Grade 11
  1. Mecânica  1.1. dinâmicas  1.1.1. Movimento em uma dimensão  1.1.2. Movimento em duas e três dimensões  1.1.3. Deslocamento e Distância  1.1.4. Velocidade e Rapidez  1.1.5. Aceleração e desaceleração  1.1.6. Análise gráfica do movimento  1.1.7. Equações do movimento (derivações avançadas)  1.1.8. Queda livre e velocidade terminal  1.1.9. Movimento de projéteis  1.1.10. Velocidade relativa em uma e duas dimensões  1.1.11. Movimento de um carro em um plano inclinado  1.2. Dinâmica  1.2.1. As leis do movimento de Newton e suas aplicações  1.2.2. Inércia e a primeira lei de Newton  1.2.3. Força e tipos de força  1.2.4. Atrito estático e cinético  1.2.5. Movimento circular e aceleração centrípeta  1.2.6. Movimento circular não uniforme  1.2.7. Bancagem de estradas e curvas  1.2.8. Momento e Impulso  1.2.9. Conservação do momento em uma e duas dimensões  1.2.10. Aplicações da Terceira Lei de Newton  1.3. Work, Energy and Power  1.3.1. Trabalho realizado por uma força constante e variável  1.3.2. Teorema trabalho-energia  1.3.3. Energia cinética e potencial  1.3.4. Energia potencial gravitacional e elástica  1.3.5. Conservação da energia mecânica  1.3.6. Poder e potência instantânea  1.3.7. Eficiência das máquinas  1.3.8. Trabalho realizado por forças conservativas e não conservativas  1.4. Movimento rotacional  1.4.1. Torque e aceleração angular  1.4.2. Equilíbrio rotacional  1.4.3. Momento de inércia e suas aplicações  1.4.4. Momento angular e sua conservação  1.4.5. Energia cinética de movimento de rotação e rotação  1.4.6. Teorema dos Eixos Paralelos e Perpendiculares  1.4.7. Dinâmica do movimento rotacional
  2. Gravitational force  2.1. Gravitação universal  2.1.1. Lei da gravitação universal de Newton  2.1.2. Campo gravitacional e potencial  2.1.3. Mudança na aceleração devido à gravidade  2.1.4. Leis do movimento planetário de Kepler  2.1.5. Mecânica orbital e satélites  2.1.6. Velocidade de escape e velocidade orbital  2.1.7. Ausência de peso e queda livre  2.1.8. Energia potencial gravitacional e energia em órbitas  2.1.9. Buracos negros e lente gravitacional
  3. Propriedades da matéria  3.1. Mecânica dos fluidos  3.1.1. Densidade e pressão em líquidos  3.1.2. A teoria de Pascal e aplicações  3.1.3. O Princípio de Arquimedes e a flutuação  3.1.4. A equação de Bernoulli e aplicações  3.1.5. Equação de continuidade e o efeito Venturi  3.1.6. Tensão superficial e capilaridade  3.1.7. Viscosidade e Lei de Poiseuille  3.1.8. Número de Reynolds e turbulência  3.2. Elasticidade e deformação  3.2.1. Lei de Hooke e a relação tensão-deformação  3.2.2. Módulo de elasticidade e aplicações  3.2.3. Deformação e limite de escoamento de sólidos
  4. Física térmica  4.1. Calor e temperatura  4.1.1. Propriedades termométricas e escala de temperatura  4.1.2. Expansão térmica de sólidos, líquidos e gases  4.1.3. Sistema de transferência de calor  4.1.4. Capacidade calorífica específica e calorimetria  4.1.5. Calor latente e mudança de fase  4.2. Kinetic theory of gases  4.2.1. Modelo molecular dos gases  4.2.2. Explicação cinética da temperatura  4.2.3. Equação do Gás Ideal e Desvios  4.2.4. Caminho livre médio e distribuição de Maxwell-Boltzmann  4.3. Leis da Termodinâmica  4.3.1. Lei Zero e Equilíbrio Térmico  4.3.2. Primeira Lei e Energia Interna  4.3.3. A Segunda Lei e Entropia  4.3.4. Ciclo de Carnot e motores térmicos  4.3.5. Refrigeradores e Bombas de Calor
  5. Ondas e oscilações  5.1. Movimento Harmônico Simples  5.1.1. Equações do MHS  5.1.2. Energia no MHS  5.1.3. Oscilações amortecidas e forçadas  5.1.4. Ressonância e aplicações  5.1.5. Pêndulo e sistema massa-mola  5.2. Movimento ondulatório  5.2.1. Tipos de ondas mecânicas  5.2.2. Movimento das ondas e transporte de energia  5.2.3. Princípio da Superposição e Ondas Estacionárias  5.2.4. Reflexão, Refração e Difração  5.2.5. Efeito Doppler em som e luz  5.2.6. Pulsos e interferência
  6. Eletricidade e Magnetismo  6.1. Eletrostática  6.1.1. Carga elétrica e conservação  6.1.2. A lei de Coulomb e suas aplicações  6.1.3. Campo elétrico e fluxo elétrico  6.1.4. Potencial elétrico e energia potencial  6.1.5. Capacitance and Energy Stored in a Capacitor  6.2. Eletricidade Atual  6.2.1. Lei de Ohm e resistência elétrica  6.2.2. Resistência e dependência de temperatura  6.2.3. Leis de Kirchhoff e Análise de Circuitos  6.2.4. Potência elétrica e eficiência  6.2.5. Combinação de resistores  6.3. Magnetismo e Eletromagnetismo  6.3.1. Campos magnéticos e suas fontes  6.3.2. Força magnética em cargas em movimento  6.3.3. Indução eletromagnética  6.3.4. Leis de Faraday e Lenz  6.3.5. Indutância e Transformador  6.3.6. Corrente alternada e suas aplicações
  7. Óptica  7.1. Reflexão e Refração  7.1.1. leis da reflexão e refração  7.1.2. Espelhos e lentes  7.1.3. Reflexão interna total e fibra óptica  7.2. Óptica de ondas  7.2.1. Interferência e Difração  7.2.2. Experimento da dupla fenda de Young  7.2.3. Polarização da luz
  8. Física Moderna  8.1.1. Efeito fotoelétrico e a teoria de Einstein  8.1.2. Dualidade onda-partícula  8.1.3. Princípio da Incerteza de Heisenberg  8.1.4. Compton Effect  8.2. Física Atômica e Nuclear  8.2.1. Modelo atômico e níveis de energia  8.2.2. Decaimento radioativo e meia-vida  8.2.3. Fissão Nuclear e Fusão
  9. Eletrônica e Comunicação  9.1. Semicondutores  9.1.1. junção pn e diodo  9.1.2. Transistores e Portas Lógicas  9.1.3. Circuitos Integrados e Aplicações  9.2. Sistemas de Comunicação  9.2.1. Noções básicas de Comunicação Analógica e Digital  9.2.2. Comunicação Sem Fio e Óptica  9.2.3. Modulação e Demodulação

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Lei de Ohm e resistência elétrica


Entender eletricidade é uma parte essencial da física, e dois conceitos fundamentais neste campo são a Lei de Ohm e a resistência elétrica. Esses conceitos nos permitem entender como as correntes elétricas se comportam em componentes como materiais condutores, resistores, fios e circuitos.

O que é a Lei de Ohm?

A Lei de Ohm é um princípio básico em eletrônica e engenharia elétrica que relaciona a corrente elétrica que flui através de um condutor à tensão sobre ele e sua resistência. Pode ser expressa facilmente usando a fórmula:

V = I * R

Onde:

  • V é a tensão no condutor em volts (V)
  • I é a corrente que flui através do condutor em amperes (A)
  • R é a resistência elétrica oferecida pelo condutor em ohms (Ω)

Entendendo os conceitos

Tensão (V)

Tensão é a diferença de potencial elétrico entre dois pontos de um circuito. É a força motriz que impulsiona a corrente elétrica através de um condutor. Quanto mais tensão temos, mais energia potencial está disponível para mover elétrons através do condutor.

Corrente (I)

Corrente é a taxa em que a carga elétrica passa por um ponto em um circuito. É medida em amperes. Um amperímetro é um instrumento comumente usado para medir a corrente em um circuito. O fluxo de corrente pode ser comparado à água fluindo através de um tubo. Quanto maior o tubo (ou fio), mais fácil é para a água (ou elétrons) passarem por ele.

Resistência (R)

Resistência é uma medida de quanto uma substância ou objeto resiste ao fluxo de corrente elétrica. É medida em ohms (Ω). No contexto de nossa analogia de tubulação, resistência pode ser pensada como uma constrição ou bloqueio em um tubo. Isso dificulta a passagem da corrente (ou água). Maior resistência significa menos corrente para uma determinada tensão.

Visualização da lei de Ohm

Para entender melhor a lei de Ohm, vamos visualizar essas relações. Considere o conceito de água fluindo por canos como paralelo à eletricidade fluindo por fios.

Tensão

No exemplo visual acima, o comprimento das linhas azuis dentro do tubo representa a tensão. Essas linhas empurram elétrons (como água) através do tubo cinza (fio). Quando a resistência é alta, o tubo se torna mais estreito, reduzindo o fluxo de corrente, que é representado pela espessura das linhas azuis.

Aplicando a lei de Ohm: Exemplos

Exemplo 1: Calculando a tensão

Se a resistência de uma lâmpada em um circuito é 5Ω, e a corrente que flui através dela é 2A, qual é a tensão na lâmpada?

Aplicando a lei de Ohm:

V = I * R = 2A * 5Ω = 10V

Assim, a tensão na lâmpada é 10V.

Exemplo 2: Determinação da corrente

Suponha que um resistor tenha resistência de 8Ω, e uma bateria forneça uma tensão de 16V sobre ele. Qual é a corrente que flui através do resistor?

Reorganizando a lei de Ohm para resolver a corrente:

I = V / R = 16V / 8Ω = 2A

Portanto, a corrente que flui através do resistor é 2A.

Exemplo 3: Encontrando a resistência

Quando uma tensão de 20V é aplicada a um fio, uma corrente de 4A flui. Qual é a resistência do fio?

Reorganizando a lei de Ohm para encontrar a resistência:

R = V / I = 20V / 4A = 5Ω

Assim, a resistência do fio é 5Ω.

Influência do material na resistência

Diferentes materiais oferecem diferentes níveis de resistência ao fluxo de corrente. Condutores como cobre e alumínio têm baixa resistência, permitindo que os elétrons fluam facilmente, enquanto isolantes como borracha e vidro têm resistência muito alta. É por isso que materiais condutores são usados para fazer fios, enquanto materiais isolantes são usados para revesti-los.

Resistores no circuito

Resistores são componentes que aplicam uma resistência específica a um circuito. Eles são usados para controlar os níveis de tensão e corrente em circuitos eletrônicos. Os resistores garantem que os componentes recebam a tensão e corrente corretas, protegendo-os de danos.

Resistência em série e paralelo

Quando resistores são conectados em série, suas resistências se somam. Para resistores R1, R2 e R3 conectados em série, a resistência total Rtotal é dada por:

Rtotal = R1 + R2 + R3

Quando resistores são conectados em paralelo, a resistência total diminui e é expressa como segue:

1/Rtotal = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3

Vamos entender o conceito de resistores em série e paralelo:

Visualização de conexão em série

R1R2R3

Visualização de conexão em paralelo

R1R2R3

Entendendo a condutividade

O inverso da resistência é chamado de condutividade, e indica quão bem um material pode conduzir corrente elétrica. Materiais com alta condutividade têm baixa resistência e permitem que mais corrente flua através deles. Por exemplo, a prata é um dos melhores condutores de eletricidade.

Fatores que afetam a resistência

Vários fatores afetam a resistência de um material:

  • Tipo de material: Diferentes materiais naturalmente fornecem diferentes níveis de resistência.
  • Comprimento: Quanto mais longo o condutor, maior a resistência.
  • Área da seção transversal: Condutores largos têm menor resistência porque oferecem mais espaço para os elétrons fluírem.
  • Temperatura: À medida que a temperatura aumenta, a resistência também aumenta porque os átomos no condutor vibram mais, dificultando a passagem dos elétrons.

Importância da lei de Ohm

A lei de Ohm é importante no design e análise de circuitos elétricos e eletrônicos. Ao conhecer duas das três variáveis (tensão, corrente, resistência), você pode facilmente determinar a terceira. Isso ajuda a projetar circuitos seguros e funcionais.

Além de circuitos simples

Embora a lei de Ohm seja direta, aplicações no mundo real envolvem circuitos complexos contendo vários componentes, cada um dos quais contribui para a resistência total e outras características elétricas. Engenheiros elétricos usam a lei de Ohm juntamente com as leis de Kirchhoff, capacitores e indutores para projetar circuitos mais complexos.

Conclusão

A lei de Ohm é uma conexão essencial para entender eletricidade e circuitos. Ela forma a base da engenharia elétrica e da eletrônica, possibilitando prever como tensão, corrente e resistência afetarão os circuitos e seus componentes. Compreender esses conceitos é importante para qualquer pessoa que estude ou siga uma carreira nas ciências físicas e tecnologia.


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