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

Grade 11 → Eletricidade e Magnetismo ↓


Eletricidade Atual


No mundo moderno, a eletricidade é um componente essencial que alimenta nossas casas, escritórios e inúmeros dispositivos. Compreender como a eletricidade funciona envolve explorar vários conceitos, um dos quais é a "eletricidade atual". Nesta explicação, vamos nos aprofundar nos detalhes da eletricidade atual, sua natureza, os princípios por trás dela e suas aplicações.

O que é eletricidade atual?

Corrente elétrica é o fluxo de carga elétrica através de um condutor. É essencialmente o movimento dos elétrons em um caminho estruturado dentro de um material. Este fluxo de carga alimenta dispositivos eletrônicos, ilumina ambientes e fornece a energia necessária para operar inúmeros aparelhos e dispositivos.

Componentes da corrente elétrica

Para entender a eletricidade atual, é necessário estar familiarizado com os seguintes componentes:

  • Carga: A unidade básica de carga elétrica é representada pelo símbolo q. A carga é medida em coulombs (C). Um elétron tem uma carga negativa de cerca de -1.6 × 10 -19 C
  • Corrente: O fluxo de carga elétrica através de um condutor por unidade de tempo é chamado de corrente elétrica. É representada pela letra I e é medida em amperes (A). Um ampere é igual a um coulomb de carga passando por um ponto no circuito em um segundo.

A representação matemática da corrente elétrica é:

I = q / t

Onde:

  • I é a corrente em amperes (A)
  • q é a carga em coulomb (C)
  • t é o tempo em segundos (s)

Natureza da corrente elétrica

A corrente elétrica pode ser classificada em duas categorias:

  1. Corrente contínua (DC): Na corrente contínua, a carga elétrica flui em uma única direção. É comumente usada em baterias, painéis solares e dispositivos eletrônicos. Uma célula ou bateria simples é a fonte de DC.
  2. Corrente alternada (AC): Na corrente alternada, a direção do fluxo de carga elétrica muda periodicamente. A AC é comumente usada para transmissão de energia a longas distâncias e em sistemas de energia domésticos.

Exemplo visual: corrente contínua vs. corrente alternada

DC AC

Na representação visual, a linha reta representa DC, onde o fluxo de carga permanece constante; a linha vermelha ondulada representa AC, onde a direção da carga muda periodicamente.

Lei de Ohm: o básico dos circuitos elétricos

A lei de Ohm é fundamental para entender como a corrente elétrica funciona. Ela relaciona tensão ((V)), corrente ((I)) e resistência ((R)) em circuitos elétricos. A lei de Ohm é expressa pela fórmula:

V = I * R

Onde:

  • V é a tensão na carga (em volts)
  • I é a corrente que flui através da carga (em amperes)
  • R é a resistência da carga em ohms (Ω)

Este princípio ajuda no design de circuitos para garantir que os dispositivos recebam a quantidade certa de energia sem sobrecarregar ou danificar componentes.

Exemplo visual: Lei de Ohm em um circuito

R , ,

Aqui está um circuito simples com uma resistência (R) mostrando as conexões a uma fonte de tensão. Corrente (I) flui através do circuito, fazendo com que uma tensão (V) apareça através do resistor.

Resistência e condutividade

Resistência é uma medida de quanto um material se opõe ao fluxo de corrente elétrica. Depende de fatores como a natureza do material, comprimento, área da seção transversal e temperatura. Condutividade é o inverso da resistência e mostra quão facilmente a corrente pode fluir através do material.

Principais fatores que afetam a resistência:

  • Material: Condutores como cobre têm baixa resistência, enquanto maus condutores como borracha têm alta resistência.
  • Comprimento: À medida que o comprimento do condutor aumenta, sua resistência também aumenta.
  • Área da seção transversal: Fios mais grossos têm menor resistência do que fios mais finos.
  • Temperatura: À medida que a temperatura aumenta em condutores, a resistência também aumenta.

Potência elétrica

Potência elétrica mede a taxa em que a energia elétrica é transferida através de um circuito elétrico. É o produto da tensão e corrente, e é medida em watts (W). A fórmula para potência elétrica (P) é:

P = V * I

Esta fórmula também pode ser expressa usando a lei de Ohm:

P = I^2 * R

Ou:

P = V^2 / R

Exemplo de circuito simples

Considere um circuito simples em que uma bateria e um resistor estão conectados em série. Se a bateria fornece uma tensão de 9 volts e a resistência do resistor é de 3 ohms, a corrente que flui através do circuito pode ser calculada usando a lei de Ohm:

I = V / R
    I = 9V / 3Ω = 3A

Cálculo da potência elétrica

A potência elétrica consumida pelo resistor pode ser calculada como:

P = V * I
    P = 9V * 3A = 27W

Efeitos da corrente elétrica

1. Efeito de aquecimento

Quando a corrente elétrica passa por um condutor, gera-se calor devido à resistência do condutor. Este é o princípio por trás de aquecedores elétricos e dispositivos que dependem de elementos aquecedores.

2. Efeito magnético

A corrente elétrica cria um campo magnético ao redor do condutor. Este princípio é usado em dispositivos como eletroímãs e motores elétricos.

3. Efeito químico

Passar uma corrente elétrica por uma solução líquida causa uma alteração química, chamada eletrólise. Isto é usado em processos como galvanização, que é usada para depositar uma fina camada de metal em objetos.

Aplicações práticas da eletricidade

A eletricidade atual tem muitos usos no dia a dia. Aqui estão alguns exemplos práticos:

1. Iluminação

Lâmpadas elétricas convertem energia elétrica em energia luminosa, iluminando assim residências e ruas.

2. Motores e acionamentos

Motores elétricos convertem energia elétrica em energia mecânica, que é utilizada em ventiladores, liquidificadores e veículos.

3. Comunicação

Dispositivos de telecomunicações dependem de corrente elétrica para transmitir sinais através de fios ou do ar.

4. Aquecimento

Aquecedores elétricos, fornos e torradeiras usam o efeito de aquecimento da corrente elétrica para produzir calor para cozinhar e aquecer.

5. Eletrônicos

Dispositivos eletrônicos, incluindo computadores e smartphones, operam com base nos princípios do eletromagnetismo para processar e comunicar informações.

Conclusão

A corrente elétrica é um conceito fundamental na física e um aspecto essencial da vida moderna. Suas aplicações são muito amplas, variando desde iluminação simples até sistemas de computadores complexos. Compreender os princípios da corrente elétrica, a lei de Ohm, resistência e potência nos equipa com o conhecimento para usar a eletricidade de forma eficaz e segura em diversas tecnologias.


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