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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Corrente alternada e suas aplicações


A corrente alternada (CA) é um conceito essencial em eletricidade e magnetismo e desempenha um papel vital em nossas vidas diárias. É o tipo de corrente elétrica que normalmente é usada para fornecimento de energia residencial e comercial. Para entender as aplicações da CA, é importante entender como a CA funciona e como ela se encaixa nos conceitos mais amplos de magnetismo e eletromagnetismo.

Compreensão básica da corrente alternada (CA)

Corrente alternada significa que o fluxo de carga elétrica muda de direção periodicamente, enquanto na corrente contínua (CC) a direção do fluxo permanece constante. Na CA o fluxo muda de direção em intervalos regulares, o que proporciona vantagens distintas na transmissão de energia a longas distâncias.

Produção de tensão CA

A tensão CA é geralmente produzida usando geradores onde a energia mecânica é convertida em energia elétrica. Uma parte importante desse processo envolve indução eletromagnética, um fenômeno em que um campo magnético em mudança induz uma força eletromotriz (fem) em um condutor.

EMF = -N (dΦ/dt)

Aqui:

  • N é o número de voltas na bobina.
  • dΦ /dt é a taxa de mudança do fluxo magnético.

À medida que o gerador gira, as linhas de campo magnético intersectam a bobina em diferentes ângulos, produzindo uma onda senoidal CA.

Potência e frequência da CA

A potência CA é descrita por sua frequência e amplitude. A frequência é o número de ciclos completados pela corrente por segundo, medido em hertz (Hz). Em muitos países, uma frequência padrão para energia CA doméstica é de 50 Hz ou 60 Hz.

A amplitude ou tensão máxima da CA é o valor máximo da corrente. No entanto, em circuitos CA é necessário considerar o valor de Root Mean Square (RMS) que é dado da seguinte forma:

V rms = V peak / √2

Transmissão de eletricidade

Uma vantagem significativa do uso de CA sobre CC é sua capacidade de transmitir energia efetivamente a longas distâncias. Essa eficiência é alcançada alterando os níveis de tensão usando transformadores. Os transformadores funcionam com o princípio da indução eletromagnética e podem aumentar (step-up) ou diminuir (step-down) os níveis de tensão.

primário Secundário

Transformadores

Transformadores desempenham um papel vital na distribuição eficiente de energia, aumentando os níveis de tensão para transmissão e reduzindo os níveis de tensão para distribuição local. A fórmula que rege o funcionamento dos transformadores é:

V p /V s = N p /N s

Onde:
V p e V s são as tensões primária e secundária,
N p e N s são o número de voltas nas bobinas primária e secundária.

Aplicações da CA

1. Eletricidade doméstica

A CA é usada para todas as necessidades de energia residenciais e comerciais porque é fácil de converter e distribuir. Eletrodomésticos CA incluem luzes, geladeiras, condicionadores de ar e muitos outros tipos de aparelhos.

2. Aplicações industriais

A CA alimenta inúmeras máquinas e motores industriais. Motores elétricos que funcionam com CA são uma parte integrante dos processos de fabricação e produção.

3. Geração e distribuição de eletricidade

A maioria das usinas de energia gera eletricidade na forma de CA. Ela é então transmitida por linhas de energia e distribuída para residências e indústrias. A transmissão eficiente de CA a longas distâncias a torna a espinha dorsal da rede elétrica moderna.

Entendendo os Componentes do Circuito CA

Resistores em Circuitos CA

Em circuitos CA, os resistores obstruem o fluxo de corrente da mesma forma que em circuitos CC. No entanto, a natureza alternada da corrente torna os cálculos um pouco diferentes.

I = V rms / R

Capacitores e Indutores em Circuitos CA

Capacitores e indutores introduzem reatância em circuitos CA, um conceito que representa resistência a uma mudança no fluxo de corrente devido a propriedades capacitivas ou indutivas.

A reatância ( X C ) de um capacitor é dada por:

X C = 1 / (2πfC)

A reatância ( X L ) de um indutor é:

X L = 2πfL

Onde f é a frequência, C é a capacitância, e L é a indutância.

Conclusão

A corrente alternada é uma parte fundamental dos sistemas elétricos. Sua capacidade de transmitir eficientemente a longas distâncias e de adaptar facilmente os níveis de tensão a torna indispensável em nossas vidas diárias. Compreender os princípios da CA na física fornece insights sobre o funcionamento e as aplicações de uma ampla gama de dispositivos e sistemas que moldam a sociedade moderna.


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