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As aventuras de Pedro
D
epois de um mês em férias, lá estavam Marcelo, Pedro,
Patrícia e Tales novamente reunidos. O entusiasmo pelo retorno era unânime. Todos queriam falar ao mesmo tempo, mas Pedro logo conseguiu a atenção dos colegas, porque tinha histórias intrigantes para contar, aprendidas em um museu de ciências em São Carlos,
Centro de Divulgação Científica e Cultural (CDCC), onde passou a maior parte de seu tempo.
– Vocês precisam conhecer o museu de ciências, é muito
legal! Lá tinha uma máquina elétrica, chamada Gerador de Van de
Graaff, esse aparelho armazena cargas elétricas em uma esfera e, quando encostávamos a mão nela, o cabelo ficava todo arrepiado.
Haviam monitores que esclareciam todas as dúvidas... – Pedro, muito empolgado, continuava:
– Aproveitando que estamos falando nisso, vocês lembram o
que eu disse na última vez que nos encontramos? – perguntou ele.
– Lógico que não – falou Tales, com um tom de indignação.
– Está bem, irei repetir a pergunta que fiz – disse Pedro. –
“ Existe uma relação entre os conceitos aprendidos nas experiências de eletrostática e a eletricidade responsável por manter as lâmpadas acesas?
”.
E sem esperar a resposta dos colegas continuou:
– Eu trouxe a solução para essa questão, mas prefiro não
dizer nada. Façam tudo que está escrito nesse papel e depois nós conversamos (Atividade 01).
Perigo: É necessário muito cuidado com a lâmpada para não deixá-la quebrar. Porque as substâncias no seu interior são prejudiciais à saúde.
No começo não conseguiram perceber o brilho da lâmpada. Tiveram então a idéia de escurecer o quarto, e viram que ela emitia luz de baixa intensidade.
– Isso é incrível! – exclamou Tales, naquela escuridão.
– Pedro, você poderia explicar
porque os canudos eletrizados acenderam a
lâmpada? – perguntou Patrícia. – Mas antes
fale o que tem dentro da lâmpada fluorescente!
– A lâmpada fluorescente é
preenchida com vapor de mercúrio, e a superfície interna do vidro é revestida com um
pó branco chamado “fósforo” – disse Pedro, pegando papel e caneta, para explicar. – Esse
pó tem a característica de transformar raios ultravioleta em luz visível.
ACENDA UMA LÂMPADA COM
CANUDOS
Atividade 01
Você vai precisar de: 1 lâmpada fluorescente (pode ser usada),
4 canudos plásticos e papel higiênico.
Atrite simultaneamente os
1
quatro canudos com papel higiênico.
Luz visível
Raios ultravioleta
Elétron
Fósforo
Átomo de mercúrio
Filamento
Encoste os canudos eletrizados na
2 lâmpada fluorescente, em várias posições.
Observe o brilho da lâmpada.
Pág.25
Pedro empolgado com a explicação continuava:
– Quando encostamos os canudos eletrizados na lâmpada fluorescente, as cargas negativas em excesso são transferidas para ela e colidem com os átomos de vapor de mercúrio, levando-os a emitir raios ultravioleta. Esses raios, quando entram em contato com o revestimento de fósforo,levam o fósforo a emitir luz visível.
– Então, para manter a lâmpada acesa precisamos fornecer cargas negativas o tempo todo? – perguntou Tales, atento a tudo.
– É isso mesmo! – elogiou Pedro. – Mas vocês concordam que não é nada prático acender uma lâmpada com
canudos eletrizados? O que poderia substituí-los?
– Eu tenho a solução para esse dilema – disse Marcelo, fazendo suspense. – A resposta correta é a pilha!
– Muito bem, garoto! – exclamou Pedro. – Saibam que a pilha estabelece uma diferença de potencial que
propicia o movimento contínuo de cargas elétricas.
– Que?! – retrucou Tales.
–Vocês compreenderão 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, necessários na sua construção.
Pág.26
JACARÉ
Atividade 02
Você vai precisar de: 1 soldador, estanho, 50 cm de cabinho, 14 garras tipo jacaré tamanho pequeno, tesoura ou estilete.
1
- Cuidado: é necessário ter um adulto por perto.
Primeiramente, leia atentamente o manual de instruções do soldador.
Após feito isso ligue o soldador e deixe-o esquentar. Depois corte, com a tesoura, 7 pedaços de cabinho de
10 cm cada. Em seguida, desencape
0,5 cm de cada lado de um cabinho.
Enfie 1 capinha em cada
2 lado do cabinho. Coloque a porção desencapada do cabinho na parte maior da garra.
Olhar pag.48
E ncoste o soldador na
3
- garra, e logo após o estanho.
Espere uns dois minutos, até o estanho e a
4
garra esfriarem. Coloque a capinha na garra.
Faça o mesmo procedimento do outro lado.
Monte 7 peças, as quais serão chamadas de jacarés.
– Agora com esses materiais podemos construir a
nossa pilha – disse Pedro.
PILHA
Atividade 03
Você 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 plástico de 180 ml, 1 led (vermelho), vinagre, 3 jacarés.
1
Coloque uma chapa de zinco e uma de cobre em cada copo. Em seguida, e ncha-os com vinagre.
– O que é um led? Por que não usar uma
lâmpada? – perguntou Tales, enquanto estavam montando a pilha.
– Eu não sei – respondeu Pedro. – Mas
podemos enviar essas dúvidas via e-mail para o site de física “Luiz Antônio Responde”.
– Venham ver a pilha! – gritou Marcelo. –
O que aconteceu? Por que o led não acendeu?
– Muito curioso! Afinal essa montagem
está igual a pilha que vi no museu – comentou
Pedro. – Vamos mudar a posição do led,
colocaremos a ponta maior presa na placa de cobre e a ponta menor na placa de zinco.
– Agora sim, mas você é 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 Patrícia.
– Não sei, foi só um palpite que deu certo
– disse Pedro, sorrindo.
Ficaram um bom tempo, apreciando a nova descoberta. Trocaram o vinagre por cocacola e depois por limão e, para a surpresa deles, o
led acendeu com todas estas soluções. Após passar o encantamento escreveram as perguntas de Tales e a dúvida de Patrícia ao site.
Cobre
Zinco
- Ligue uma chapa de zinco e uma cobre, com o
2 jacaré.
Zinco
Cobre
Ligue em série uma chapa de zinco, 1 led e uma
3 chapa de cobre, com os jacarés, como mostra a foto. Observe o led.
Garotos, sejam bem-vindos ao m u n d o d a ciência!
Led é a sigla em inglês para “Light Emiting Diode”, que quer dizer diodo emissor de luz. Eles são confeccionados com materiais semicondutores. A figura abaixo ilustra o esquema de um led.
Led
Olhar pag.48
Pág.27
A ponta maior, t a m b é m c h a m a d a d e cátodo, deverá ser ligada à placa de cobre
(pólo positivo) e a ponta menor chamada anodo à placa de zinco (pólo negativo).
Isso deve-se ao fato do led conduzir corrente elétrica apenas em um sentido.
É vantajoso usar o led porque ele transforma em luz quase toda energia elétrica f o r n e c i d a p e l a p i l h a , diferentemente da lâmpada incandescente que transforma a maior parte da energia elétrica em calor.
– Lendo a resposta encontrada no site, surgiu
uma outra dúvida – falou Patrícia. – Vocês sabem
explicar porque o led acendeu quando as placas foram colocadas dentro do copo com vinagre?
– Saibam que os metais têm a propriedade de
ganhar ou perder elétrons quando estão imersos em meio ácido (vinagre ou limão) ou básico (batata ou soda cáustica), sendo esta a característica de fundamental importância para o funcionamento da
pilha – respondeu Pedro, repitindo a explicação dada pelo monitor no museu de ciências.
– Pedro, você poderia explicar melhor o
funcionamento da nossa pilha – pediu Patrícia.
– Com todo prazer! Inclusive farei isso
esquematizando. A placa de zinco quando em contato com o vinagre, liberta na solução íons positivos
(átomos que possuem falta de elétrons). Por consequência, essa placa ficará com excesso de elétrons.
Com a placa de cobre acontece o mesmo.
Porém, o cobre quando em contato com o vinagre, solta menos íons positivos que o zinco, e portanto retém menos elétrons que o zinco. Daí surge, a diferença de potencial, entre o cobre e o zinco, pois esses dois metais não tem a mesma facilidade de libertar íons para a solução.
Pág.28
E ele prosseguia:
Como nesta situação, o zinco possui mais elétrons livres acumulados em suas superfícies que o cobre, quando ambos estão imersos em meio ácido (vinagre), ocorre um fluxo de elétrons da placa de zinco para a placa de cobre através do fio condutor ligado a elas, acenda.
e
mas antes de atingí-la, os elétrons passaram pelo led fazendo com que o mesmo
e
Elétron
+
Íons positivos
+ e e e e
+
+
+
+
+
Vinagre e e e e e e e e e e e
+
+
+
+
Cobre
+ e e e e
+
+
+
+ +
Vinagre e e e e e e e e e e e
+
+
+ Zinco
Esse processo se repetirá até que o zinco e o cobre se oxidem, isto é, cria-se uma camada isolante sobre as placas.
– Pedro, agora eu posso falar? – perguntou Patrícia, ansiosa para fazer uma pergunta. – Por que usamos os
metais cobre e zinco?
– O zinco é um bom doador de elétrons e o cobre um
ótimo receptor de elétrons – explicou ele. – Mas não me
perguntem outras combinações porque não saberei responder.
– Vamos escrever para o site perguntando outros
possíveis pares de metais que podem ser usados na
construção da pilha – sugeriu Marcelo, em frente ao computador.
Todos concordaram.
vários pares de metais, por exemplo: cobre e alumínio, cobre e chumbo, etc. É necessário apenas que e ssa combinação seja feita de tal forma que um metal doe e outro receba elétrons. Para entender esta propriedade dos metais em presença de meio ácido e básico, vocês terão que estudar um pouco mais de Física e
Química.
Garotos, a pilha p o d e r á s e r c o n s t r u í d a c o m
Para cada par de metais diferentes estabelece-se uma diferença de potencial. Por exemplo, em uma pilha constituída com uma placa de cobre e outra de zinco a diferença de potencial é 1,1V.
No entanto, se as placas forem de cobre e de alumínio, a diferença de potencial é 0,5V.
Uma outra informação importante é que na pilha ocorre uma transformação de energia química em energia elétrica. Essa energia elétrica pode ser medida através da diferença de potencial. Para entender melhor o que é diferença de potencial ou tensão, podemos utilizar garrafas, que contenham água, ligadas por uma mangueira. Usando essa analogia, estou propondo uma atividade bem simples, na qual a água representará o fluxo de elétrons, a mangueira o fio e as garrafas as placas de zinco e de cobre.
DIFERENÇA DE POTENCIAL
ATIVIDADE 04
Você vai precisar de: 2 garrafas plásticas de refrigerante de 2L, 50 cm de mangueira de 1 cm de diâmetro, 2 torneiras para filtro, estilete, lâmina de serra, tesoura e água com corante.
Corte a torneira com a
1
- lâmina de serra.
Depois corte a garrafa. Em
2
- seguida, faça um furo, de modo que caiba a torneira, na posição indicada na foto.
Fixe a
3
- torneira na garrafa.
Conecte a mangueira
3 n a s g a r r a f a s . E m seguida en cha-as com
água pela metade. Depois, coloque-as em cima de uma mesa. Quanto de água restará em cada garrafa?
Coloque uma garrafa em cima da
4
- mesa e a outra em uma superfície de aproximadamente 15 cm de altura .
Quanto de água restará em cada garrafa?
Olhar pag.48
Pág.29
Durante todo tempo, Patrícia esteve a observar. E na primeira oportunidade explicou o que estava ocorrendo.
– Colocando as duas garrafas,
preenchidas com água pela metade, em cima da mesa, percebemos que não há fluxo de água –
dizia Patrícia, imitando uma professora.
– Com as garrafas – falou Tales – eu entendi que a
altura é responsável pelo fluxo de água, mas no caso da pilha eu não estou entendendo o que produz a corrente elétrica.
– Pedro, isso eu posso explicar – avisou Patrícia, querendo mostrar o que havia aprendido em suas leituras. –
Na pilha ocorrem reações químicas que provocam uma
separação de cargas, tornando a placa de zinco carregada negativamente e a placa de cobre também carregada negativamente, mas com menor quantidade de elétrons. A consequência é que o zinco fica com o potencial mais alto que o cobre, como uma das placas está mais negativa, surge uma diferença de potencial entre eles. Essa diferença de potencial, por sua vez, provocará uma força elétrica sobre cada elétron livre presente no fio que está conectado a ela, fazendo com que eles circulem, gerando a corrente elétrica. em níveis diferentes, a água da garrafa que está mais alta será transferida para a que está mais baixa.
– Porém, quando colocamos as garrafas
Zinco e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e e
Vinagre e e e e e e e
Elétrons
Cobre
– Agora eu estou entendendo a
explicação da minha professora! – lembrou Pedro, que já tinha visto esse assunto na aula de física. –
Eu posso comparar as garrafas com água colocadas em cima da mesa, com uma pilha construída com duas placas de cobre. Vou explicar melhor:
Como ambas as garrafas estão no mesmo nível não tem fluxo de água. Essa situação pode ser comparada com uma pilha construída com duas placas de cobre, como as duas querem receber elétrons, não há fluxo de elétrons
(corrente elétrica). Vocês podem perceber que nas duas situações não há fluxo de água ou de elétrons, porque não existe diferença de potencial.
Portanto, na situação mencionada o led não acende.
Para ocorrer fluxo de cargas, é necessário existir uma diferença de potencial, por isso as pilhas são construídas com bons doadores e receptores de elétrons.
Pág.30
– Nossa, realmente a pilha é uma invenção incrível!!!
– disse Marcelo. – Quem foi o gênio que a inventou?
– Eu não sei – respondeu Patrícia. – Mas posso
procurar.
No dia seguinte, lá estava ela com todo o histórico da pilha.
– Pessoal, aqui está toda a história da pilha – gritou
Patrícia, mostrando algumas anotações. – Tudo começou
com nativos da África e da América do Sul que sofriam choques dolorosos quando tocavam em um peixe típico de rios tropicais “ nosso famoso poraqué”. Isso despertou a curiosidade de vários cientistas, entre eles Luigi Galvani
(1737 - 1798), que nessa época estavam estudando a contração dos músculos das pernas das rãs. Em 1796, ele observou que os músculos das rãs penduradas em ganchos de cobre numa grade de ferro contraíam-se. Esse efeito ele chamou de "eletricidade animal".
Essa descoberta atraiu a atenção de vários cientistas da época, entre eles Alessandro Volta (1745 -
1827),que ao refazer a experiência de Galvani em meados de
1790, comprovou que a corrente elétrica era produzida por reações químicas.
– Com uma pilha similar a essa, em 1801 –
disse Patrícia, mostrando uma foto – Volta foi
condecorado por Napoleão Conde e Senador do reino da Lombardia.
Fio de cobre e e e e e e e e e e e e
Secção
Elétron e e e
Zinco
Cobre
Disco de papel molhado com água salgada
E ela prosseguia:
– Ele construiu a pilha com uma série de pares de discos de dois metais diferentes (zinco e cobre) intercalados com discos de papel molhado com água salgada. Cujo princípio de funcionamento
é semelhante a que construimos.
Hoje os cientistas estão preocupados em construir pilhas com uma maior durabilidade.
Inclusive, eu trouxe uma foto que mostra isso.
Durante a explicação de Pedro, Tales ficou planejando uma forma de desafiá-lo. E na primeira oportunidade fez uma pergunta.
– Pedro, você poderia falar sobre a resistência
elétrica dos metais. – Boa pergunta!!!! – exclamou
Marcelo. – Vamos enviá-la para o site.
– Calma Marcelo, vamos primeiro pensar sobre o
assunto – disse Pedro, com uma expressão preocupada.
Nós sabemos que a resistência se opõe à passagem de corrente elétrica.
Pensaram, discutiram... Mas não chegaram a nenhuma conclusão e para a alegria de Marcelo, fanático por computadores, enviaram um e-mail para o site pedindo ajuda.
Antônio.
Logo veio a resposta com uma proposta do Luiz
Pilhas
Logo após a explicação de Patrícia, saíram do quarto para tomar um suco, preparado pela mãe de Marcelo. Pedro, encantado com as recentes descobertas, resolveu ficar lendo sobre o assunto.
Quando os garotos voltaram...
– Pessoal! – disse ele, empolgadíssimo mostrando o livro aos colegas – Aqui eu encontrei
algumas informações sobre a intensidade da corrente elétrica.
– Grande coisa – disse Tales.
Pedro continuava sua explicação sem dar atenção para o cometário de Tales, lendo um trecho do livro para os colegas.
– “A intensidade da corrente elétrica,
i ,
através de uma secção é dada pela divisão entre a quantidade de carga que flui atraves desta secção e o intervalo de tempo gasto pelas mesmas para atravessarem esta determinada secção transversal ”.
alguns materias cobre.
A atividade que estou enviando é similar à atividade
04 "Diferença de potencial", sugiro apenas algumas modificações. Com ela vocês poderão responder como se comporta a resistência elétrica de
. Sendo o fluxo de elétrons representado pelo fluxo de
água, o fio pela mangueira e as garrafas pelas placas de zinco e de
Pág.31
Pág.32
RESISTÊNCIA
ATIVIDADE 05
Você vai precisar de: 4 garrafas plásticas de refrigerante de 2L, 5,5 m de mangueira de 1 cm de diâmetro, 4 torneiras para filtro, estilete, lâmina de serra, tesoura e água com corante (suco de laranja).
Utilizando o mesmo procedimento da
1
- atividade 04, conecte uma mangueira de 50 cm de comprimento e 1 cm de diâmetro em duas garrafas vazias de 2l. Faça o mesmo, em outro par de garrafas, com uma mangueira de 5 m de comprimento e 1 cm de diâmetro. Encha as garrafas com água pela metade.
Em seguida, coloque simultaneamente
2
uma garrafa, de cada par, sobre uma s u p e r f í c i e d e 2 0 c m d e a l t u r a aproximadamente Qual par terá primeiro a garrafa no nível mais alto vazia?
– Nossa, que legal! – exclamou Tales, fazendo a experiência. – No par de garrafas
conectadas com a mangueira de menor comprimento, a garrafa posicionada no nível mais
alto esvazia primeiro.
– É verdade! Mas o Luiz Antônio gostaria
que fizéssemos a seguinte comparação: – explicou Patrícia, com a maior paciência – estando
as garrafas com uma mesma diferença de altura, o
maior comprimento da mangueira oferece uma maior resistência à passagem da água. Da mesma forma, para uma mesma diferença de potencial o maior comprimento do fio apresenta uma maior resistência à passagem de corrente elétrica.
– Resumindo – disse Pedro, para fixar a explicação – a resistência depende do
comprimento do fio. Vejam bem, nós também podemos afirmar que, quanto mais grosso for o fio, maior será a corrente elétrica que passará por ele –
concluiu ele, lembrando da aula sobre esse assunto.
– É verdade, imaginem se essa mangueira fosse bem grossa, a água passaria
rapidamente de uma garrafa para outra – falou
Tales, com a mangueira na mão .
– Agora eu entendi porque o meu pai
comprou um fio mais grosso para usar na instalação do chuveiro daqui de casa. Assim, ele
diminuiria a resistência elétrica – comentou
Marcelo, que até então estava apenas observando a discussão. – Já que nós entendemos o
experimento, vamos enviar um e-mail para o site descrevendo nossas discussões.
– Está bem, Marcelo – concordou Pedro, sorrindo – Envie logo esse e-mail!
S u a s observações e s t ã o corretíssimas, mas existem a l g u n s detalhes importantes a serem observados.
secção transversal e do material que o fio condutor é constituído.
Todas essas informações são resumidas na seguinte equação matemática:
A resistência à p a s s a g e m d e corrente elétrica depende de três f a t o r e s : d o comprimento, da material à passagem de corrente elétrica, o comprimento do fio,
A
área do fio e representando a característica do material que constitui o fio, denominada resistividade, ou seja, cada substância possui uma determinada resistividade.
A unidade da resistência elétrica foi dada em homenagem ao físico alemão Georg Simon Ohm (1787 -
1854) que se dedicou ao estudo da passagem de corrente elétrica em metais.
Como exemplo, na tabela abaixo estão os valores da resistência elétrica do cobre e do vidro, que foram calculadas para um um fio de 1 m de comprimento e área transversal de 2
Material
Cobre
Vidro
8,5 x 10
-3
5 x 10
16
– Realmente é espantoso, como o cobre conduz
mais do que o vidro! – exclamou Pedro, em frente à tela do computador. – Esse e-mail inspirou-me a fazer uma
pergunta.
– Lá vem ele – brincou Tales.
– Como nós podemos medir corrente elétrica
e diferença de potencial? – questionou Pedro.
Responderam todos a um tempo, "não sei!!!!".
– Você faz cada pergunta difícil! – exclamou
Tales.
– Éh! Teremos que recorrer novamente ao
site – lembrou Pedro, desanimado.
– Antes poderíamos resumir o que
aprendemos até aqui – sugeriu Patrícia.
– Boa idéia! – falou Pedro, empenhado a executar a tarefa. – Aprendemos que para ter
corrente elétrica percorrendo um fio condutor é necessário aplicar uma diferença de potencial nos seus terminais, e a intensidade da corrente elétrica dependerá da resistência que o material oferece à passagem da mesma e do valor da diferença de potencial.
Após a breve discussão de Pedro, eles enviaram o e-mail para o site.
Os aparelhos q u e m e d e m c o r r e n t e e l é t r i c a , diferença de p o t e n c i a l e resistência são, respectivamente, o amperímetro, o voltímetro e o o h m í m e t r o . V o c ê s p o d e m encontrar esses aparelhos contidos em um só, chamado multímetro.
A foto mostra um multímetro digital.
Pág.33
Logo após lerem o e-mail eles foram comprar um multímetro.
– Não pensei que seria tão fácil encontrar esse
aparelho – comentou Patrícia, entrando em uma loja de artigos eletrônicos.
– E agora? O que faremos com ele? – perguntou Tales.
– Bem lembrado – concordou Pedro. –
Teremos que procurar alguém que nos ajude a entendêlo e usá-lo, pois as instruções do manual não são suficientes.
– Eu conheço uma pessoa que poderá nos
ajudar, vamos ver se vocês adivinham? – disse
Marcelo, fazendo suspense.
Disseram todos a um tempo.
– Professor Mário!
Dirigiram-se todos à busca do professor e, por sorte, o encontraram saindo da escola.
– Que bom revê-los – saudou o professor, com um sorriso.
Os garotos disseram que estavam precisando de explicações sobre o funcionamento do multímetro.
Como sempre, ele se colocou a disposição. E sugeriu conversar no laboratório da escola.
– Primeiramente, saibam que o multímetro é
um aparelho muito sensível e por isso deve-se ter muito cuidado, porque qualquer dano afetará a precisão nas
medidas – explicava o professor, com o aparelho na mão. –
Primeiro selecionaremos com o botão que está ao centro, a escala DCV (Direct Current Voltage), ou seja, voltagem em corrente contínua. Os valores que aparecem em cada posição do botão seletor informam o valor máximo (fundo de escala) que pode ser lido no display. Por exemplo: 20 em DCV significa que vocês pode fazer medidas de até 20 Volts em corrente contínua. Vamos usá-lo para medir a tensão dessa pilha.
– Nossa! – murmurou Tales. – Nós construímos
uma parecida com esta.
– Não vamos perder tempo – disse o professor, com a pilha na mão. – Para medir a tensão, cuja
unidade é volts, em um multímetro digital, devemos proceder da seguinte forma:
Quando não se conhece a tensão que irá ser medida, selecione o maior fundo de escala, meça e vá reduzindo a escala até obter leitura desejada. Sabido isso, fixaremos o voltímetro na pilha como mostra o esquema.
Voltímetro
V e
Elétron
Cobre
Vinagre
Zinco
Logo após a explicação do professor, os garotos mediram o valor da tensão da pilha e obtiveram como resultado 0,97V.
– Agora coloquem outra pilha ligada em série – ordenou o professor, mostrando um esquema.
e
V e
– Puxa! – exclamou Patrícia. – O valor da
tensão é 1,94V. Isso significa que os valores das tensões se somam.
– Ah! – gritou Tales. – A diferença de potencial
ou tensão das pilhas ligadas em série, corresponde a dobrarmos a diferença de altura entre as garrafas, na atividade “Diferença de Potencial” .
– Muito bem, melhor comparação não poderia
ser feita – elogiou Pedro. – Eu tive uma idéia, nós
poderíamos medir a corrente elétrica, o que acham?
Pág.34
– Gostei da sua sugestão, Pedro – falou Mário, que até então estava apenas observando os garotos.
– Professor, precisaremos da sua ajuda para ligar o
amperímetro – avisou Pedro.
– É simples – disse ele. – Para medir a corrente
elétrica, cuja unidade básica é o Ampère, em um multímetro digital, deve-se colocá-lo na escala de corrente contínua ou
DCA (Direct Current Ampère).
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 é o valor da corrente elétrica nessa
montagem? – questionou o professor.
Cobre
Vinagre
Zinco
– Zero – respondeu Pedro. – Porque o circuito está
aberto.
– Correto! – disse o professor. – E nessa
montagem, qual é o valor da corrente elétrica?
e
– Vocês sabiam que em nossa casa, temos
um aparelho com uma função similar à do
amperímetro – falava o professor, enquanto os garotos montavam o circuito.
– Qual? – perguntou Tales.
– O hidrômetro – respondeu ele. – O
hidrômetro é aquele aparelho que normalmente fica no jardim. Ele é colocado em série na tubulação, que distribui a água, e a sua finalidade é medir o consumo de água nas residências.
Fez um pausa e continuou:
– Mas voltemos ao nosso experimento.
Agora, com a montagem pronta, liguem o amperímetro no maior valor de fundo de escala, meça e vá reduzindo a escala até obter um valor fácil de ler.
– Ok! – exclamou Patrícia. – Olhem que
estranho os números marcados no amperímetro estão decaindo!
– Me desculpem, esqueci de dizer que
vocês devem esperar o valor da corrente no
amperímetro estabilizar – explicou o professor.
Após seguirem as suas instruções os garotos mediram a corrente elétrica.
– Ah! – lembrou Mário. – O tamanho das
placas e o contato delas com a solução são fatores determinantes para a corrente elétrica, por isso não esperem obter sempre o mesmo resultado.
E mais, com o passar do tempo, as placas se oxidarão, isto é, criar-se-á uma camada isolante sobre elas. Dado o recado, continuemos: coloquem duas pilhas ligadas em série como mostra o esquema. Qual o valor da corrente elétrica nessa montagem?
A e e
– O que é isso? – falou Tales, apontando para o novo componente do circuito elétrico.
– Uma resistência elétrica – explicou o professor. –
Elas são facilmente encontradas em lojas de artigos
eletrônicos. Para medir o valor da corrente elétrica nessa
montagem ligaremos o amperímetro em série com a resistência .
Amperímetro
A e
Olhar pag.48
– O valor da corrente elétrica aumentou –
respondeu Patrícia, após fazer a leitura no amperímetro – Pensando bem, esse resultado está correto, afinal se aumentamos o número de pilhas, a corrente também aumentará. Isso é análogo a aumentarmos a altura entre o par de garrafas conectadas por uma mangueira e preenchidas com
água, pois quanto maior a diferença de altura entre elas, maior será o fluxo de água.
– Muito bem – elogiou o professor.
Pág.35
– O que são esses riscos coloridos impressos
na resistência? – perguntou Tales, enquanto os garotos desmontavam a pilha.
– Infelizmente essa dúvida será esclarecida
em uma outra ocasião, porque eu tenho um compromisso agora. Não se esqueçam! O amperímetro deve ser ligado em série com o circuito e deixem-no no maior fundo de escala, porque se a corrente elétrica for alta ele não será danificado –
enfatizou o professor, saindo do laboratório.
Sairam dali e foram direto para a casa de
Marcelo.
– Enquanto caminhava – falou Patrícia, ao chegar na casa de Marcelo – pensei em tudo que
aprendemos e ocorreu-me uma dúvida. Qual é a relação entre: diferença de potencial e corrente elétrica?
– Eu adoraria respondê-la – disse Marcelo. –
Mas meus conhecimentos de física "ainda" são limitados. O melhor a fazer é enviar um e-mail para o
Luiz Antônio.
– Calma! – disse Pedro – Vamos pensar um
pouco, se não acharmos a solução para o problema, aí sim procuramos o Luiz Antônio.
– O Pedro sempre procura o caminho mais
difícil – resmungou Tales.
Pensaram, discutiram... mas não 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 já era tarde.
O reencontro aconteceu às 14:00h do dia seguinte, mal se cumprimentaram e lá foram eles ler o
e-mail enviado pelo Luiz Antônio.
Lei de Ohm
ATIVIDADE 06
Monte o circuito como mostra a foto abaixo.
1
A escala deverá ser ligeiramente maior que
100 mA no amperímetro e 10 V no voltímetro.
Meça o valor da corrente no amperímetro e da tensão no voltímetro. (Veja também o esquema da página posterior.
Voltímetro
Amperímetro
Monte o mesmo circuito, mas com duas
2
pilhas. Meça o valor da corrente elétrica e da tensão.
Voltímetro
Amperímetro
Realmente existe u m a r e l a ç ã o entre diferença de potencial e corrente elétrica e, vocês irão d e s c o b r í - l a realizando a atividade que estou enviando.
Pág.36
Monte o mesmo circuito com três pilhas.
3
Meça o valor da corrente elétrica e da tensão. Em seguida coloque todos os resultados obtidos em uma tabela e observe a relação existente entre os valores da tensão e da corrente elétrica.
Amperímetro
Voltímetro
Olhar pag.48
Para facilitar a montagem dos circuitos estou enviando os esquemas.
V
+
Pilha
V
A
+
Pilha
+
Pilha
A
Jacaré
As faixas devem ser lidas da extremidade esquerda para o centro do resistor. A primeira faixa, representa o primeiro algarismo do valor da resistência. A segunda faixa representa o segundo algarismo. A terceira faixa representa a potência de 10 pela qual deve ser multiplicado o número formado pelos dois algarismos anteriores e a quarta faixa representa a imprecisão na fabricação do resistor. Esta imprecisão é dada como uma porcentagem do valor do resistor, por exemplo: se a quarta faixa for prateada o valor medido pode variar até 10%, dourada 5% de imprecisão e se não houver a quarta faixa 20% de imprecisão. Para não ficar dúvidas vamos conferir o valor dessa resistência que vocês estão comprando.
V
A
+
Pilha
+
Pilha
+
Pilha
A letra representa o amperímetro e V voltímetro.
Atenção: As pilhas devem ser associadas com o pólo positivo de uma, ligando ao pólo negativo da outra.
Olhar pag.48
R
=
1
0
X
10
1
=
100W
Logo que leram o e-mail saíram à busca dos materiais para executar a atividade. Por sorte, encontraram um vendedor muito prestativo que se prontificou a explicar o código de cores impresso nas resistências.
– Garotada!!! Cada cor das impressa nas faixas da
resistência representa um número.
Preto Marrom Vermelho Laranja Amarelo
Verde Azul
Violeta
0
1 2 3 4 5 6 7
Cinza
Branca
8
9
Após a leitura, Patrícia questionou o vendedor sobre a quarta faixa dourada.
– A faixa dourada nos fornece a informação que a tolerância ou imprecisão é de 5% nessa resistência, isso quer dizer que o valor dela pode variar de 95 a 105. Posso
embrulhar essa resistência? – perguntou o vendedor, depois da explicação.
– Sim – respondeu Pedro.
Saíram da loja ainda mais motivados a descobrir a relação entre diferença de potencial e corrente elétrica. Ao chegar na casa de Marcelo foram logo montando o circuito.
– Porque colocar o amperímetro em
série? – perguntou Tales, enquanto montavam a atividade.
– Tales, é simples, observe esse
esquema do circuito – explicou Pedro, sempre com muita paciência.
Pág.37
V
C
+
Pilha
A
– O amperímetro deve ser colocado em série no
circuito para que toda corrente elétrica passe por ele, como ocorre com o hidrômetro que mede o consumo de
água..
Após o esclarecimento da dúvida de Tales, fizeram as medidas.
Cálculos
1 pilha
2 pilhas
3 pilhas
V/i
103
100
102
Resumindo:
R=V
I i
Anotações
1 pilha
V(Volts
I i(mA)
1,5
14,5
2 pilhas
2,9 29
3 pilhas
4,4
43
– E agora o que faremos com isso? – perguntou
Tales, olhando para os números.
– Vamos olhar para os valores obtidos no
voltímetro e no amperímetro e tentar obter uma relação entre, tensão, ou seja, diferença de potencial e corrente
elétrica – respondeu Pedro.
Pensaram, pensaram... Mas logo desistiram e resolveram deixar para continuar a discussão no dia seguinte. Na saída Patrícia pegou a tabela, sem que os colegas percebessem e ao chegar em casa persistiu na análise. Quando já estava quase desistindo, percebeu a relação entre a tensão e a corrente elétrica. Mal pôde esperar amanhecer, tamanha era sua satisfação por ter decifrado o enigma.
– Eureca, eureca! – disse Patrícia, imitando
Arquimedes e mostrando seu caderno de anotações. –
Olhem, se nós dividirmos a tensão pela corrente, obteremos números bem parecidos, e eles são muito próximos do valor da resistência usada no circuito.
Pág.38
– Parabéns! – exclamou Pedro. – Mas não foi
uma coincidência? Sugiro que façamos a mesma experiência usando outras duas resistências 270 e
470 para verificar se sua conclusão está correta.
– Talvez você tenha razão – concordou
Patrícia.
Como essa turma não deixa nenhuma dúvida no ar, foram conferir se realmente Patrícia havia decifrado o enigma colocado pelo Luiz Antônio.
– Essa equação vale para essas resistências
também! – comentou Pedro. – Após colher o último
resultado.
– O Luiz Antônio não vai acreditar quando ler
esse e-mail, afinal nós desvendamos o enigma – dizia
Marcelo, enquanto escrevia para o site .
Muito bem! Vocês c o n s e g u i r a m c h e g a r à expressão que relaciona o valor da resistência com a tensão e a corrente elétrica, chamada “lei de Ohm”.
R=V i
Todos condutores que obedecem essa lei são chamados de condutores
ôhmicos.
A resposta do site colaborou para aumentar a auto-estima dos garotos. Enquanto gabavam-se com a redescoberta, Marcelo navegava na internet e, por acaso, encontrou um site que tinha várias biografias de físicos.
– Pessoal – gritou ele. – Venham ver esse
site.
– Que jóia! – exclamou Patrícia, olhando para a tela do computador. – Procure a biografia de Ohm!
– Aqui está – mostrou Marcelo.
– Nossa! Tem tudo sobre a vida dele – comentou Pedro, e em voz alta leu um trecho do texto.
– Georg Simon Ohm (1787 - 1854) fez diversas
experiências para quantificar a relação entre a diferença de potencial aplicada a um condutor e a corrente que flui pelo mesmo. E em 1825, descobriu a relação R = V/I que leva o seu nome (lei de Ohm).
– Eu ainda tenho minhas dúvidas se essa lei
vale para todos os condutores – avisou Pedro.
Após o comentário de Pedro, desencadeouse uma discussão entre ele e Patrícia. Ela não tinha dúvidas que a lei valia para todos os condutores. O desfecho do episódio terminou com um e-mail para o
site, que constava toda discussão sobre a validade da lei de Ohm.
A resposta dessa vez, demorou a chegar, enquanto esperavam Marcelo mostrou a primeira música que tinha aprendido a tocar no violão.
Resistência de uma lâmpada
ATIVIDADE 07
Você vai precisar de:
3 suportes para pilhas grandes, 3 pilhas grandes de 1,5V, 7 jacarés, 1 amperímetro, 1 voltímetro, 1 lâmpada de 6 V.
Monte o circuito como mostra a foto. A escala
1 deverá ser ligeiramente maior que 100 mA no amperímetro e 10 V no voltímetro.
Meça o valor da corrente e da tensão.
Amperímetro
Voltímetro lâmpada
Monte o mesmo circuito, mas com duas pilhas.
2
Meça o valor da corrente elétrica e da tensão.
Amperímetro
Voltímetro
Vocês poderão c o n c l u i r s e t o d o s c o n d u t o r e s obedecem a lei de Ohm, após realizarem a atividade que estou enviando. O circuito proposto é semelhante ao da “Atividade 06”. Vocês irão averiguar se a relação entre a diferença de potencial e a corrente elétrica é constante para a resistência do fio de tungstênio que se encontra dentro do bulbo de uma lâmpada.
lâmpada
Monte o mesmo circuito, com três pilhas. Meça o
3 valor da corrente elétrica e da tensão. Em seguida coloque todos os resultados obtidos em uma tabela e observe a relação existente entre eles.
Amperímetro
Voltímetro lâmpada
Olhar pag.48
Pág.39
Montaram o circuito e obtiveram os seguintes resultados:
Anotações
1 pilha
V(Volts
I i(mA)
1,4 26,7
2 pilhas
2,8
39
3 pilhas
4,3
49
– Por essa eu não esperava! – exclamou
Patrícia, analisando os resultados. – Afinal, dividindo
a diferença de potencial pela corrente elétrica não
obtivemos o mesmo valor. Sou obrigada a
concordar, essa lei não é válida para todos os condutores. Sugiro escrevermos para o site contando nossos resultados.
– Você tem razão – concordou Pedro. –
Devemos perguntar por que o valor da resistência elétrica do fio da lâmpada aumentou com o acréscimo da voltagem (número de pilhas).
G a r o t o s , o s resultados que vocês obtiveram estão corretos.
Nesse caso, os c o n d u t o r e s s ã o chamados de não-
ôhmicos, porque não obedecem a lei de Ohm, isto é, a resistência elétrica do filamento da lâmpada não é a mesma para diferentes tensões.
A figura a seguir representa um fio de tungstênio com os átomos que o compõe e os elétrons circulando por ele quando é estabelecida uma diferença de potencial.
Fio de tungstênio Átomo de tungstênio e e e e e e e e e e e e
Elétron
Quanto maior o fluxo de elétrons nesse fio, o qual é estabelecido pelo acréscimo do número de pilhas, maiores serão o número de colisões dos elétrons com os átomos de tungstênio. Este processo de colisão provoca um aumento da temperatura do fio tungstênio, que intensifica ainda mais os processos de colisões e este fato provoca um aumento da resistência elétrica do fio. e e e e e e e e e e
Na lâmpada, a temperatura do fio de tungstênio é de aproximadamente
2.500 ºC.
Pág.40
É importante dizer que a r e s i s t ê n c i a comercial de 100 , também se tornará não-ôhmica, caso seja submetida a uma temperatura maior à especificada pelo fabricante. Isto pode ser causado por um excesso de corrente que passa pela mesma.
– Essa tal resistência elétrica só atrapalha – concluiu Tales, após ler o e-mail.
– Sabe que você tem razão – concordou
Patrícia, mas não prosseguiu com a discussão.
Pedro, pensativo, sentou no sofá e ficou refletindo sobre as observações 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 Antônio perguntando se a resistência elétrica sempre prejudica o funcionamento do circuito.
Todos concordaram e, a resposta dada pelo professor Luiz Antônio veio imediatamente.
Para vocês comprovarem o que foi dito, estou enviando uma atividade. Escrevamme após realizarem a experiência.
LDR
( light dependent
Resistor)
ATIVIDADE 09
Você vai precisar de:
1 ohmímetro, 1 LDR ( 1 K e 15
K ) e 2 jacarés.
Monte o circuito
1
- como mostra a foto. O ohmímetro deverá estar em uma escala ligeiramente maior que 100K . Em seguida m eça o valor da resistência do LDR, quando ele estiver c o m p l e t a m e n t e iluminado.
Garotos, realmente a r e s i s t ê n c i a r e p r e s e n t a u m b l o q u e i o à p a s s a g e m d e corrente elétrica.
Porém, em determinadas situações a resistência pode ser benéfica, como por exemplo, ferro elétrico e chuveiro elétrico, pois ela proporciona geração de calor.
Os cientistas ao comprovarem tal fato, desenvolveram dispositivos que podiam ter sua resistência elétrica controlada externamente.
Sendo essas resistências muito usadas nos circuitos atualmente.
- Meça o valor
2 da resistência do LDR no escuro. Compare os resultados obtidos.
Olhar pag.48
– É verdade! A resistência elétrica do LDR varia
com a luz! – exclamou Tales, encantado com a novidade.
– Olhem! Conforme ele vai sendo exposto à luz o
valor da sua resistência elétrica aumenta – falou Pedro, fazendo uma demonstração.
– Marcelo envie um e-mail, contando essas
observações e pergunte também onde ele é usado – pediu Patrícia.
Pág.41
O LDR é um d i s p o s i t i v o feito de um m a t e r i a l semicondutor s u l f e t o d e chumbo, cuja resistência elétrica varia com a intensidade de luz que incide sobre ele. Uma de suas utilizações é ligar e desligar a iluminação pública.
NTC (Negative Temperature
Dependent Coefficient)
ATIVIDADE 08
Você vai precisar de: 1 ohmímetro, 1 NTC (80 a 25 graus celcius) e 2 jacarés.
Monte o circuito
1 como mostra a deverá estar em uma escala ligeiramente maior que 100 .
Meça o valor da resistência do NTC.
2
Coloque o
N T C e n t r e o s d e d o s p a r a a q u e c ê - l o u m pouco. Depois de 1 min uto meça o valor da resistência.
Poste
Olhar pag.48
LDR
Estou enviando uma atividade que mostra outro dispositivo cuja resistência elétrica é controlada externamente.
Pág.42
Os garotos assim que leram o e-mail foram comprar o
NTC na loja de artigos eletrônicos. Mas, a curiosidade deles era tão grande que logo voltaram para montar o circuito.
– Reparem o valor da resistência do NTC no
ohmímetro
– disse Marcelo. –
Agora irei colocá-lo entre meus dedos, percebam que a resistência diminui com o aumento da
temperatura, fornecido pelo meu corpo .
– Pessoal já é tarde, eu preciso ir embora – avisou
Patrícia.
– Mas não deixemos para amanhã o que podemos
fazer hoje – brincou Pedro. – Vamos contar ao Luiz Antônio
que a resistência diminuiu com o aumento da temperatura e aproveitamos para perguntar onde esse dispositivo é usado.
Marcelo se prontificou a realizar a tarefa.
No dia seguinte lá estavam eles ansiosos para mais descobertas.
b a s e d e ó x i d o s semicondutores. A resistência desses materiais varia com a temperatura. E, podemos citar como uma de suas aplicações o termomêtro digital.
Termomêtro digital
O s resistores
NTC são confeccion a d o s também a
NTC
Após lerem o e-mail, foram ao
shopping comer um lanche.
– Como estão esses jovens
cientistas? – brincou o professor. – Posso
sentar?
– Lógico! – exclamou Patrícia.
Tales, sem esperar qualquer comentário, foi logo contando todas as descobertas, terminando o relato com as aplicações do NTC e LDR.
– Vocês sabiam que além desses
dispositivos, existe um outro ainda mais interessante chamado transistor, cuja resistência é controlada externamente pelo valor da tensão aplicada entre seus terminais
– comentou o professor.
Fez uma pausa e prosseguiu:
– Amanhã me procurem, pois tenho duas experiências interessantes. Mas, antes passem em uma loja de artigos eletrônicos e comprem um transistor BD 135.
No outro dia logo cedo, os garotos foram à busca do transistor. Por sorte, encontraram o mesmo vendedor na loja.
– Vocês por aqui, novamente – saudou o vendedor, com um sorriso.
– Nós viemos comprar um transitor BD 135 – disse
Patrícia.
– Aqui está! – exclamou ele.
– Quanto custa? – questionou Patrícia.
– Um real e cinquenta centavos – respondeu ele – Posso
ajudar em mais alguma coisa?
– Pode sim – respondeu Pedro. – Será que o senhor
poderia falar um pouco sobre ele, por exemplo, para que serve?
De que é feito?
– O transistor é um dispositivo feito de um material
semicondutor, isto é, ora comporta-se como isolante e ora comporta-se como condutor. Ele revolucionou a indústria eletrônica, pois até então, utilizávamos apenas válvulas que consomem muita energia. Além disso, elas são grandes, pesadas, frágeis e aquecem bastante.
Graças a invenção do transistor todos esses problemas foram resolvidos, aparelhos tais como, televisores, rádios, computadores etc. reduziram de tamanho, peso e o consumo de energia elétrica. 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 considerá-lo em determinados circuitos como um resistor variável, isso significa que ora ele se comportará como condutor ora como isolante, dependendo da tensão aplicada entre a base e o emissor.
– Que?! – estranhou Tales.
– Como vocês podem perceber ele tem três terminais,
chamados de coletor, emissor e base – falava ele, exemplificando com o transistor na mão.
Bd135
Emissor
Base
Coletor
– Essas pontas devem ser conectadas adequadamente
no circuito – frisou ele.
– Muito obrigado – agradeceu Pedro, após perceber que a loja estava cheia de pessoas esperando para serem atendidas.
– Sempre que precisarem de ajuda voltem pois será um
prazer atendê-los – despediu o vendedor.
– Que velhinho legal! – comentou Patrícia, saindo da loja.
Dali foram direto procurar o professor na escola.
– Meus jovens! Tenho aqui duas experiências – dizia ele entregando o procedimento aos garotos. – Uma delas simula o
processo de ativação das lâmpadas dos postes e a outra mostra uma aplicação do NTC. Caso vocês tenham alguma dúvida com a montagem, me chamem, eu estarei na sala ao lado.
Pág.43
Controle de iluminação
ATIVIDADE 10
Você vai precisar de: 2 suportes de pilhas grandes, 2 pilhas grandes de 1,5 V, 6 jacarés, 1 lâmpada de 1,2 V (pingo d’água), 1 transistor BD 135,
1 resistência LDR (150.000 , 1000 ) e 1 resistência de 1000 .
Monte o circuito como mostra a foto. Deixe o
1
-
LDR exposto à luz. Observe o brilho da lâmpada.
Lâmpada
LDR
Transistor
Resistência
Em seguida tampe o LDR de modo que não
2 passe luz por ele. Observe o brilho da lâmpada.
Aplicação do NTC
ATIVIDADE 11
Você vai precisar de: 2 suportes de pilhas grandes, 2 pilhas grandes de 1,5 V, 6 jacarés, 1 lâmpada de 1,2 V (pingo d’água), 1 transistor
BD 135, 1 resistência NTC (80 a 25 graus celcius ) e 1 resistência de 100 .
Monte o circuito como mostra a foto.
1
Observe o brilho da lâmpada.
Lâmpada
Resistência
NTC
Transistor
Em seguida coloque o NTC entre os
2 dedos. Observe o brilho da lâmpada.
Olhar pag.48
Para facilitar a montagem do circuito utilizem o esquema abaixo.
E
C
B
LD
R
Emissor
Bd135
Base
Coletor
Jacaré
Pág.44
Olhar pag.48
E
C
B
NT
C
Bd135
Emissor
Base
Coletor
R = 180
Jacaré
Eles montaram os circuitos, mas a lâmpada não acendia porque tinham ligado o pólo positivo da pilha ao emissor no transistor. Conferindo o esquema perceberam que o correto era ligar o pólo negativo ao emissor como está no circuito.
– Realmente, com esses circuitos podemos
controlar a iluminação de um determinado local –
exclamou Patrícia, fazendo uma demonstração. –
Utilizando como exemplo, o circuito com LDR, percebemos que ao tampá-lo a lâmpada acende e, quando ele está iluminado a lâmpada apaga.
– Como funciona esse circuito? – questionou
Marcelo.
Juntaram todos em torno do circuito, a fim de esclarecer a dúvida de Marcelo. Discutiram durante um tempo sobre as prováveis explicações para o fenômeno observado, porém não conseguiram nenhuma boa explicação, então decidiram chamar o professor para ajudá-los.
– Para vocês entenderem esse circuito, irei
explicá-lo passo a passo – avisou o professor. –
Primeiramente, montem um circuito segundo esse esquema comportar como condutor é necessário que entre a base e o emissor seja estabelecida uma diferença de potencial maior que 0,70 V. Esse valor dependerá do tipo do transistor.
Agora montem o circuito como mostra
o esquema seguinte – Trazendo consigo um voltímetro.
E pediu que medissem o valor da tensão entre o emissor e a base do transistor com o voltímetro, em escala ligeiramente maior que 10 V.
E
C
B
EEE
CCC
Os garotos, mais que depressa cumpriram as ordens do professor.
–Ué! A lâmpada não acendeu – estranhou
Tales. – Por quê?
– Como vocês podem perceber uma das pontas do transitor não está conectada no circuito, dessa forma, ele comporta-se como isolante, impedindo que passe corrente pela lâmpada –
respondeu o professor. – Para o transistor se
– Agora sim, a lâmpada acendeu! – exclamou
Tales.
Tales mal terminou seu comentário e Patrícia já estava medindo o valor da tensão entre o emissor e a base. Como resultado ela obteve aproximadamente 0,75
V.
– Você tinha razão – disse Pedro ao professor. –
É necessário que a tensão 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 resistência de 1000 , por
uma de 470 e, depois por uma de 1500 – pediu o professor, entregando as respectivas resistências na mão de Patrícia.
– Olhem que interessante! – comentou Pedro. –
Para cada resistência, temos um brilho diferente para a lâmpada.
– Como vocês podem perceber, para estes valores de resistência, a lâmpada mantém-se acesa –
comentou o professor. – Mas nós queremos ela apagada
quando o local estiver iluminado e acesa apenas quando estiver no escuro. É por esse motivo que o LDR é colocado no circuito. Comprovem o que eu estou dizendo, montando novamente o circuito .
Pág.45
E
C
B
LDR
– Observem! – exclamou Patrícia. – Quando tampamos o LDR a lâmpada acende, e o valor da tensão é aproximadamente 0,76 V, então podemos afimar que o transistor está comportando como condutor. No entanto, conforme ele vai sendo iluminado percebemos que o brilho da lâmpada diminui e, por conseguinte, a tensão também diminui até o valor de 0,70 V, quando a lâmpada já estará apagada e o LDR totalmente iluminado.
– Muito bem! – elogiou o professor. – Como
vocês perceberam o transistor é uma peça fundamental nesses circuitos.
– Vocês não vão 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.
– Nós podemos utilizar esse circuito, para
controlar a temperatura da água de um aquário. Tales
mas você não deixa passar nada mesmo – disse o professor, passando a mão na cabeça do garoto.
E prosseguiu:
Pág.46
É importante observar, ainda, que essa tecnologia está dominada pelos engenheiros. Nesse momento, eles estão pesquisando materiais que possuam resistências elétricas nulas, chamados de supercondutores, sendo o primeiro material descoberto com essas características em meados de
1911 por Kamerling Onnes (1853 - 1926) .
Contudo, essas resistências nulas são conseguidas a temperaturas muito baixas, como exemplo, o mercúrio o qual torna-se supercondutor à uma temperatura de - 269 ºC. Mas, com o avanço das pesquisas já se descobruiu materiais com resistências nulas a temperaturas mais elevadas, porém, ainda são baixas em torno de - 48 ºC. No entanto, os cientistas, não cessam suas pesquisas, e o grande desafio é descobrir um material que possua resistência nula à temperatura ambiente, pois assim, o transporte de energia elétrica ocorreria sem perdas.
– Diante disso, eu cheguei a seguinte
conclusão – comentou Pedro. – A resistência ora é um
incomodo no circuito, como exemplo, o transporte de energia e ora é benéfica, como vivenciamos no caso do LDR, transistor...
– Corretíssimo! – exclamou o professor. –
Espero então ter ajudado.
– Você nos ajudou e muito, mas não
queremos tomar mais seu tempo – agradeceu
Patrícia, levantando-se da mesa e despedindo-se.
Saíram de lá encantados com as novas descobertas e foram direto para a lanchonete comemorar.
No dia seguinte, a professora de ciências de
Tales, pediu para cada aluno escolher um tema a ser apresentado na feira de ciências da escola . Ele sem pensar, decidiu por “eletricidade”. A professora achou estranho aquele título, afinal era um contéudo complicado para um garoto de 12 anos, mas não se colocou objeção.
Na primeira reunião Tales contou a novidade aos colegas, que o apoiaram de imediato.
– V o c ê p o d e a p r e s e n t a r t o d a s a s
experiências que fizemos de eletricidade... – disse
Pedro, empolgado com a notícia.
Todos gostaram da idéia e começaram logo a colocá-la em prática.
Passaram-se 15 dias, e o dia tão esperado havia chegado.
O trabalho de Tales foi um sucesso, sendo um dos mais visitados por estudantes e professores. Ele, muito vaidoso, explicava com demonstrações o que é: corrente elétrica, diferença de potencial, resistência elétrica, lei de Ohm, resistores variáveis como: LDR e
NTC, e intercalando entre as explicações a história 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
Física é uma ciência fascinante e pode ser compreendida por qualquer um, basta ter um pouco de boa vontade.
Pág.47
Lista de materiais
Na foto acima estão todos materiais necessários para a realização das atividades propostas. Primeiramente faremos algumas recomendações quanto ao uso deles e depois, quando possível, iremos propor outros materiais.
1- Os seguintes materiais: estanho, garras tipo jacaré tamanho pequeno, soldador, pilha, resistência, multímetro led(vermelho), lâmpada, soquete, LDR, NTC e transistor BD135 são encontrados em lojas de artigos eletrônicos.
2- Ë r ecomendado utilizar os multímetros digitais porque são mais baratos e possuem boa precisão.
3- Tome muito cuidado ao utilizar o multímetro. Sempre que for medir tensão, coloque-o na escala mais alta. Lembrese também que o amperímetro deve ser sempre conectado em série com o circuito.
Pág.48
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