Motor Elétrico

O motor elétrico é uma máquina destinada a transformar energia elétrica em trabalho mecânico. É o mais usado e devido ao seu baixo custo de produção, simples montagem, simplicidade de comando e facilidade de transporte pode ser entendido como um dos grandes desenvolvimentos da humanidade.

Como é de simples montagem e fácil manuseio, vamos mostrar a seguir, passo a passo da sua composição.

Experimento: Motor Elétrico

Objetivos

Estudar o funcionamento de um motor elétrico simples, alimentado por uma corrente contínua.
Observar a existência da força magnética sobre uma espira de corrente contínua.

Material necessário

•Transformador 12V ou associação de pilhas com tensão equivalente;

•Fio esmaltado 21 AWG, 30 cm;







•Fio rígido 1mm, dois pedaços de 15 cm;







•Fio duplo flexível de 50 cm;







•Suporte de madeira e um ímã

Procedimento experimental

1. Enrole o fio esmaltado fazendo uma bobina com 4,5 cm diâmetro, seis voltas, e deixe as pontas esticadas para servir de suporte;
2. Raspe totalmente o esmalte de uma das ponte e parcialmente da outro. Para a raspagem parcial coloque a bobina sobre uma mesa e passe uma lixa em cima, isso fará com que metade do fio fique com esmalte e metade sem;
3. Desencape as pontas do fio rígido depois prenda uma ponta na madeira e faça um gancho com a outra para servir de suporte para a bobina;
4. Desencape as pontas do fio flexível, prendendo uma ponta no fio rígido, junto ao suporte, e outra no transformador. Tome cuidado para as pontas não se encostarem;
5. Coloque o imã embaixo da bobina na menor distância possível;
6. Ligue o transformador;
7. Pode ser necessário um pequeno impulso para a bobina começar a girar.

Como funciona o rádio?

Um pouco da história do rádio...
Segundo alguns autores, a tecnologia de transmissão de som por ondas de rádio foi desenvolvida pelo italiano Guglielmo Marconi, no fim do século XIX, mas a Suprema Corte Americana concedeu a Nikola Tesla o mérito da criação do rádio, tendo em vista que Marconi usara 19 patentes de Tesla em seu projeto.

Na mesma época em 1893, no Brasil, o padre Roberto Landell de Moura também buscava resultados semelhantes, em experiências feitas em Porto Alegre, no bairro Medianeira, onde ficava sua paróquia. Ele fez as primeiras transmissões de rádio no mundo, entre a Medianeira e o morro Santa Teresa.

As primeiras radioemissões

O início da história do rádio foi marcado pelas transmissões radiofônicas, sendo a transcepção utilizada quase na mesma época. Consideram alguns que a primeira transmissão radiofónica do mundo foi realizada em 1906, nos EUA por Lee de Forest experimentalmente para testar a válvula tríodo.

No Brasil, a primeira transmissão foi realizada no centenário da Independência do Brasil, em 7 de setembro de 1922, em que o presidente Epitácio Pessoa, acompanhado pelos reis da Bélgica, Alberto I e Isabel, abriu a Exposição do Centenário no Rio de Janeiro. O discurso de abertura de Epitácio Pessoa foi transmitido para receptores instalados em Niterói, Petrópolis e São Paulo, através de uma antena instalada no Corcovado. No mesmo dia, à noite, a ópera O Guarani, de Carlos Gomes, foi transmitida do Teatro Municipal para alto-falantes instalados na exposição, assombrando a população ali presente. Era o começo da primeira estação de rádio do Brasil: a Rádio Sociedade do Rio de Janeiro. Fundada por Edgar Roquette-Pinto, a emissora foi doada ao governo em 1936 e existe até hoje, mas com o nome de Rádio MEC.

Estrutura

O rádio é um sistema de comunicação através de onde ondas eletromagnéticas propagadas no espaço, que por serem de comprimento diferente são classificadas em ondas curtas de alta frequência e ondas longas de baixa frequência, assim, utilizadas para fins diversos como televisão, radio, avião, etc.

Os sistemas de radiocomunicação normais são formados por dois componentes básicos:

Transmissor – composto por um gerador de oscilações, que converte a corrente elétrica em oscilações de uma determinada frequência de rádio; um transdutor que converte a informação a ser transmitida em impulsos elétricos equivalentes a cada valor e um modulador, que controla as variações na intensidade de oscilação ou na freqüência da onda portadora, sendo efetuada em níveis baixo ou alto. Quando a amplitude da onda portadora varia segundo as variações da freqüência e da intensidade de um sinal sonoro, denomina-se modulação AM. Já quando a freqüência da onda portadora varia dentro de um nível estabelecido a um ritmo igual à frequência de um sinal sonoro, denomina-se modulação FM;
Receptor – Tem como componentes principais: a antena para captar as ondas eletromagnéticas e convertê-las em oscilações elétricas; amplificadores que aumentam a intensidade dessas oscilações; equipamentos para desmodulação; um alto-falante para converter os impulsos em ondas sonoras e na maior parte dos receptores osciladores para gerar ondas de radiofrequência que possam se misturar com as ondas recebidas.

Transmissor

O radiotransmissor converte sinais sonoros, analógicos ou digitais em ondas eletromagnéticas, enviando-os para o espaço através de uma antena transmissora, para serem recebidos por um radioreceptor, por exemplo, emissoras de AM, FM ou de TV Alem do LW.

Receptor

A função do receptor de rádio é a decodificação dos sinais eletromagnéticos recebidos do espaço, captados pela antena, transformando-os em ondas sonoras, sinais digitais e/ou analógicos. A televisão e o rádio automotivo, por exemplo, são receptores. O equipamento é conectado a uma antena receptora, um sistema de sintonia e amplificadores de áudio, vídeo e/ou sinais digitais.

Transceptor

Já o radio-transceptor, funciona das duas formas, como transmissor e receptor, alguns exemplos de transceptor são, o telefone celular, os radares nos aeroportos, os equipamentos de comunicações em veículos oficiais, e de empresas particulares.


Além da radiodifusão, existem outras modalidades na utilização de equipamentos emissores de radiofreqüência que influenciam nas radiocomunicações.

Radiotelegrafia, bastante utilizada até meados da década de 1970. Após o advento da digitalização, a transcepção via código morse caiu em desuso comercialmente e militarmente, embora ainda existam utilizadores da radiotelegrafia.

Radiotelefonia ainda utilizada, porém em outros modos, por exemplo, os telefones celulares são modos de radilotelefonia.

Radioemissora não é necessariamente radiodifusão, ou radiocomunicação. Uma radioemissora pode emitir sinais de rádio para os mais diversos fins, desde militares até industriais.

Radiocomunicação é a modalidade mais utilizada.

Radiogoniometria é uma modalidade de radiolocalização. Um radiogoniômetro localiza uma emissão de radiofreqüência de qualquer modalidade.

Radiolocalização é uma forma de radiogoniometria. Um radiofarol, por exemplo, sendo um radioemissor, emite sinais que são recebidos por um radiogoniômetro, que tendo um sistema monodirecional de recepção, faz a triangulação da emissora, localizando-a com precisão.

Radioterapia por Diatermia chamado por alguns do meio médico de Ondas Curtas. Este sistema, embora não pertença ao assunto radiocomunicação, tem sua relevância, pois, é um dos maiores interferentes (Poluidor) nas radiocomunicações. Trata-se de um equipamento transmissor de radiofreqüência de alta potência utilizado em medicina e não em comunicação. Também não se deve confundir com Radioterapia por Radiação Ionizante), esta é realizada no comprimento de onda dos raios-x.

Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/R%C3%A1dio_(comunica%C3%A7%C3%A3o)

Como funciona uma televisão?

O tubo de raio catódico

Quase todas as TVs em uso atualmente contam com um aparelho conhecido como tubo de raio catódico, ou CRT, para exibir suas imagens. LCDs e telas de plasma também são usadas, mas as CRTs são mais comuns, sendo possível fazer uma tela de televisão com milhares de lâmpadas comuns de 60 watts. Você pode já ter visto algo como isso em eventos ao ar livre, como em jogos de futebol. Vamos começar com o CRT, contudo, porque CRTs ainda são o modo mais comum de exibir imagens hoje em dia.



Os termos ânodo e cátodo são usados em eletrônica como sinônimos para terminais positivos e negativos. Por exemplo: você pode se referir ao terminal positivo de uma bateria como o ânodo e o terminal negativo como cátodo.
Em um tubo de raio catódico, o “cátodo” é um filamento aquecido (não diferente do filamento em uma lâmpada normal). O filamento aquecido está em um vácuo criado dentro de um “tubo” de vidro. O “raio” é um fluxo de elétrons que naturalmente saem do catodo aquecido para o vácuo.
Os elétrons são negativos. O ânodo é positivo. Por essa razão, ele atrai os elétrons do cátodo. Em um tubo de raios catódicos de TV, o fluxo de elétrons é focalizado formando um raio (ou feixe) concentrado e acelerado por um dispositivo de aceleração localizado logo após o cátodo. Esse feixe de elétrons acelerados viaja pelo vácuo no tubo e atinge a tela plana na outra extremidade do tubo. Essa tela é revestida de fósforo e brilha quando atingida pelo feixe.

Dentro de um CRT

Há um cátodo e um par (ou mais) de ânodos, uma tela revestida de fósforo e um revestimento condutivo dentro do tubo para absorver os elétrons que se acumulam na extremidade da tela do tubo. Entretanto, no diagrama abaixo, você pode ver que não há modo de "direcionar" o feixe, que sempre vai parar em um ponto pequeno bem no centro da tela.

Bobinas de direcionamento

As figuras a seguir dão três visões diferentes de um conjunto comum de bobinas de direcionamento:





Note um grande eletrodo preto conectado ao tubo próximo da tela: ele está conectado internamente ao revestimento condutivo



As bobinas de direcionamento são simplesmente enrolamentos de cobre. Essas bobinas são capazes de criar campos magnéticos dentro do tubo e os feixes de elétrons respondem aos campos. Um conjunto de bobinas cria um campo magnético que move o feixe de elétrons verticalmente, ao passo que outro conjunto move o feixe horizontalmente. Controlando a tensão das bobinas, pode-se posicionar o feixe de elétrons em qualquer ponto da tela.

Fósforo
Fósforo é um material que, quando exposto à radiação, emite luz visível. A radiação deve ser de luz ultravioleta ou um feixe de elétrons. Qualquer cor fluorescente é, na realidade, fósforo - as cores fluorescentes absorvem a luz ultravioleta invisível e emitem luz visível em uma cor característica.
Em um CRT, o fósforo reveste o interior da tela. Quando os feixes de elétrons atingem o fósforo, ele faz a tela brilhar. Em uma TV preto e branco, o fósforo brilha branco quando atingido. Em uma TV colorida, existem três fósforos organizados como pontos e linhas que emitem luz vermelha, verde e azul e, também, três feixes de elétrons para iluminar as três cores diferentes juntas.
Há milhares de fósforos diferentes formulados. Eles são caracterizados pela emissão de cor e pelo tempo de duração da emissão depois que são excitados.

O sinal da TV preto e branco

Em uma TV preto e branco, a tela é revestida com fósforo branco e os feixes de elétrons "pintam" uma imagem na tela movimentando os feixes de elétrons através do fósforo uma linha por vez. Para pintar a tela inteira, os circuitos eletrônicos dentro da TV usam bobinas magnéticas para mover os feixes de elétrons em um padrão de escaneamento, através e para baixo da tela. O feixe pinta uma linha através da tela, da esquerda para a direita. Ele então rapidamente segue de volta (e para baixo) para o lado esquerdo, move-se rapidamente para a direita e pinta outra linha horizontal, e assim por diante, por toda a tela, deste modo:



Nessa figura, as linhas azuis representam linhas que os feixes de elétrons estão pintando na tela da esquerda para a direita, ao passo que o tracejado de linhas vermelhas representa os feixes viajando de volta para a esquerda. Quando o feixe alcança o lado direito da linha inferior, ele tem que voltar para o canto esquerdo superior da tela, como representado pela linha verde na figura. Quando o feixe está pintando, está ligado, e quando está voltando, está desligado, para que não deixe uma trilha na tela. A expressão resolução horizontal é usada para se referir ao movimento do feixe voltando para a esquerda no final de cada linha, ao passo que a expressão resolução vertical se refere ao movimento de baixo para cima.
Enquanto o feixe pinta cada linha da esquerda para a direita, a intensidade do raio é mudada para criar diferentes tonalidades de preto, cinza e branco pela tela. Como o espaço entre as linhas é muito curto, o cérebro integra todas como uma única imagem. Uma tela de TV normalmente tem 480 linhas visíveis de cima até embaixo.

Sinal de vídeo

Um sinal que contém esses três componentes - informação de intensidade, resolução vertical e resolução horizontal - é chamado de sinal de composição de vídeo. Uma entrada de composição de vídeo em um videocassete é normalmente um plugue RCA amarelo. Uma linha de um sinal de composição de vídeo comum é parecida com isto:



Os sinais de resolução horizontal são pulsos de 5 microssegundos (abreviado como "ms" na figura) a zero volt. A eletrônica dentro da TV pode detectar esses pulsos e usá-los para disparar a resolução horizontal do feixe. O sinal real para a linha é uma onda que varia entre 0,5 volts e 2,0 volts, com 0,5 volts representando o preto e 2 volts representando o branco. Este sinal controla o circuito de intensidade para um feixe de elétron. Em uma TV preto e branco, esse sinal pode ocupar cerca de 3,5 megahertz (MHz) da largura de banda, ao passo que em um aparelho colorido o limite é de cerca de 3,0 MHz.
Um pulso de resolução vertical é similar ao pulso horizontal, mas dura de 400 a 500 microssegundos. O pulso de resolução vertical é serrilhado com pulsos de resolução horizontal para manter o circuito de resolução horizontal na TV sincronizado.

Adicionando cor

Uma tela de TV colorida é diferente da tela preto e branco de devido a três motivos:
*há três feixes de elétrons que se movem simultaneamente pela tela, chamados de feixes vermelhos, verdes e azuis;

*a tela não é revestida com uma simples folha de fósforo como na TV preto e branco. Ela é revestida com fósforos vermelho, verde e azul organizados em pontos e linhas. Se ligar a TV ou o monitor do computador e olhar bem de perto a tela com uma lupa, você vai poder ver os pontos e linhas;

*do lado de dentro do tubo, bem próximo ao revestimento de fósforo, há uma fina tela de metal chamada de máscara de sombra. Essa máscara é perfurada com furinhos bem pequenos, alinhados com os pontos (ou linhas) de fósforo na tela.
A figura a seguir mostra como a máscara de sombra funciona:



Quando uma TV em cores precisa criar um ponto vermelho, ela dispara o feixe vermelho no fósforo vermelho. O mesmo acontece para os pontos verdes e azuis. Para criar um ponto branco, os feixes vermelho, verde e azul são disparados simultaneamente - as três cores se misturam para criar o branco. Para criar um ponto preto, todos os três feixes são desligados enquanto escaneiam o ponto. Todas as outras cores na tela da TV são combinações de vermelho, verde e azul.

Sinal da TV em cores

Um sinal de TV em cores começa exatamente como um sinal preto e branco. Um sinal extra de crominância é acrescentado pela superposição de uma onda senoidal de 3,579545 MHz sobre um sinal padrão preto e branco. Logo depois de um pulso sincronismo horizontal, oito ciclos de uma onda senoidal de 3,579545 MHz são acrescentados como uma explosão de cores.



Seguindo esses oito ciclos, uma mudança de fase no sinal de crominância indica a cor a ser exibida. A amplitude do sinal determina a saturação. A tabela a seguir mostra a relação entre a cor e a fase:

Cor / Fase
explosão / 0 graus
amarelo / 15 graus
vermelho / 75 graus
magenta / 135 graus
azul / 195 graus
ciano / 255 graus
verde / 315 graus

Uma TV preto e branco filtra e ignora o sinal de crominância. Uma TV em cores retira essa informação do sinal e decodifica a mesma, juntamente com o sinal de intensidade normal, para determinar como modular os três feixes coloridos.

Recebendo o sinal

Provavelmente, você conhece cinco modos diferentes de obter um sinal em seu aparelho de TV:
*programação recebida através de uma antena;
*vídeo cassete ou DVD player conectados aos terminais de antena;
*TV a cabo chegando a um decodificador que se conecta aos terminais de antena
grandes (1,8288 a 3,6576 metros) antenas de satélite chegando aos decodificadores conectados aos terminais de antena;
*pequenas (0,3048 a 0,6096 metros) antenas de satélite chegando aos decodificadores conectados aos terminais de antena.

Os primeiros quatro sinais usam formas de ondas analógicas padrão NTSC, como descrito nas seções anteriores. Como ponto de partida, vamos observar os sinais de transmissão comuns chegam à sua casa.
Um sinal comum de TV, como descrito acima requer 4 MHz de banda. Quando você acrescenta som, algo chamado banda lateral inferior e um pequeno espaço de armazenamento temporário, um sinal de TV necessita de 6 MHz de banda. Porém, o FCC (órgão regulador das freqüências nos EUA) aloca três bandas de freqüência no espectro do rádio, dividido em faixas de 6 MHz, para acomodar os canais de TV:
*54 a 88 MHz para os canais 2 a 6
*174 a 216 MHz para os canais 7 a 13
*470 a 890 MHz para os canais UHF 14 a 83
A composição do sinal de TV, descrita nas seções anteriores, pode ser transmitida para sua casa em qualquer canal disponível. O de sinal de vídeo composto é um sinal de amplitude modulada numa freqüência apropriada. Já o sinal de som é um sinal de freqüência modulada (+/- 25 KHz), separado, conforme mostrado a seguir:



À esquerda da portadora de vídeo fica a banda lateral inferior (0,75 MHz), e à direita está a banda lateral superior (4 MHz). O sinal do som é centralizado em 5,75 MHz. Como exemplo, um programa transmitido no canal 2 tem sua portadora em 55,25 MHz e a portadora de som, em 59,75 MHz. Quando o seletor de sua TV está sintonizado no canal 2, extrai o sinal de vídeo composto e o sinal de som das ondas de rádio, que as transmitem para a antena.

Fonte: http://www.guiky.com.br/2009/02/como-funciona-televisao.html

Eletrodinâmica II - Força eletromotriz do gerador

Para relacionarmos a energia que o gerador fornece aos íons com a carga elétrica que atravessa uma secção transversal do circuito definimos uma grandeza característica do gerador, chamada força eletromotriz.

A energia que o gerador fornece aos íons ou aos elétrons na prática chamamos energia fornecida ao circuito.

Definição

Chama-se força eletromotriz de um gerador ao quociente da energia que o gerador fornece ao circuito durante certo tempo pela carga elétrica que atravessa uma secção transversal do circuito durante o mesmo tempo.

Em geral se representa a força eletromotriz pela letra E (ou e), ou pelas iniciais f.e.m.. Sendo W a energia que o gerador fornece ao circuito durante o tempo t, e Q a carga elétrica que passa por qualquer secção transversal durante-o mesmo tempo, temos, por definição:



Estudaremos o caso de geradores de força eletromotriz constante. É claro que quando E é constante, a energia W fornecida pelo gerador é proporcional à carga Q que ele fornece durante o mesmo tempo.

Energia fornecida pelo gerador

A f.e.m. é uma grandeza característica do gerador. Conhecendo a f.e.m. do gerador podemos calcular a energia que ele fornece ao circuito durante certo tempo. Da fórmula anterior tiramos:



Substituindo Q por resulta:



Essa é a energia fornecida durante o tempo t por um gerador de f.e.m. E a um circuito que absorve a corrente I.

Potência fornecida pelo gerador

Sendo W a energia fornecida pelo gerador durante o tempo t, a potência do gerador por definição é:

ou seja

Unidades de f.e.m.

Pela definição, a força eletromotriz é o quociente de uma energia por uma carga elétrica. Já vimos, na fórmula , que a diferença de potencial também é o quociente de uma energia por uma carga elétrica. Logo, força eletromotriz e diferença de potencial são grandezas físicas da mesma espécie. Por causa disso avaliamos força eletromotriz e diferença de potencial nas mesmas unidades. No sistema MKS, em volts. No sistema CGSES, em ues CGSV (ou statvolt).

Circuito interno e circuito externo

Já vimos, no tópico "O circuito elétrico", que para que haja corrente elétrica é necessário que o gerador e os condutores ligados a ele formem um caminho fechado para os íons. Êsse caminho fechado é chamado circuito. Os íons, além de se deslocarem nos condutores que estão ligados ao gerador também se deslocam no próprio gerador.

Chamamos circuito interno do gerador ao conjunto dos condutores do próprio gerador por onde passa a corrente. À resistência desse circuito chamamos resistência interna do gerador; representaremos por ou . Chamamos circuito externo ao conjunto dos condutores ligados ao gerador. A sua resistência é chamada resistência externa e representaremos por ou .

Pólos do gerador

Chamamos polos do gerador aos pontos por onde o gerador é ligado ao circuito externo. Convencionamos chamar polo positivo ao polo por onde a corrente sai do gerador; negativo ao polo por onde a corrente entra no gerador.

Esses nomes, polo positivo e polo negativo já eram usados em Eletricidade antes de se descobrir que nos metais a corrente é constituída por elétrons em movimento. Naquela época os físicos admitiam que a corrente elétrica fosse constituída de partículas positivas que se deslocassem do polo positivo para o negativo do gerador. Atualmente sabemos que nos metais acontece exatamente o contrário: a corrente é formada por elétrons, que são partículas com carga negativa e que se deslocam do polo negativo para o positivo. Mas apesar de sabermos que êsse é o sentido verdadeiro da corrente, ainda hoje adotamos como convenção que a corrente seja constituída por partículas positivas que se desloquem do polo positivo para o negativo. Pois, para efeito de raciocínio é indiferente considerar-se uma carga positiva deslocando-se num sentido ou uma negativa deslocando-se em sentido oposto

Fonte: http://efisica.if.usp.br/eletricidade/basico/gerador/forca_eletromotriz_gerador/

Eletrodinâmica I - Geradores

O gerador

Para comprendermos como os íons formam a corrente elétrica, o significado de um gerador e o conceito de força eletromotriz de um gerador, façamos a seguinte analogia:

Suponhamos um conjunto de esferas encostadas umas nas outras de maneira a formar um colar fechado (fig. 163). Se nenhuma força atuar nessas esferas, isto é, se não for cedida energia a essas esferas, elas permanecerão indefinidamente em repouso. Suponhamos que um dispositivo qualquer forneça energia ao conjunto de esferas de maneira tal que o colar gire como está indicado na figura: todas as esferas se deslocam de maneira que cada uma vá passando sucessivamente pelas posições de todas as outras.

Consideremos uma secção transversal S qualquer do colar. Se contarmos o número de esferas que passam por essa secção durante certo tempo t, chegaremos a duas conclusões:

1ª – o número de esferas que passam pela secção S durante certo tempo é igual ao número de esferas que passam por qualquer outra secção transversal durante o mesmo tempo; sendo assim, tudo o que falarmos sôbre a secção S valerá também para qualquer outra secção transversal do colar.

2ª – o número de esferas que passam pela secção S durante certo tempo depende da energia comunicada às esferas durante o mesmo tempo. Assim, se for cedida às esferas uma energia grande, elas se deslocarão com grande velocidade, e o número de esferas que passarão por S será grande. Se for cedida uma energia pequena, as esferas se deslocarão com pequena velocidade, e o número de esferas que passar por S será pequeno.

Observemos bem que sempre nos referimos à energia fornecida às esferas durante certo tempo, e ao número de esferas que passam por S durante o mesmo tempo.

Suponhamos agora uma corrente elétrica circulando por um circuito fechado. Já vimos que essa corrente elétrica é formada por íons ou por elétrons em movimento. Êsses íons ou elétrons, quando se deslocam, comportam-se como as esferas do colar, isto é, cada íon vai ocupando sucessivamente a posição dos outros íons. Mas, com as diferenças seguintes:

1ª – os íons ou os elétrons não ficam encostados uns nos outros;

2ª – há duas correntes de íons; a de íons positivos num sentido, e a de íons negativos em sentido oposto (fig. 164)(com excessão do caso dos metais em que há movimento só de elétrons e num só sentido).

Do mesmo modo que no caso do colar, esses íons não entrariam em movimento se nenhuma força atuasse neles, isto é, se não fosse cedida energia a eles. De onde vem essa energia fornecida aos íons? Vem de um dispositivo chamado gerador, e do qual falaremos logo mais.

Se considerarmos no circuito uma secção transversal S qualquer, e o número de íons que passam por essa secção durante certo tempo, chegaremos a duas conclusões análogas àquelas duas do caso do colar:

1ª – o número de íons que atravessam essa secção durante certo tempo é igual ao número de íons que atravessa qualquer outra secção durante o mesmo tempo. A carga elétrica que atravessa a secção é igual a soma das cargas dos íons que atravessam-na. Como, em um mesmo tempo, o número de íons que atravessam qualquer secção é o mesmo, concluímos que a carga elétrica que atravessa qualquer secção transversal do circuito é a mesma, durante o mesmo tempo. Para nós é mais importante considerarmos a carga elétrica do que considerarmos o número de íons.

2ª – o número de íons que passa pela secção durante certo tempo, isto é, a carga elétrica que passa pela secção durante certo tempo, depende da energia fornecida aos íons durante o mesmo tempo. Assim, se o gerador fornecer muita energia, o número de íons, isto é, a carga elétrica que passará pela secção transversal será grande.

Como é que o gerador fornece energia aos íons? O gerador fornece energia aos íons por meio de um campo elétrico; ele provoca o aparecimento de um campo elétrico no interior dos condutores que formam o circuito. As cargas elétricas dos íons, estando em um campo elétrico, ficam sujeitas a forças que põem os íons em movimento (veja a figura 116).

Evidentemente o gerador não pode criar essa energia a partir do nada. O que ele faz é uma transformação de energia. Ele recebe energia de certo tipo e depois a transforma em energia elétrica; em outras palavras: ele recebe certa quantidade de energia que permite que ele provoque o aparecimento do campo elétrico.

Quando o gerador transforma energia mecânica em elétrica ele é chamado gerador mecânico ou dínamo; quando transforma energia química é chamado pilha hidroelétrica; quando transforma energia térmica é chamado pilha termoelétrica, etc..

Fonte: http://efisica.if.usp.br/eletricidade/basico/gerador/intro/

Circuitos Elétricos I

A corrente elétrica é formada por elétrons livres em movimento organizado. A energia elétrica transportada pela corrente nada mais é do que a energia cinética dos elétrons. Assim, nos circuitos elétricos, a energia cinética dos elétrons livres pode transformar-se em energia luminosa ou em energia cinética dos motores, por exemplo.



Ao percorrer o circuito, do pólo negativo da pilha até o pólo positivo, os elétrons livres perdem totalmente a energia que transportavam. E sem a reposição dessa energia não seria possível a permanência de uma corrente elétrica.

A função de uma pilha é, portanto, fornecer a energia necessária aos elétrons livres do fio, para que eles permaneçam em movimento.

Dentro da pilha, os elétrons adquirem energia ao serem levados do pólo positivo ao negativo. Ao chegarem ao pólo negativo, movimentam-se novamente pela parte externa do circuito até alcançarem o pólo positivo, e assim sucessivamente.



Ao levar um certo número de elétrons do pólo positivo para o negativo, a pilha cede a eles uma certa quantidade de energia. O valor da energia que esses elétrons recebem, dividido pela quantidade de carga que eles têm, é a tensão elétrica existente entre os pólos da pilha. Nas pilhas comuns, esse valor é 1,5 volt.



Em geral, um circuito elétrico é constituído por um conjunto de componentes ligados uns aos outros e conectados aos pólos de um gerador. Uma bateria de carro ou uma pilha, pode funcionar como gerador

Fonte: geocities.yahoo.com.br

Eletricidade na Atmosfera da Terra

O potencial elétrico da Terra

A Terra é um grande condutor esférico eletrizado negativamente tom carga avaliada em 580kC (-580 quilocoulombs = -580.000 C). Seu raio é de aproximadamente 6.400 km. Se a considerarmos isolada no universo e calcularmos o seu potencial próprio V, obteremos:


(em relação a um referencial no infinito).

No entanto, o potencial resultante na Terra sofre influência das car­gas elétricas dos corpos celestes vizinhos. As cargas elétricas separa­das por fatores humanos praticamente não produzem efeitos sensíveis sobre o potencial da Terra.

Para o homem, a Terra se comporta como um padrão invariável de potencial elétrico e, por isso, pode ser adotada como referencial de potencial.

Comumente, costuma se adotar o potencial da Terra igual a ZERO.

No interior de um Laboratório, quando um corpo possui potencial de +2kV em relação à Terra, eqüivale a dizer que ele tem 2kV acima do potencial da Terra.

Se ligarmos um corpo condutor eletrizado negativamente à Terra, haverá escoamento de elétrons deste para ela , até que a sua car­ga elétrica se anule.



A explicação é simples: o corpo eletrizado negativamente tem potencial negativo em relação à Terra. Devido à ddp, elétrons fluirão pelo fio terra, no sentido do menor para o major potencial. Quando o condutor se neutralizar, o seu potencial se igualará ao da Terra.

Por outro lado, se ligarmos à Terra um corpo eletrizado positivamente, haverá subida de elétrons desta para ele, até que se neutralize o corpo.



As ligações à Terra são muito usadas para proteger o homem con­tra o perigo de um choque elétrico ou mesmo uma descarga elétrica Por exemplo: um pára-raios é sempre aterrado, assim como um chuveiro elétrico, uma torneira elétrica, uma máquina de lavar roupas. Toda vez que ligamos à Terra uma armadura metálica garantimos que o seu potencial elétrico se anula.

Eletricidade na atmosfera

Num dia comum, de atmosfera calma, a partir da superfície terres­tre, nas proximidades desta e no sentido ascendente, o potencial elétrico aumenta na razão de aproximadamente 100 V por metro. Este fato nos permite concluir que existe um campo elétrico produzido pela Terra de intensidade E=100 V/m, orientado para baixo. 0 vetor campo elétrico voltado para a superfície ter­restre significa que nesta se distri­buem cargas elétricas negativas.



A presença de uma pessoa modifica a distribuição das superfícies eqüipotenciais conforme mostra a figura. 0 corpo humano é um condutor relativamente bom de tal modo que ele e a superfície terrestre formam uma superfície eqüipotencial. Assim, se a altura da pessoa for 1,80 m entre seus cabelos a seus pés, não existirá uma ddp de 180 V como se poderia imaginar.



Devido a existência de radiações de materiais radioativos, radiações ultravioleta a raios cósmicos, a atmosfera apresenta íons positivos e negativos.

O campo elétrico terrestre movimenta estes íons. Os íons positivos deslocam se no sentido do campo a atingem a superfície terrestre, na razão aproximadamente de 1.800 C por segundo. A carga da Terra, sendo negativa a avaliada em 580 000 C, com a chegada de 1.800 C/s (1800 A) , se neutralizaria em poucos minutos. Mas existe uma outra fonte de cargas negativas que atingem a Terra, mantendo sua carga negativa: são os tem­porais violentos com seus raios.

Estimativas mostram que caem cerca de 100 raios por segundo no planeta, transportando aproximadamente 1.800 C/s.

Experiências realizadas com na­ves e balões mostram que as nuvens de tempestades (responsáveis pelos raios) apresentam, geralmente, car­gas elétricas positivas na parte supe­rior e negativas na inferior.

Formação dos raios

As cargas positivas estão entre 6 e 7 km de altura, enquanto que as negativas, entre 3 e 4 km. A diferença de potencial entre a parte negativa da nuvem e a Terra varia entre 10 MV e 1 GV.

Para que uma descarga elétrica (raio) tenha início não há neces­sidade que o campo elétrico atinja a rigidez dielétrica do ar (3 MV/m), mas se aproxime dela (10 kV/m são suficientes).

0 fenômeno inicia se com uma primeira etapa: uma descarga piloto, de pouca luminosidade, na forma de árvore invertida, da nuvem para a Terra . Ela vai ionizando o ar.



Uma vez que a descarga piloto atinja o solo, tem início uma segun­da etapa: a descarga principal. Ela é de grande luminosidade, dirigida da Terra para a nuvem, tem velocidade da ordem de 30 000 km/s e a ela está associada uma corrente elétrica de intensidade variando entre 10 kA e 200kA. A descarga principal segue, aproximadamente, o caminho da descarga piloto que ionizou o ar. Normalmente, quando se menciona um raio, referimo nos à descarga principal. A ação destruidora dos raios deve se à elevada corrente da descarga principal. Ela provoca aquecimento (chegando às vezes ter conseqüência explosiva ou incen­diária) e efeitos dinâmicos devido à rápida expansão da massa de ar.

0 efeito luminoso do raio é denominado relâmpago e o efeito so­noro, que resulta do forte aquecimento do ar originando sua rápida expansão, é denominado trovão.

Há raios não só entre uma nuvem e a Terra, mas entre nuvens e entre as partes de uma mesma nuvem.

O pára-raios
0 objetivo principal de um pára raios é proteger uma certa região ou edifício ou residência, ou semelhante, da ação danosa de um raio. Estabelece se com ele um percurso seguro, da descarga principal, entre a Terra e a nuvem.

Um pára raios consta essencialmente de uma haste rnetálica dispos­ta verticalmente na parte mais alta do edifício a proteger. A extremidade superior da haste termina em várias pontas e a inferior é ligada à Terra através de um cabo metálico que é introduzido profundamente no terreno.

Quando uma nuvem eletrizada passa nas proximidades do pára-raios, ela induz neste cargas de sinal contrário. 0 campo elétrico nas vi­zinhanças das pontas torna se tão intenso que ioniza o ar e força a descarga elétrica através do pára-raios, que proporciona ao raio um caminho seguro até a Terra.

Fonte:

http://www.fisica.net/eletricidade/eletricidadenaatmosfera.php