Alternativas seguras de economia da energia elétrica

Economize energia elétrica usando o sol. Aproveite o calor do sol instalando janelas amplas no lado em que o sol bate da casa. 

Para evitar calor excessivo, instale toldos, beirais ou cortinas, que bloquearão o sol do verão. 

Certifique-se de que sua casa tenha bom isolamento.  

A temperatura numa casa com isolamento eficaz pode ser 10° C mais alta no inverno e até 7° C mais baixa no verão.

Use o varal, em vez da secadora de roupas.  

Você economizará e ajudará a reduzir a emissão de gases causadores do efeito estufa em 3 kg a cada lavagem.

Tirar eletrodomésticos da tomada quando não se pretende usá-los por algumas horas.  

Manter os aparelhos plugados pode ser responsável por 10% da conta de luz.

Tape as frestas das janelas, portas e outras aberturas com panos ou materiais vedantes.  

Evitar a entrada de ar frio pode reduzir a perda de calor em até 25% no inverno.

Reduza a perda de calor em até um terço no inverno usando cortinas pesadas, bem próximas à janela, e reposteiros.

Substitua as lâmpadas incandescentes comuns por lâmpadas fluorescentes compactas (LFCs).  

Apesar de mais caras, as LFCs são mais eficientes, proporcionando iluminação equivalente com consumo bem menor.

Uma LFC de 25 watts é tão luminosa quanto uma lâmpada comum de 100 watts.  

Por isso, as LFCs podem durar dez vezes mais e consumir 80% menos energia.

Escolha eletrodomésticos que consumam pouca energia e tenham o tamanho adequado à sua necessidade. 

Uma geladeira de 284 litros gasta 20% mais energia que uma de 210 litros, mesmo tendo a mesma classificação de consumo.

Certifique-se de que os reservatórios e tubulações de água quente estão bem isolados.  

O aquecimento da água pode representar um quarto da conta de luz de uma casa – e até metade do custo de aquecimento da água pode ter origem na perda de calor.

Na próxima vez que trocar de sistema de aquecimento de água, pense em optar por uma bomba a gás, solar ou elétrica mais econômica, que garantirá uma economia a longo prazo e ajudará a reduzir a emissão de gases do efeito estufa.

Consumo de energia 

Exercícios

01. (Enem 2010) Deseja-se instalar uma estação de geração de energia elétrica em um município localizado no interior de um pequeno vale cercado de altas montanhas de difícil acesso. A cidade é cruzada por um rio, que é fonte de água para consumo, irrigação das lavouras de subsistência e pesca. Na região, que possui pequena extensão territorial, a incidência solar é alta o ano todo. A estação em questão irá abastecer apenas o município apresentado. Qual forma de obtenção de energia, entre as apresentadas, é a mais indicada para ser implantada nesse município de modo a causar o menor impacto ambiental? 

a) Termelétrica, pois é possível utilizar a água do rio no sistema de refrigeração.  

b) Eólica, pois a geografia do local é própria para a captação desse tipo de energia.  

c) Nuclear, pois o modo de resfriamento de seus sistemas não afetaria a população.  

d) Fotovoltaica, pois é possível aproveitar a energia solar que chega à superfície do local.  

e) Hidrelétrica, pois o rio que corta o município é suficiente para abastecer a usina construída. 

02. (Enem 2010) A energia elétrica consumida nas residências é medida, em quilowatt-hora, por meio de um relógio medidor de consumo. Nesse relógio, da direita para esquerda, tem-se o ponteiro da unidade, da dezena, da centena e do milhar. Se um ponteiro estiver entre dois números, considera-se o último número ultrapassado pelo ponteiro. Suponha que as medidas indicadas nos esquemas seguintes tenham sido feitas em uma cidade em que o preço do quilowatt-hora fosse de R$ 0,20.

O valor a ser pago pelo consumo de energia elétrica registrado seria de: 

a) R$ 41,80.  

b) R$ 42.00. 

c) R$ 43.00. 

d) R$ 43,80.  

e) R$ 44,00. 

03. (Enem 2002) Entre as inúmeras recomendações dadas para a economia de energia elétrica em uma residência, destacamos as seguintes: - Substitua lâmpadas incandescentes por fluorescentes compactas. - Evite usar o chuveiro elétrico com a chave na posição "inverno" ou "quente". - Acumule uma quantidade de roupa para ser passada a ferro elétrico de uma só vez. - Evite o uso de tomadas múltiplas para ligar vários aparelhos simultaneamente. - Utilize, na instalação elétrica, fios de diâmetros recomendados às suas finalidades. 

A característica comum a todas essas recomendações é a proposta de economizar energia através da tentativa de, no dia, reduzir: 

a) a potência dos aparelhos e dispositivos elétricos.  

b) o tempo de utilização dos aparelhos e dispositivos.  

c) o consumo de energia elétrica convertida em energia térmica.  

d) o consumo de energia térmica convertida em energia elétrica.  

e) o consumo de energia elétrica através de correntes de fuga.

04. Em uma época de intenso calor, um aparelho de ar-condicionado com potência de 1500 W ficou ligado por mais tempo, chegando à marca mensal de consumo igual a 7500 Wh. Determine por quanto tempo esse aparelho ficou ligado por dia.

Fórmula usada: Δt = E/P

a) 2 h 

b) 4 h 

c) 5 h 

d) 6 h 

e) 7,5 h

05. Uma pessoa demora aproximadamente 10 min para tomar seu banho diário. Se o chuveiro tem potência de 5 400 W, qual é o consumo (com banho) de energia elétrica mensal dessa pessoa? Considere o mês de 30 dias.

Fórmula usada: E = P.Δt

06. Vamos supor que 1 kWh custa R$ 0,40. Calcule o custo de energia elétrica consumida por um eletrodoméstico de potência 600 W funcionando 8 h por dia, num mês de 30 dias.  

Fórmula usada: E = P.Δt

07. Um estudante de ensino médio, que costuma usar o computador para fazer pesquisas na internet, esquece o computador ligado durante 60 horas num final de semana. Sabendo-se que, nessa situação, a potência elétrica dissipada pelo computador é de 240 W, a energia desnecessariamente gasta enquanto o computador esteve ligado foi de:

Fórmula usada: E = P.Δt

a) 144 kW/h  

b) 14,4 W/h  

c) 144000 Wh  

d) 144 kWh  

e) 14,4 kWh  

08. Em sua casa uma lâmpada de 100 watts permanece acesa todos os dias, durante 6 horas. Supondo que o kWh (quilowatt-hora) custe R$ 0,20, o custo mensal (30 dias) do funcionamento dessa lâmpada será de:

Fórmula usada: E = P.Δt

a) R$ 1,20  

b) R$ 1,80  

c) R$ 2,40  

d) R$ 3,60  

e) R$ 4,40 

Fonte bibliográfica:

Caderno do professor – Física, Ensino Médio, 3ª Série, Volume 1. São Paulo: Nova Edição, 2014 – 2017. 

http://www.selecoes.com.br/10-formas-de-economizar-energia-eletrica 

http://exercicios.brasilescola.uol.com.br/exercicios-fisica/exercicios-sobre-energia-eletrica.htm

http://www.professormario.com.br/textos/listas/3EM-consumo_de_energia_eletrica.pdf https://docs.google.com/file/d/0B9oafVLf3MCGYWw3YWh1dDhMZUE/view

Campos e sua natureza

 Campo elétrico

É o campo de força provocado por cargas elétricas ou sistemas de cargas elétricas. Estão sujeitas a uma força elétrica. 

O campo elétrico age de acordo com a sua carga elétrica, de forma que se um corpo estiver com carga elétrica positiva e outro com carga elétrica negativa eles se atraem, e se ambos corpos estiverem com cargas elétricas positivas ou negativas, eles se repelem.

Um exemplo típico é a interação do cabelo de uma pessoa com a tela de uma televisão convencional, pois as cargas elétricas da televisão interagem com os cabelos deixando-os eriçados.

Campo magnético

É o campo produzido por um ímã ou por cargas elétricas em movimento. Quando aproximamos dois ímãs eles se repelem ou se atraem, esse acontecimento ocorre graças ao campo magnético. 

Um ímã atrai outro quando os pólos deles são opostos, e se repelem quando os pólos são iguais.

Algo interessante sobre o campo magnético é a indução magnética onde quando encostamos um ímã em um metal não magnetizado, o metal magnetizado adquire características do ímã.

Campo gravitacional

É o campo de ação gravitacional de um corpo maciço, ou seja, que tenha massa, sem especificar o corpo que é atraído.

Todos os corpos ou matérias são constituídos por átomos, e estes são formados por partículas menores denominadas elétrons, prótons e nêutrons. 

Prótons e elétrons possuem carga elétrica de mesma intensidade (valor), mas de sinais contrários, em que o próton é a carga positiva e o elétron, a carga negativa.

No átomo em seu estado natural não existe uma predominância de carga elétrica, por que o número de prótons é igual ao número de elétrons, o que o torna neutro. No entanto, quando ele perde ou ganha elétrons dizemos que está eletrizado.

1. Eletrização por atrito

Quando dois corpos inicialmente neutros são atritados, se eletrizam e, em virtude do atrito ocasionado, um corpo ficará com carga positiva e o outro com carga negativa.

2. Eletrização por contato

Quando dois corpos (um eletrizado e outro inicialmente neutro) entram em contato, o corpo neutro fica com a mesma carga do eletrizado.

3. Eletrização por indução

É quando a eletrização de um corpo inicialmente neutro (induzido) acontece por simples aproximação de um corpo carregado (indutor), sem que haja contato entre os corpos.  

O induzido deve estar ligado a Terra ou a um corpo maior que possa lhe fornecer elétrons ou que dele os receba num fluxo provocado pela presença do indutor.

Condutores e isolantes elétricos

Condutores são partículas elétricas que se movimentam com facilidade. 

Quando esse movimento acontece com muita dificuldade, ou não acontece, dizemos que este corpo é um isolante elétrico.

O equilíbrio eletrostático acontece quando o corpo eletrizado chega a uma estabilidade, ou seja, quando não é possível ter um movimento ordenado das cargas elétricas.

Essa definição foi criada a partir de um experimento conhecido como esfera de Coulomb: coloca-se dentro de uma esfera oca um corpo qualquer e nota-se, através disso, que as cargas elétricas ficam na superfície da esfera, em busca de estabilidade, enquanto o corpo de prova não se eletriza quando toca na parte interna da esfera.

Tal experimento é conhecido como blindagem eletrostática, pois é capaz de proteger os corpos ou o corpo que está no seu interior das influências das cargas elétricas externas.

Lei de Coulomb

A Lei de Coulomb foi proposta pelo físico Charles Augustin Coulomb, no ano de 1725, e faz uma relação entre a intensidade da força eletrostática entre dois corpos carregados eletricamente.

Essa lei enuncia que a intensidade da força eletrostática entre duas cargas elétricas é diretamente proporcional ao produto dos módulos das cargas elétricas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que as separa. 

Podemos escrever:

F → é a força elétrica entre as cargas 

k → é a constante eletrostática no vácuo (ko = 9 x 109 N.m2/C2) 

Q → carga elétrica 

d → distância 

Unidades no SI: 

Cargas Q1 e Q2 – coulomb (C) 

Distância d – metro (m) 

Força elétrica F – newton (N) 

Constante eletrostática k – N.m2/C2

Exercícios

01. Calcule a intensidade da força elétrica de repulsão entre duas cargas puntiformes 3.10ˉ⁵ e 5.10ˉ⁶ que se encontram no vácuo, separadas por uma distância de 15 cm.

02. (UEL-PR) Duas cargas iguais de 2.10-6C, se repelem no vácuo com uma força de 0,1N. Sabendo-se que a constante elétrica do vácuo é 9,0.109 N.m2/C2, a distância entre as cargas, em metros, é de:

a) 0,9                          

b) 0,6                          

c) 0,5                            

d) 0,3                              

e) 0,1

03. (UNIFESP-SP) Duas partículas de cargas elétricas Q = 4,0x10-16 C e q‚ = 6,0×10-16 C estão separadas no vácuo por uma distância de 3,0x10-9m. Sendo k = 9,0x109 N.m2/C2, a intensidade da força de interação entre elas, em newtons, é de :

a) 1,2x10-5                     

b) 1,8x10-4                 

c) 2,0x10-4               

d) 2,4x10-4                      

e) 3,0x10-3

04. (UEL-PR) Duas cargas iguais de 2x10-6C, se repelem no vácuo com uma força de 0,1N. Sabendo-se que a constante elétrica do vácuo é 9,0x109 N.m2/C2, a distância entre as cargas, em metros, é de:

a) 0,9                         

b) 0,6                         

c) 0,5                           

d) 0,3                             

e) 0,1

05. Duas cargas puntiformes encontram-se no vácuo a uma distância de 10cm uma da outra. As cargas valem Q1 = 3,0x10-8C e Q2 = 3,0x10-9C. Determine a intensidade da força de interação entre elas.

06. (Cesgranrio - RJ) A bússola representada na figura abaixo repousa sobre sua mesa de trabalho. O retângulo tracejado representa a posição em que você vai colocar um ímã, com os polos respectivos nas posições indicadas. Em presença do ímã, a agulha da bússola permanecerá como em: 

07. Os antigos navegantes usavam a bússola para orientação em alto mar, devido à sua propriedade de se alinhar de acordo com as linhas do campo geomagnético. Analisando a figura onde estão representadas estas linhas, podemos afirmar que:

a) o pólo sul do ponteiro da bússola aponta para o Pólo Norte geográfico, porque o norte geográfico corresponde ao sul magnético. 

b) o pólo norte do ponteiro da bússola aponta para o Pólo Sul geográfico, porque o sul geográfico corresponde ao sul magnético.

c) o pólo sul do ponteiro da bússola aponta para o Pólo Sul geográfico, porque o sul geográfico corresponde ao sul magnético.

d) o pólo norte do ponteiro da bússola aponta para o Pólo Sul geográfico, porque o norte geográfico corresponde ao norte magnético. 

e) o pólo sul do ponteiro da bússola aponta para o Pólo Sul geográfico, porque o norte geográfico corresponde ao sul magnético.

08. (UFU-MG) O átomo é a menor partícula que identifica um elemento químico. Ele possui duas partes, a saber: uma delas é o núcleo, constituído por prótons e nêutrons, e a outra é a região externa – a eletrosfera-, por onde circulam os elétrons. Alguns experimentos permitiram a descoberta das características das partículas constituintes do átomo. 
Em relação a essas características, indique a alternativa correta.

a) prótons e elétrons possuem massas iguais e cargas elétricas de sinais opostos. 

b) entre as partículas atômicas, os elétrons têm maior massa e ocupam maior volume no átomo. 

c) entre as partículas atômicas, os prótons e os nêutrons têm maior massa e ocupam maior volume no átomo. 

d) entre as partículas atômicas, os prótons e os nêutrons têm mais massa, mas ocupam um volume muito pequeno em relação ao volume total do átomo.

09. Marque a alternativa que melhor representa os processos pelos quais um corpo qualquer pode ser eletrizado. Eletrização por:

a) atrito, contato e aterramento 

b) indução, aterramento e eletroscópio 

c) atrito, contato e indução 

d) contato, aquecimento e indução 

e) aquecimento, aterramento e carregamento

10. (FEI-SP) Atrita-se um bastão de vidro com um pano de lã, inicialmente nêutrons. Pode-se afirmar:

a) só a lã fica eletrizada.

b) só o bastão fica eletrizado.

c) o bastão e a lã se eletrizam com cargas de mesmo sinal.

d) o bastão e a lã se eletrizam com cargas de mesmo valor absoluto e sinais opostos.

e) nenhuma das anteriores.

Fonte bibliográfica:

Caderno do professor – Física, Ensino Médio, 3ª Série, Volume 1. São Paulo: Nova Edição, 2014 – 2017. 

http://oblogdefisicadowill.blogspot.com.br/2009/06/campos-eletricos-magneticos-e.html http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/processos-eletrizacao.htm http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/condutores-isolantes-eletricos.htm http://carlamcoelho.blogspot.com.br/2012/03/questoes-resolvidas-lei-de-coulomb.html http://www.estudantedigital.org/2012/07/exercicios-resolvidos-de-fisica_15.html

http://brasilescola.uol.com.br/fisica/lei-coulomb.htm http://exercicios.brasilescola.uol.com.br/exercicios-fisica/exercicios-sobre-lei-coulomb.htm#questao-1 http://tudodeconcursosevestibulares.blogspot.com.br/2014/12/questoes-resolvidas-de-vestibulares.html http://exercicios.brasilescola.uol.com.br/exercicios-fisica/exercicios-sobre-os-processos-eletrizacao.htm

Estimando grandezas

Estimando grandezas

A análise de uma descarga elétrica, que chamamos de relâmpago ou raio, na natureza, permite-nos estimar algumas grandezas físicas. Uma delas é a carga elétrica acumulada em nuvens.

Raio ou relâmpago

A luz é gerada pela descarga elétrica entre duas nuvens carregadas. Sempre antes do som e provocando uma extensa luminosidade.

Capacitor

É um dispositivo utilizado para armazenar energia elétrica pelo acúmulo de cargas elétricas. Na natureza, o conjunto “terra-ar-nuvem” ou “nuvem-ar-nuvem” forma capacitores.

A energia armazenada em um capacitor vem do campo elétrico que as cargas elétricas das placas geram no interior do capacitor.

A carga armazenada nos capacitores pode ser determinada pela expressão Q = C . U, em que  

Q é a carga acumulada no capacitor 

C é a grandeza denominada capacitância  

U é a tensão à qual estão submetidas as placas do capacitor.

A capacitância de um capacitor também pode ser determinada pela sua forma geométrica. 

Capacitância é a grandeza elétrica de um capacitor, determinada pela quantidade de energia elétrica que pode ser armazenada em si por uma determinada tensão e pela quantidade de corrente alternada que o atravessa numa determinada frequência.

Em placas de computador servem para estabilizar a corrente que passa pela placa.

Choques

Algumas vezes, principalmente em dias muito secos, costuma-se tomar choque quando se toca em maçanetas de portas ou em carros. 

Isso acontece quando o corpo humano está tão eletrizado que acaba descarregando a energia acumulada (conhecida como energia estática) no primeiro objeto condutor que aparece pela frente. 

Ficamos carregados quando usamos calçados com sola de borracha, blusas de lã ou tecidos sintéticos. Esses materiais, em movimento, acumulam carga. Normalmente, a umidade do ar serve para descarregarmos a carga acumulada. O organismo só sente correntes elétricas com intensidade a partir de 1 miliampère.

Para-raios

O para-raios foi inventado por Benjamin Franklin em 1752. 

Um para-raios é uma haste de metal pontiaguda que é conectada a cabos de cobre ou de alumínio de pequena resistividade que vão até o solo. 

As pontas do para-raios servem para atrair os raios, assim que o raio é atraído ele é desviado até o solo pelos cabos e dissipado no solo, sem causar nenhum dano nas residências. 

Função dos para-raios

Proteger construções, como edifícios, casas, etc., contra as descargas elétricas atmosféricas (raios).  

Eles evitam a queima de equipamentos domésticos, como computadores, televisores, aparelhos eletrodomésticos, etc.

Pode-se estimar também a corrente elétrica de um raio. Para isso, basta lembrar que a intensidade da corrente elétrica é a razão entre a carga elétrica e o tempo que ela demora para passar por uma secção, ou seja, I = Q/∆t.

Rigidez dielétrica

É um valor limite de campo elétrico aplicado sobre a espessura do material (kV/mm), sendo que, a partir deste valor, os átomos que compõem o material se ionizam e o material dielétrico deixa de funcionar como um isolante.

Ímãs

As barras de ímãs têm, em média, um campo em torno de 10ˉ² T (tesla) e que o campo magnético da Terra é de aproximadamente 10ˉ⁴ T, ou seja, 100 vezes menor do que o da barra imantada. 

Qualquer ímã consegue mover sua agulha, indicando que o campo do ímã é maior do que o da Terra.

Tomógrafo

O campo desse equipamento pode chegar até 6 T. Assim, seria uma pilha de aproximadamente 600 vezes mais do que a do pequeno ímã.

Exercícios

01. Um ferro de passar roupas, de 1400 W – 127 V, permanece ligado durante 40 min. Estime a quantidade de carga que percorre o fio do ferro por segundo.

Fórmula usada: I = Q / ∆t

02. Qual é o processo de eletrização das nuvens? 

a) Atrito 

b) Contato  

c) Indução 

03. Uma nuvem típica de chuva se encontra a uma altura de 4.000 m do solo, com uma diferença de potencial de 8 milhões de volts em relação ao solo. Qual é o valor do campo elétrico entre a nuvem e o solo? 

Fórmula usada: E = V/ d 

04. Capacitores são elementos de circuito destina­dos a:

a. armazenar corrente elétrica. 

b. permitir a passagem de corrente elétri­ca de intensidade constante. 

c. corrigir as variações de tensão nos apa­relhos de televisão. 

d. armazenar energia elétrica. 

e. nenhuma das afirmações acima é satis­fatória.

05. (UFOP-MG) Em uma tarde de tempestade, numa região desprovida de pára-raios, a antena de uma casa recebe uma carga que faz fluir uma corrente de 1,2 x 104 A, em um intervalo de tempo de 25 x 10-6 s. Qual a carga total transferida para a antena? 

Fórmula usada: Q = I . ∆t 

a) 0,15 C 

b) 0,2 C 

c) 0,48 C 

d) 0,3 C

Fonte bibliográfica:

http://super.abril.com.br/ciencia/por-que-levamos-choques-ao-encostar-em-macanetas 

http://www.infoescola.com/fisica/para-raio/ 

http://www.tudoengcivil.com.br/2014/11/capacitores-exercicios-resolvidos-de.html

http://fisicaevestibular.com.br/novo/eletricidade/eletrodinamica/corrente-eletrica-eletrodinamica/exercicios-de-vestibulares-com-resolucao-comentada-sobre-o-conteudo-de-eletrodinamica-corrente-eletrica/