Efeito Joule

Como funciona o Forno de Microondas?

O forno de microondas funciona transformando energia elétrica em energia térmica. Uma fonte elétrica emite ondas eletromagnéticas que aumentam a energia cinética de vibração das moléculas de água dos alimentos. Sabemos que a temperatura é um número que expressa o estado de agitação das partículas, logo, aumentando a vibração (ou estado de agitação) das moléculas, aumentamos a temperatura do corpo.

O Forno de microondas foi inventado pelo engenheiro Percy Lebaron Spencer e começou a ser utilizada em 1946.

O componente mais importante do forno de microondas é o magnetron, um equipamento que utiliza a vibração de elétrons para gerar um campo magnético. Vimos este fenômeno no estudo do dínamo, campo elétrico variável produz um campo magnético variável inverso.

As ondas eletromagnéticas atravessam vidro, cerâmica, plástico, papel e outras estruturas. Mas, as moléculas de água absorvem estas ondas na freqüência de 2450 MHz, gerando uma vibração na mesma freqüência gerada pelo magnetron. Estas ondas penetram até 5 cm na superfície dos alimentos, e o calor então é transmitido por condução.

O corpo humano é constituído em sua grande parte por água, então devemos lembrar alguns cuidados com o forno microondas. O mais importante é ter certeza que a radiação não está vazando, pois pode ser bem prejudicial. Apesar do aparelho ser blindado, ou seja, ele é projetado para que as ondas eletromagnéticas não atravessem suas paredes, é importante fazer alguns testes quando se tem a dúvida. Para isso coloque uma laranja na parte de cima do forno microondas quando for utilizá-lo, faça isso colocando a fruta próxima a porta também e deixe-a por um tempo. Se a fruta apresentar alterações (como por exemplo partes com aspecto queimado ou ferido) significa que seu forno microondas está vazando.

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Energia Elétrica

A Energia Elétrica pode ser definida como a capacidade de trabalho de uma corrente elétrica. Como toda Energia é a propriedade de um sistema que permite a realização de trabalho. Ela é obtida através de várias formas. Logo, o que chamamos de “eletricidade” pode ser entendido como Energia Elétrica se no fenômeno descrito, a eletricidade realiza de trabalho por meio de cargas elétricas.

A Energia Elétrica pode ser um subproduto de outras formas de Energia, como a mecânica e a química. Através de turbinas e geradores podemos transformar estas formas de energia em eletricidade.

O Dínamo é um exemplo de gerador de eletricidade, um aparelho que transforma energia mecânica em energia elétrica. Sabemos hoje que a variação de campo magnético gera corrente elétrica. No dínamo o imã gira com a bobina ao seu redor. Este movimento gera a variação do campo magnético do imã, surgindo então, uma corrente elétrica no conjunto de espiras da bobina. Esta corrente elétrica pode ser utilizada para acender o farol do bicicleta,por exemplo, ou qualquer led que seja instalado no circuito.

A Energia Elétrica também pode ser transformada por meio de equipamentos em outras formas de energia, como por exemplo, energia térmica por Efeito Joule. Que é definido como sendo o fenômeno onde um condutor é percorrido por corrente elétrica transformando Energia Elétrica em Energia Térmica (calor). Fenômeno estudado por James Prescott Joule (1818-1889).

A Energia Elétrica pode ser gerada através de fontes renováveis como a força das águas, dos ventos . Fontes que são subproduto da Energia Solar, já que os ventos são formados pelas correntes de convecção e a energia potencial acumulada nas quedas d’águas também é proveniente do Sol.

Uma das maneiras de se gerar Energia Elétrica acontece nas hidrelétricas, onde a energia potencial da água é utilizada para movimentar turbinas (energia mecânica) que estão ligadas a geradores. Nestes geradores a energia mecânica é transformada em Energia Elétrica em um processo próximo ao do dínamo. Isto obedecendo ao princípio de conservação de energia, ou seja, parte da energia utilizada para girar as turbinas é transformada em energia elétrica através da indução magnética.

Outra maneira é observada em uma termelétrica, onde a queima de combustíveis produz vapor que é utilizado para movimentar as turbinas ligadas a geradores.

As várias formas de energia podem ser transformadas em elétrica e, com estas transformações podemos utilizar esta energia de diversas formas distintas como por exemplo, a luz (lâmpada), o calor (chuveiro, aquecedores), o som (rádio).

Outra solução para geração de energia elétrica é a utilização de Energia Nuclear, observe o vídeo abaixo:

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Quer receber R$ 48.000,00 do Senado Federal?

Alguns leitores ainda não sabem da história do selo federal. Bem, o Senado Federal pagou R$ 48.000,00 para o site www.paraiba.com.br veicular um banner de 120x60 pixels. O blog Infox Comp lançou uma campanha, ou protesto, para divulgar o Selo Federal e o amigo Rodrigo Neto do blog Informação Virtual me indicou para receber o Selo..

Na verdade recebi os dois selos abaixo:

Se você desejar saber mais sobre a história é só acessar o blog Contraditorium e ler o post sobre o anúncio do senado.

Eu, só preciso receber meus R$48.000,00 deste mês que ainda não caíram na conta. Para não dizerem que quero enriquecer sozinho eu repasso os selos para os seguintes blogs:

A Física para não Físicos
Aprovado no Vestibular
Bafana Ciência
Blog do Palito
Ensino de Química
Idéias em Blog
Lugar do Conhecimento
O Blog do Vestibular
Vestibular e Concursos
Vídeos para ensino de Física e Química

Atualizando: O amigo Hélio Alves se candidatou e também recebe o selo. Abraços!

De volta no tempo

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Associação de Resistores

Em nosso dia-a-dia utilizamos vários aparelhos elétricos onde são empregados circuitos com dois ou mais resistores. Em muitos destes circuitos, um único resistor deve ser percorrido por uma corrente elétrica maior que a suportada, e nestes casos utiliza-se uma associação de resistores. Em outras aplicações vários resistores são ligados um em seguida do outro para obter o circuito desejado, como é o caso das lâmpadas decorativas de natal.

Os resistores podem ser associados basicamente de três maneiras diferentes: Associação em série, associação em paralelo e associação mista.

Para efeito de cálculos, em muitos casos será necessário descobrir como a série de resistores se comporta como um todo. Nestes casos utilizamos o conceito de resistor equivalente. Que é um resistor que tem as mesmas propriedades da associação, ou seja, uma resistência que seja a mesma do conjunto, esta resistência é chamada resistência equivalente.

Associação em série:

Na associação em série todos os resistores são percorridos pela mesma corrente elétrica. Os resistores são ligados um em seguida do outro, existindo apenas um caminho para a corrente elétrica. Observe a figura abaixo:

A ddp de uma associação de resistores em série é a soma das ddps em cada um dos resistores associados.

O valor da resistência equivalente é dado pela soma das resistências dos resistores que constituem a série.

Associação em paralelo:

A associação de resistores em paralelo é um conjunto de resistores ligados de maneira a todos receberem a mesma diferença de potencial (ddp). Nesta associação existem dois ou mais caminhos para a corrente elétrica, e desta maneira, os resistores não são percorridos pela corrente elétrica total do circuito. Observe a figura.

A corrente, em uma associação de resistores em paralelo, é a soma das correntes nos resistores associados.

Na associação em paralelo, o valor da resistência equivalente é sempre menor que o valor de qualquer resistência dos resistores da associação. Este valor pode ser obtido com as seguintes equações:

Associação mista:

Uma associação mista é composta quando associamos resistores em série e em paralelo no mesmo circuito. Observe na figura abaixo que os resistores R1 e R2 estão em série e os resistores R3 e R4 estão em paralelo:

Nas associações mistas também podemos encontrar um valor para a resistência equivalente. Para isto devemos considerar que cada associação (série ou paralelo) separadamente, sendo que todas as propriedades descritas acima são válidas para estas associações.

Efeito Joule

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O que é, e por que fazer o Enem?

O Enem (Exame Nacional do Ensino Médio) é um exame individual realizada em todo o Brasil com o objetivo de avaliar os conhecimentos dos alunos que estão concluindo, ou que já concluíram o ensino médio. Este exame é organizado pelo INEP (Instituto Nacional de Estudos e Pesquisas Educacionais Anísio Teixeira).

Neste ano de 2008 já foram 1,2 milhões de inscrições apenas pela internet. São milhões de estudantes que vão realizar a prova em todo o Brasil, no dia 31 de agosto.

O exame, com duração de cinco horas, é constituído de 63 questões objetivas de múltipla escolha e uma redação, onde serão testados os conhecimentos do aluno em 21 habilidades e cinco competências:

1) dominar linguagens
2) compreender e interpretar fenômenos
3) solucionar problemas
4) construir argumentação
5) elaborar propostas

Por que fazer o Enem?

Nenhum aluno é obrigado a fazer a prova, mas existem vários motivos para fazê-la. O principal é que o exame serve como auto-avaliação para o aluno. Além do mais, a pontuação do aluno adquirida no exame será utilizada no Programa Universidade para todos (PROUNI), e no processo seletivo de faculdades de todo o país.

Algumas das universidades que utilizam o Enem em seus processos seletivos:

USP (Universidade de São Paulo) - Fuvest
Unicamp (Universidade Estadual de Campinas) - Convest
Unesp (Universidade Estadual Paulista) - Vunesp
Unifesp (universidade federal de São Paulo) - Vestibular Unifesp

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James Prescott Joule

James Prescott Joule nasceu em dezembro de 1818, em Salford, Inglaterra. Era filho de um importante cervejeiro de Manchester, e sempre manifestou interesse pelas máquinas e pela Física. Joule teve contato com grandes físicos como John Dalton que lhe ensinou ciências e matemática.

Joule estudou a natureza da corrente elétrica. Após inúmeros experimentos ele descobriu que, quando um condutor é aquecido ao ser percorrido por uma corrente elétrica, ocorre uma transformação de energia elétrica em energia térmica. Este fenômeno é conhecido como Efeito Joule (que dá nome ao blog) em sua homenagem.

Interessado pelo estudo do calor, Joule também realizou vários experimentos nesta área, estes o ajudaram a determinar uma relação para a equivalência entre o trabalho mecânico e o calor. O que ajudou na formulação da teoria da conservação da energia (Primeira Lei da Termodinâmica), contribuição que impulsionou o estudo da termodinâmica.

Ele trabalhou com o Físico William Thomson (Lord Kelvin) realizando experimentos termodiâmicos. Juntos chegaram ao efeito Joule-Thomson que relaciona a temperatura e o volume de um gás.

Na época suas teorias eram bem polemicas, pois, acreditava-se que o calor era um fluido chamado “calórico”. Joule propôs uma mudança neste conceito dizendo que, o calor era na verdade uma das formas da energia e que estava ligado ao estado de agitação das moléculas.

A própria ciência sofria várias mudanças. Uma delas diz respeito a responsabilidade social da ciência, foi nesta época que o homem percebeu que a ciência não é apenas uma forma de organização do conhecimento. Outra mudança importante foi com relação a visão do homem em relação a natureza. Antes a ciência se preocupava em explorar a constituição da natureza, mas agora, o homem percebeu que pode extrair energia da natureza e transformá-la. O homem começa a dominar as fontes de energia da natureza, o vento, a água, o vapor... etc. Todas estas mudanças fazem parte da Revolução Industrial.

A unidade de medida joule (J).

O joule, que tem como símbolo a letra J, é a unidade de medida de energia e trabalho no sistema internacional de unidades. As experiências e, grandes contribuições de James Joule para a Física trouxeram-lhe reconhecimento. Joule morreu em outubro de 1889 em Sale, Inglaterra, e após sua morte, foi feita esta homenagem.

Um joule pode ser definido como, o trabalho necessário para exercer uma força de um newton por uma distância de um metro (N.m). Outra definição para joule é, o trabalho realizado para produzir um watt de energia durante um segundo (W.s).

O Atila propôs uma postagem coletiva sobre cientistas, e no blog do Carlos Hotta você tem um ótimo resumo destes artigos.

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Exercício resolvido: Corrente Elétrica 01

Exercício de física resolvido. Questão que exige conhecimentos de eletrodinâmica: carga elétrica, condutor, corrente elétrica.

(Corrente Elétrica 01) a seção normal de um condutor é atravessada pela quantidade de carga ∆Q=1,2.10^-3C no intervalo de tempo ∆t=1,5.10^-2s.

a) Qual a intensidade da corrente elétrica que atravessa essa seção normal?

b) Se os portadores de carga são elétrons, quantos elétrons atravessam essa seção normal nesse intervalo de tempo?

Resolução

a) a corrente elétrica é dada por:

logo:

b) sabendo que o número de elétrons é dado por:

então:

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Segunda Lei de Ohm

Como já vimos antes, George Ohm realizou diversos experimentos envolvendo a eletricidade. Muitos destes experimentos estavam relacionados à resistência elétrica, e nestes, ele verificou que a resistência (R) de um resistor é diretamente proporcional ao comprimento (l) do resistor, inversamente proporcional à área da secção transversal (A) e depende do material do qual o resistor é feito. Esta relação é conhecida como a Segunda Lei de Ohm.

Considerando os resistores como sendo fios, podemos simplificar o estudo das grandezas que influem na resistência elétrica.

Observe a ilustração:

Temos um resistor representado por um fio de comprimento l e secção transversal de área A (constante).

Pela Segunda Lei de Ohm podemos afirmar que:

1) Sendo dois resistores constituídos pelo mesmo material, e com a mesma área de secção transversal, o primeiro com comprimento l e o segundo com comprimento 2l. Se a resistência do primeiro for R a do segundo será necessariamente 2R.

2) Sendo dois resistores constituídos pelo mesmo material , e com o mesmo comprimento, o primeiro com área de secção transversal A e o segundo com área de secção transversal 2A. Se a resistência do primeiro for R a do segundo será necessariamente R/2.