargas negativas em excesso s o tr
15. a el trica aumenta falou Pedro fazendo uma demonstra o Marcelo envie um e mail contando essas observa es e pergunte tamb m onde ele usado pediu Patr cia P s 41 O LDR um dispositivo feito de um material semicondutor sulfeto de chumbo cuja resist ncia el trica varia com a intensidade de luz que incide sobre ele Uma de suas utiliza es ligar e desligar a ilumina o p blica Estou enviando uma atividade que mostra outro dispositivo cuja resist ncia el trica controlada externamente P g 42 NTC Negative Temperature Dependent Coefficient ATIVIDADE 08 Voc vai precisar de 1 ohm metro 1 NTC 80 Q2 a 25 graus celcius e 2 jacar s Monte o circuito como mostra a foto O ohmimetro dever estar em uma escala ligeiramente maior que 100 Me a o valor da nai resist ncia do NTC 4 Coloque o NTC entre os dedos para aquec lo um pouco Depois de 1 minuto me a o valor da resist ncia ATA Olhar pag 48 Os garotos assim que leram o e mailforam comprar o NTC na loja de artigos eletr nicos Mas a curiosidade deles era t o grande que logo voltaram para montar o circuito Reparem o valor da resist ncia do NTC no ohm imetro disse Marcelo Agora irei coloc lo entre meus dedos percebam que a resist ncia diminui com o aumento da temperatura fornecido pelo meu corpo Pessoal j tarde eu preci
16. afa que est mais alta ser transferida para a que est mais baixa Agora eu estou entendendo a explica o da minha professora lembrou Pedro que j tinha visto esse assunto na aula de f sica Eu posso comparar as garrafas com gua colocadas em cima da mesa com uma pilha constru da com duas placas de cobre Vou explicar melhor Como ambas as garrafas est o no mesmo n vel n o tem fluxo de gua Essa situa o pode ser comparada com uma pilha constru da com duas placas de cobre como as duas querem receber el trons n o h fluxo de el trons corrente el trica Voc s podem perceber que nas duas situa es n o h fluxo de gua ou de el trons porque n o existe diferen a de potencial Portanto na situa o mencionada o led n o acende Para ocorrer fluxo de cargas necess rio existir uma diferen a de potencial por isso as pilhas s o constru das com bons doadores e receptores de el trons P g 30 Com as garrafas falou Tales eu entendi que a altura respons vel pelo fluxo de gua mas no caso da pilha eu n o estou entendendo o que produz a corrente el trica Pedro isso eu posso explicar avisou Patr cia querendo mostrar o que havia aprendido em suas leituras Na pilha ocorrem rea es qu micas que provocam uma separa o de cargas tornando a placa de zinco carregada negativamente e a placa de cobre tamb m carregada negativamente mas com me
17. ansferidas para ela e colidem com os tomos de vapor de merc rio levando os a emitir raios ultravioleta Esses raios quando entram em contato com o revestimento de f sforo levam o f sforo a emitir luz vis vel Ent o para manter a l mpada acesa precisamos fornecer cargas negativas o tempo todo perguntou Tales atento a tudo isso mesmo elogiou Pedro Mas voc s concordam que n o nada pr tico acender uma l mpada com canudos eletrizados O que poderia substitu los Eu tenho a solu o para esse dilema disse Marcelo fazendo suspense Aresposta correta a pilha Muito bem garoto exclamou Pedro Saibam que a pilha estabelece uma diferen a de potencial que propicia o movimento continuo de cargas el tricas Que retrucou Tales Voc s compreender o melhor isso construindo uma pilha com materiais bem simples avisou Pedro Eu peguei com o monitor do museu o roteiro que ensina como fazer Mas antes prepararemos alguns materiais necess rios na sua constru o JACAR Atividade 02 Voc vai precisar de 1 soldador estanho 50 cm de cabinho 14 garras tipo jacar tamanho pequeno tesoura ou estilete A Cuidado necess rio ter um PS adulto por perto Primeiramente leia atentamente o manual de instru es do soldador Ap s feito isso ligue o soldador e 9 Enfie 1 capinha em cada deixe o esquentar Depois corte com lado do cabinho Colo
18. cou planejando uma forma de desafi lo E na primeira oportunidade fez uma pergunta Pedro voc poderia falar sobre a resist ncia el trica dos metais Boa pergunta exclamou Marcelo Vamos envi la para o site Calma Marcelo vamos primeiro pensar sobre o assunto disse Pedro com uma express o preocupada N s sabemos que a resist ncia se op e passagem de corrente el trica Pensaram discutiram Mas n o chegaram a nenhuma conclus o e para a alegria de Marcelo fan tico por computadores enviaram um e mail para o site pedindo ajuda Logo veio a resposta com uma proposta Ant nio A atividade que IO estou enviando e similar atividade 04 Diferen a de potencial sugiro apenas algumas modifica es Com ela voc s poder o responder como se comporta a resist ncia el trica de alguns materias Sendo o fluxo de el trons representado pelo fluxo de gua o fio pela mangueira e as garrafas pelas placas de zinco e de cobre o JE En OM N Fn a2 R D ATIVIDADE 05 Voc vai precisar de 4 garrafas pl sticas de refrigerante de 2L 5 5 m de mangueira de 1 cm de di metro 4 torneiras para filtro estilete l mina de serra tesoura e gua com corante suco de laranja atividade 04 conecte uma mangueira de 50 cm de comprimento e 1 cm de di metro em duas garrafas vazias de 2l Fa a o mesmo em outro par de garrafas com
19. em tr s terminais chamados de coletor emissor e base falava ele exemplificando com o transistor na m o Bd135 Emissor Base Coletor Essas pontas devem ser conectadas adequadamente no circuito frisou ele Muito obrigado agradeceu Pedro ap s perceber que a loja estava cheia de pessoas esperando para serem atendidas Sempre que precisarem de ajuda voltem pois ser um prazer atend los despediu o vendedor Que velhinho legal comentou Patricia saindo da loja Dali foram direto procurar o professor na escola Meus jovens Tenho aqui duas experi ncias dizia ele entregando o procedimento aos garotos Uma delas simula o processo de ativa o das l mpadas dos postes e a outra mostra uma aplica o do NTC Caso voc s tenham alguma d vida com a montagem me chamem eu estarei na sala ao lado P s 43 ATIVIDADE 10 Voc vai precisar de 2 suportes de pilhas grandes 2 pilhas grandes de 1 5 V 6 jacar s 1 l mpada de 1 2 V pingo d gua 1 transistor BD 135 1 resist ncia LDR 150 000 Q 1000 Q e 1 resist ncia de 10000 LDR exposto luz Observe o brilho da Monte o circuito como mostra a foto Deixe o l mpada Transistor Resist ncia passe luz por ele Observe o brilho da 2 Em seguida tampe o LDR de modo que n o l mpada Para facilitar a montagem do circuito utilizem o esquema abaixo Bd135 Coletor R 10000 a acar gt
20. erimetro no maior valor de fundo de escala me a e v reduzindo a escala at obter um valor f cil deler Ok exclamou Patr cia Olhem que estranho os n meros marcados no amperimetro est o decaindo Me desculpem esqueci de dizer que voc s devem esperar o valor da corrente no amperimetro estabilizar explicou o professor Ap s seguirem as suas instru es os garotos mediram a corrente el trica Ah lembrou M rio O tamanho das placas e o contato delas com a solu o s o fatores determinantes para a corrente el trica por isso n o esperem obter sempre o mesmo resultado E mais com o passar do tempo as placas se oxidar o isto criar se uma camada isolante sobre elas Dado o recado continuemos coloquem duas pilhas ligadas em s rie como mostra o esquema Qual o valor da corrente el trica nessa montagem R 1000 nm E O valor da corrente el trica aumentou respondeu Patr cia ap s fazer a leitura no amperimetro Pensando bem esse resultado est correto afinal se aumentamos o n mero de pilhas a corrente tamb m aumentar Isso an logo a aumentarmos a altura entre o par de garrafas conectadas por uma mangueira e preenchidas com gua pois quanto maior a diferen a de altura entre elas maior ser o fluxo de gua Muito bem elogiou o professor P s 35 O que s o esses riscos coloridos impressos na resist ncia pergu
21. esenta o amper metro e V volt metro Aten o As pilhas devem ser associadas com o p lo positivo de uma ligando ao p lo negativo da outra Olhar pas 48 Logo que leram o e mail sairam busca dos materiais para executar a atividade Por sorte encontraram um vendedor muito prestativo que se prontificou a explicar o c digo de cores impresso nas resist ncias Garotada Cada cor das impressa nas faixas da resist ncia representa um n mero Preto Marrom Vermelho Laranja Amarelo Verde Azul Violeta Cinza Branca 8 9 As faixas devem ser lidas da extremidade esquerda para o centro do resistor A primeira faixa representa o primeiro algarismo do valor da resist ncia A segunda faixa representa o segundo algarismo A terceira faixa representa a pot ncia de 10 pela qual deve ser multiplicado o n mero formado pelos dois algarismos anteriores e a quarta faixa representa a imprecis o na fabrica o do resistor Esta imprecis o dada como uma porcentagem do valor do resistor porexemplo se a quarta faixa for prateada o valor medido pode variar at 10 dourada 5 de imprecis o e se n o houver a quarta faixa 20 de imprecis o Para n o ficar d vidas vamos conferir o valor dessa resist ncia que voc s est o comprando Ap s a leitura Patr cia questionou o vendedor sobre a quarta faixa dou
22. isar de 3 suportes para pilhas a tela do computador Procure a biografia de Ohm grandes 3 pilhas grandes de 1 5V 7 jacar s 1 Aqui est mostrou Marcelo amper metro 1 voltimetro Tl mpada de 6V Nossa Tem tudo sobre a vida dele comentou Pedro e em voz alta leu um trecho do texto Monte o circuito como mostra a foto A escala Georg Simon Ohm 1787 1854 fez diversas fes ser ligeiramente maior que 100 mA no experi ncias para quantificar a rela o entre a amperimetro e 10 V no voltimetro diferen a de potencial aplicada a um condutor e a Me a o valor da corrente e datens o corrente que flui pelo mesmo E em 1825 descobriu a rela o R V I que leva o seu nome lei de Ohm Amper metro Eu ainda tenho minhas d vidas se essa lei Voltimgtro vale para todos os condutores avisou Pedro Ap s o coment rio de Pedro desencadeou se uma discuss o entre ele e Patr cia Ela n o tinha d vidas que a lei valia para todos os condutores O l mpada desfecho do epis dio terminou com um e mail para o AA A site que constava toda discuss o sobre a validade da Mo ER Monte o mesmo circuito mas com duas pilhas A resposta dessa vez demorou a chegar C nresoor a enquanto esperavam Marcelo mostrou a primeira m sica que tinha aprendido a tocar no viol o Amper metro Voltimetro Eres d i a 3 Monte o mesmo circuito com tr s pilhas Me a o Voc s poder o l mpada concluir se
23. ja unidade volts em um mult metro digital devemos proceder da seguinte forma Quando n o se conhece a tens o que ir ser medida selecione o maior fundo de escala me a e v reduzindo a escala at obter leitura desejada Sabido isso fixaremos o volti metro na pilha como mostra o esquema P g 34 Voltimetro O El tron Cobre Zinco Logo ap s a explica o do professor os garotos mediram o valor da tens o da pilha e obtiveram como resultado 0 97V Agora coloquem outra pilha ligada em s rie ordenou o professor mostrando um esquema Puxa exclamou Patr cia O valor da tens o 1 94V Isso significa que os valores das tens es se somam Ah gritou Tales A diferen a de potencial ou tens o das pilhas ligadas em s rie corresponde a dobrarmos a diferen a de altura entre as garrafas na atividade Diferen a de Potencial Muito bem melhor compara o n o poderia ser feita elogiou Pedro Eu tive uma id ia n s poder amos medir a corrente el trica o que acham Gostei da sua sugest o Pedro falou M rio que at ent o estava apenas observando os garotos Professor precisaremos da sua ajuda para ligar o amperimetro avisou Pedro simples disse ele Para medir a corrente el trica cuja unidade b sica o Amp re em um multimetro digital deve se coloc lo na escala de corrente continua ou DCA Direct CurrentAm
24. mesa e despedindo se Sa ram de l encantados com as novas descobertas e foram direto para a lanchonete comemorar No dia seguinte a professora de ci ncias de Tales pediu para cada aluno escolher um tema a ser apresentado na feira de ci ncias da escola Ele sem pensar decidiu por eletricidade A professora achou estranho aquele t tulo afinal era um cont udo complicado para um garoto de 12 anos mas n o se colocou obje o Na primeira reuni o Tales contou a novidade aos colegas que o apoiaram de imediato Voc pode apresentar todas as experi ncias que fizemos de eletricidade disse Pedro empolgado com a not cia Todos gostaram da id ia e come aram logo a coloc la em pr tica Passaram se 15 dias e o dia t o esperado havia chegado O trabalho de Tales foi um sucesso sendo um dos mais visitados por estudantes e professores Ele muito vaidoso explicava com demonstra es o que corrente el trica diferen a de potencial resist ncia el trica lei de Ohm resistores vari veis como LDR e NTC e intercalando entre as explica es a hist ria da eletricidade As perguntas feitas a ele foram respondidas com bastante firmeza deixando todos que passavam por ali impressionados com o seu desempenho afinal ele tinha apenas 12 anos Foi nesse dia que muitos perceberam que a F sica uma ci ncia fascinante e pode ser compreendida por qualquer um basta ter um pouco de boa vontade P s 41
25. ncordou Pedro Devemos perguntar por que o valor da resist ncia el trica do fio da l mpada aumentou com o acr scimo da voltagem n mero de pilhas Quanto maior o fluxo de el trons nesse fio o qual estabelecido pelo acr scimo do n mero de pilhas maiores ser o o n mero de colis es dos el trons com os tomos de tungst nio Este processo de colis o provoca um aumento da temperatura do fio tungst nio que intensifica ainda mais os processos de colis es e este Tato provoca um aumento da resist ncia el trica do fio Garotos os resultados que IO voc s obtiveram est o corretos Na l mpada a temperatura do fio de tungst nio de aproximadamente 2 500 C p g 40 importante dizer que 0 resist ncia RESPONDA comercial de 1000 a tamb m se tornar n o hmica caso seja submetida a uma temperatura maior especificada pelo fabricante Isto pode ser causado por um excesso de corrente que passa pela mesma Essa tal resist ncia el trica s atrapalha concluiu Tales ap s ler o e mail Sabe que voc tem raz o concordou Patr cia mas n o prosseguiu com a discuss o Pedro pensativo sentou no sof e ficou refletindo sobre as observa es dos colegas Enquanto isso os outros navegavam pela internet procurando joguinhos Passado algum tempo ele ainda muito intrigado sugeriu que Marcelo enviasse um e mail para o site do Luiz
26. nor quantidade de el trons A consequ ncia que o zinco fica com o potencial mais alto que o cobre como uma das placas est mais negativa surge uma diferen a de potencial entre eles Essa diferen a de potencial por sua vez provocar uma for a el trica sobre cada el tron livre presente no fio que est conectado a ela fazendo com que eles circulem gerando a corrente el trica El trons Nossa realmente a pilha uma inven o incr vel disse Marcelo Quem foi o g nio que a inventou Eu n o sei respondeu Patr cia Mas posso procurar No dia seguinte l estava ela com todo o hist rico da pilha Pessoal aqui est toda a hist ria da pilha gritou Patr cia mostrando algumas anota es Tudo come ou com nativos da frica e da Am rica do Sul que sofriam choques dolorosos quando tocavam em um peixe t pico de rios tropicais nosso famoso poraqu Isso despertou a curiosidade de v rios cientistas entre eles Luigi Galvani 1737 1798 que nessa poca estavam estudando a contra o dos m sculos das pernas das r s Em 1796 ele observou que os m sculos das r s penduradas em ganchos de cobre numa grade de ferro contraiam se Esse efeito ele chamou de eletricidade animal Essa descoberta atraiu a aten o de v rios cientistas da poca entre eles Alessandro Volta 1745 1827 que ao refazer a experi ncia de Galvani em meados de 1
27. ntou Tales enquanto os garotos desmontavam a pilha Infelizmente essa d vida ser esclarecida em uma outra ocasi o porque eu tenho um compromisso agora N o se esque am O amperimetro deve ser ligado em s rie com o circuito e deixem no no maior fundo de escala porque se a corrente el trica for alta ele n o ser danificado enfatizou o professor saindo do laborat rio Sairam dali e foram direto para a casa de Marcelo Enquanto caminhava falou Patr cia ao chegar na casa de Marcelo pensei em tudo que aprendemos e ocorreu me uma d vida Qual a rela o entre diferen a de potencial e corrente el trica Eu adoraria respond la disse Marcelo Mas meus conhecimentos de f sica ainda s o limitados O melhor a fazer enviar um e mail para o Luiz Ant nio Calma disse Pedro Vamos pensar um pouco se n o acharmos a solu o para o problema a sim procuramos o Luiz Ant nio O Pedro sempre procura o caminho mais dif cil resmungou Tales Pensaram discutiram mas n o encontraram a resposta Quando Pedro percebeu que os garotos estavam se dispersando ele reconheceu que o melhor a fazer naquele momento era escrever para o site mas deixaram para ver a resposta no outro dia afinal j era tarde O reencontro aconteceu s 14 00h do dia seguinte mal se cumprimentaram e l foram eles ler o e mail enviado pelo Luiz Ant nio Realmente existe uma rela
28. o entre diferen a de potencial e corrente el trica e voc s ir o descobr la realizando a atividade que estou enviando P s36 srs ATIVIDADE 06 Voc vai precisar de 3 suportes para pilhas grandes 3 pilhas grandes de 1 5V 7 jacar s 1 amper metro 1 voltimetro e 1 resist ncia de 100090 A escala dever ser ligeiramente maior que 100 mA no amper metro e 10V no voltimetro Me a o valor da corrente no amper metro e da tens o no voltimetro Veja tamb m o esquema da p gina posterior Monte o circuito como mostra a foto abaixo Voltimetro Amper metro pilhas Me a o valor da corrente el trica e 2 Monte o mesmo circuito mas com duas da tens o Volt metro Amper metro Me a o valor da corrente el trica e da tens o Em seguida coloque todos os resultados obtidos em uma tabela e observe a rela o existente entre os valores da tens o e da corrente el trica Voltimetro 3 Monte o mesmo circuito com tr s pilhas Amper metro Para facilitar a montagem dos circuitos estou enviando os esquemas lt R 1009 Lessini gt F Pina E mi re R 1000 E e O O A Pilha Pilha Piha lt gt Pilha lt gt Pilha Jacar LECCE IEETEET A letra A repr
29. o percel rela o entre a tens o e a corrente esperar amanhecer tamanha era su decifrado o enigma Eureca eureca Arquimedes e mostrando Olhem se n s dividir P gs Parab ns exclamou Pedro Mas n o foi uma coincid ncia Sugiro que fa amos a mesma experi ncia usando outras duas resist ncias 2 00 e 4 00 para verificar se sua conclus o est correta Talvez voc tenha raz o concordou Patr cia Como essa turma n o deixa nenhuma d vida no ar foram conferir se realmente Patr cia havia decifrado o enigma colocado pelo Luiz Ant nio Essa equa o vale para essas r tamb m comentou Pedro Ap s resultado O Luiz Ant nio n o v esse e mail afinal n s desveno Marcelo enquanto escrev Muito bem Voc s conseguiram chegar express o que relaciona o valor da resist ncia com a tens o e a corrente el trica chamada lei de Ohm R V Todos condutores que obedecem essa lei s o chamados de condutores hmicos resposta do site colaborou para aumentar a auto estima dos garotos Enquanto gabavam se com Resist ncia de uma l mpada a redescoberta Marcelo navegava na internet e por acaso encontrou um site que tinha v rias biografias de f sicos ATIVIDADE 07 Pessoal gritou ele Venham ver esse site Que j ia exclamou Patr cia olhando para Voc vai prec
30. passo a passo avisou o professor Primeiramente montem um circuito segundo esse esquema Pilha Pilha Os garotos mais que depressa cumpriram as ordens do professor U A l mpada n o acendeu estranhou Tales Por qu Como voc s podem perceber uma das pontas do transitor n o est conectada no circuito dessa forma ele comporta se como isolante impedindo que passe corrente pela l mpada respondeu o professor Para o transistor se comportar como condutor necess rio que entre a base e o emissor seja estabelecida uma diferen a de potencial maior que 0 70 V Esse valor depender do tipo do transistor Agora montem o circuito como mostra o esquema seguinte Trazendo consigo um voltimetro E pediu que medissem o valor da tens o entre o emissor e a base do transistor com o voltimetro em escala ligeiramente maior que 10 V u AC pm Bill nie gora sim a l mpada acendeu exclamou Tales Tales mal terminou seu coment rio e Patr cia j estava medindo o valor da tens o entre o emissor e a base Como resultado ela obteve aproximadamente 0 75 V Voc tinha raz o disse Pedro ao professor necess rio que a tens o entre o emissor e a base no transistor seja maior que 0 70 V para ele tornar se condutor e como fizemos isto ocorreu Agora troquem a resist ncia de 1000 Q por uma de 470 Q e depois por
31. pere A letra m mili que encontra se junto de algumas escalas significam que o valor lido no display deve ser dividido por 1 000 E ele prosseguia Qual o valor da corrente el trica nessa montagem questionou o professor Cobre Zinco Zero respondeu Pedro Porque o circuito est aberto Correto disse o professor E nessa montagem qual o valor da corrente el trica Resist ncia 1000 MI he N o sei respondeu Pedro O que isso falou Tales apontando para o novo componente do circuito el trico Uma resist ncia el trica explicou o professor Elas s o facilmente encontradas em lojas de artigos eletr nicos Para medir o valor da corrente el trica nessa montagem ligaremos o amper metro em s rie com a resist ncia R 1000 Amper metro Olhar pag 48 Voc s sabiam que em nossa casa temos um aparelho com uma fun o similar do amperimetro falava o professor enquanto os garotos montavam o circuito Qual perguntou Tales O hidr metro respondeu ele O hidr metro aquele aparelho que normalmente fica no jardim Ele colocado em s rie na tubula o que distribui a gua e a sua finalidade medir o consumo de gua nas resid ncias Fez um pausa e continuou Mas voltemos ao nosso experimento gora com a montagem pronta liguem o amp
32. prou um fio mais grosso para usar na instala o do chuveiro daqui de casa Assim ele diminuiria a resist ncia el trica comentou Marcelo que at ent o estava apenas observando a discuss o J que n s entendemos o experimento vamos enviar um e mail para o site descrevendo nossas discuss es Est bem Marcelo concordou Pedro sorrindo Envie logo esse e mail a s WIZA NIO i RE J R IQ est o A corret ssimas mas existem alguns detalhes importantes a serem observados A resist ncia passagem de corrente el trica depende de tr s fatores do comprimento da sec o transversal e do material que o fio condutor constitu do Todas essas informa es s o resumidas na seguinte equa o matem tica IUIZ ANT NIO b R p A Sendo R a resist ncia do material passagem de corrente el trica L o comprimento do fio 4 rea do fio e P representando a caracter stica do material que constitui o fio denominada resistividade ou seja cada subst ncia possui uma determinada resistividade A unidade da resist ncia el trica foi dada em homenagem ao f sico alem o Georg Simon Ohm 1787 1854 que se dedicou ao estudo da passagem de corrente el trica em metais Como exemplo na tabela abaixo est o os valores da resist ncia el trica do cobre e do vidro que foram calculadas para um um fio de 1 m de comprimento e rea transversal de
33. que a a tesoura 7 peda os de cabinho de por o desencapada do 10 cm cada Em seguida desencape 0 5 cm de cada lado de um cabinho cabinho na parte maior da garra Encoste o soldador na garra e logo ap s o estanho garra esfriarem Coloque a capinha na garra Fa a o mesmo procedimento do outro lado Monte 7 pe as as quais ser o chamadas de jacar s Espere uns dois minutos at o estanho e a p e 26 Perigo necess rio muito cuidado com o soldador quando em contato com a pele ele poder causar queimaduras graves porque sua temperatura chega a 300 C Para maior seguran a pe a uma pessoa adulta para soldar os cabinhos nas garras gora com esses materiais podemos construir a nossa pilha disse Pedro PILHA Atividade 03 Voc vai precisar de 2 chapas de cobre e 2 chapas de zinco de 8 cm de comprimento e 2 cm de largura 2 copos de pl stico de 180 ml 1 led vermelho vinagre 3 jacar s Coloque uma chapa de zinco e uma de cobre em cada copo Em seguida encha os com vinagre Cobre Zinco ES A A t Ligue uma chapa de zinco e uma cobre com o jacar Cob ca e P chapa de cobre com os jacar s como mostra a 3 Ligue em s rie uma chapa de zinco 1 led e uma foto Observe o led O que um led Por que n o usar uma l mpada perguntou Tales enquanto estavam montando a pilha Eu n o sei responde
34. r a temperatura da gua de um aqu rio Tales mas voc n o deixa passar nada mesmo disse o professor passando a m o na cabe a do garoto E prosseguiu P g 46 importante observar ainda que essa tecnologia est dominada pelos engenheiros Nesse momento eles est o pesquisando materiais que possuam resist ncias el tricas nulas chamados de supercondutores sendo o primeiro material descoberto com essas caracter sticas em meados de 1911 por Kamerling Onnes 1853 1926 Contudo essas resist ncias nulas s o conseguidas a temperaturas muito baixas como exemplo o merc rio o qual torna se supercondutor uma temperatura de 269 C Mas com o avan o das pesquisas j se descobruiu materiais com resist ncias nulas a temperaturas mais elevadas por m ainda s o baixas em torno de 48 C No entanto os cientistas n o cessam suas pesquisas e o grande desafio descobrir um material que possua resist ncia nula temperatura ambiente pois assim o transporte de energia el trica ocorreria sem perdas Diante disso eu cheguei a seguinte conclus o comentou Pedro Aresist ncia ora um incomodo no circuito como exemplo o transporte de energia e ora ben fica como vivenciamos no caso do LDR transistor Corret ssimo exclamou o professor Espero ent o ter ajudado Voc nos ajudou e muito mas n o queremos tomar mais seu tempo agradeceu Patr cia levantando se da
35. rada A faixa dourada nos fornece a informa o que a toler ncia ou imprecis o de 5 nessa resist ncia isso quer dizer que o valor dela pode variar de 95 a 105 Posso embrulhar essa resist ncia perguntou o vendedor depois da explica o Sim respondeu Pedro Sairam da loja ainda mais motivados a descobrir a rela o entre diferen a de potencial e corrente el trica Ao chegar na casa de Marcelo foram logo montando o circuito Porque colocar o amperimetro em s rie perguntou Tales enquanto montavam a atividade Tales simples observe esse esquema do circuito explicou Pedro sempre com muita paci ncia J P g 37 O amperimetro deve ser colocado em s rie no circuito para que toda corrente el trica passe por ele como ocorre com o hidr metro que mede o consumo de gua Ap s o esclarecimento da d vida de Tales fizeram as medidas E agora o que faremos com isso perguntou Tales olhando para os n meros Vamos olhar para os valores obtidos no voltimetro e no amperimetro e tentar obter uma rela o entre tens o ou seja diferen a de potencial e corrente el trica respondeu Pedro Pensaram pensaram Mas logo desistiram e resolveram deixar para continuar a discuss o no dia seguinte Na sa da Patricia pegou a tabela sem que os colegas percebessem e ao chegar em casa persistiu n an lise Quando j estava quase desistind
36. so ir embora avisou Patr cia Mas n o deixemos para amanh o que podemos fazer hoje brincou Pedro Vamos contar ao Luiz Ant nio que a resist ncia diminuiu com o aumento da temperatura e aproveitamos para perguntar onde esse dispositivo usado Marcelo se prontificou a realizar a tarefa No dia seguinte l estavam eles ansiosos para mais descobertas Os resistores WIZANTONMO nte s o RESPO A confeccio nados amb m a base de xidos semicondutores resist ncia desses materiais varia com a temperatura E podemos citar como uma de suas aplica es o termom tro digital Termom tro digital NTC Ap s lerem o e mail foram ao shopping comer um lanche Como est o esses jovens cientistas brincou o professor Posso sentar L gico exclamou Patr cia Tales sem esperar qualquer coment rio foi logo contando todas as descobertas terminando o relato com as aplica es do NTC e LDR Voc s sabiam que al m desses dispositivos existe um outro ainda mais interessante chamado transistor cuja resist ncia controlada externamente pelo valor da tens o aplicada entre seus terminais comentou o professor Fez uma pausa e prosseguiu Amanh me procurem pois tenho duas experi ncias interessantes Mas antes passem em uma loja de artigos eletr nicos e comprem um transistor BD 135 No outro dia logo cedo os garotos foram busca do transistor Por
37. u Pedro Mas podemos enviar essas d vidas via e mail para o site de f sica Luiz Ant nio Responde Venham ver a pilha gritou Marcelo O que aconteceu Por que o led n o acendeu Muito curioso Afinal essa montagem est igual a pilha que vi no museu comentou Pedro Vamos mudar a posi o do led colocaremos a ponta maior presa na placa de cobre e a ponta menor na placa de zinco gora sim mas voc um garoto esperto brincou Marcelo Por que a ponta maior do led tem que ser conectada na placa de cobre e a menor na placa de zinco perguntou Patr cia N o sei foi s um palpite que deu certo disse Pedro sorrindo Ficaram um bom tempo apreciando a nova descoberta Trocaram o vinagre por coca cola e depois por lim o e para a surpresa deles o led acendeu com todas estas solu es Ap s passar o encantamento escreveram as perguntas de Tales e a d vida de Patricia ao site Garotos sejam bem vindos ao Y mundo da ci ncia Led a sigla em ingl s para Light Emiting Diode que quer dizer diodo emissor de luz Eles s o confeccionados com materiais semicondutores A figura abaixo ilustra o esquema de um led A ponta maior tamb m chamada de c todo dever ser ligada placa de cobre p lo positivo e a ponta menor chamada anodo placa de zinco p lo negativo Isso deve se ao fato do led conduzir corrente el trica apenas em
38. um sentido vantajoso usar o led porque ele transforma em luz quase toda energia el trica fornecida pela pilha diferentemente da l mpada incandescente que transforma a maior parte da energia el trica em calor Lendo a resposta encontrada no site surgiu uma outra d vida falou Patr cia Voc s sabem explicar porque o led acendeu quando as placas foram colocadas dentro do copo com vinagre Saibam que os metais t m a propriedade de ganhar ou perder el trons quando est o imersos em meio cido vinagre ou lim o ou b sico batata ou soda c ustica sendo esta a caracter stica de fundamental import ncia para o funcionamento da pilha respondeu Pedro repitindo a explica o dada pelo monitor no museu de ci ncias Pedro voc poderia explicar melhor o funcionamento da nossa pilha pediu Patr cia Com todo prazer Inclusive farei isso esquematizando Aplaca de zinco quando em contato com o vinagre liberta na solu o fons s poa el trons Com a placa de cobre a Por m o cobre quando em solta menos ons posit ret m menos el tron diferen a de pot esses dois met P g 28 E Como nesta situa o O zinco possui mais el trons livres acumulados em suas superf cies que o cobre quando ambos est o imersos em meio cido vinagre ocorre um fluxo de el trons da placa de zinco para a placa de cobre atrav s do fio condutor ligado a elas mas antes de atingi la os el
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