Maos na micro eletricidade 1 fevereiro 2014

“Mãos na micro eletricidade”
Transferências de energia entre
corpos fechados e espaços,
medições de várias pilhas biológicas.
Rosa Brígida Fernandes
20-02-2014 (experiência piloto)
11-4-2014 (1ª atividade da Páscoa)

Perguntas a submeter aos estudantes
sem comentar as respetivas respostas
• Já alguma vez ouviste falar em energia? Se sim
fala de um exemplo concreto.
• Conheces objetos que têm energia? Podes dar
exemplos?
• A energia pode mover-se entre diferentes sítios
ou corpos? Se achas que sim dá exemplos que
conheças.
• Supõe que tens um corpo (vivo ou não vivo) onde
não possa entrar nem sair nenhum material,
mesmo assim pode nesse corpo entrar ou sair
energia? Se sim diz como.
fevereiro 2014 Rosa Brígida - Mãos na micro eletricidade 2

Regras a que temos de obedecer
• Todo o material é frágil e algum pode magoar.
• Tem de ser tratado com todo o cuidado, não
se deve forçá-lo, deixá-lo cair, nem manejá-lo
com gestos bruscos ou distraídos.
• Caso não estejas a conseguir fazer algo chama
alguém para te ajudar.

Jogo da verificação
Um elemento do grupo,
à vez, após ouvir o nome
do material acha-o (com
a ajuda do outro
elemento) e mostra-o!

Jogo da verificação - 1
Pilha 4,5 Volt;
capacidade 3 A*h
(polo + é + curto)
Lâmpada 3,5 Volt;
0,2 Ampére e
suporte
Interruptor para
abrir e fechar o
circuito
Fio elétrico com
isolador vermelho,
prego de ferro e
moeda de 2
cêntimosfevereiro 2014 Rosa Brígida - Mãos na micro eletricidade 5

Chave de fendas de
cabo vermelho
Termómetro com
fio térmico (isolado)
enrolado
(-3ºC 103ºC)
Vários materiais: disco madeira, rebite de
alumínio, anel cobre, prego ferro, pedaço
de corda, berlinde vidro, barra carbono e
barra de borracha, parafuso bronze,
pedra, pedaço porcelana

Prego de ferro com
fio elétrico
enrolado
(solenóide)
Painel solar Multímetro, fio elétrico com terminações
em pinça, batata ou laranja ou limão com
moeda e prego incrustados

Jogo da verificação – 4
Este material está à tua frente?Suportes e
Lâmpadas:
elétrica
luminosa
Fios elétricos:
elétrica
térmica
Pilha:
Química
elétrica
interruptor
Chave
de
fendas
Parafusos
Termómetro
com fio
térmico na
base

Comparação entre a pilha e a tomada
elétrica
Esta pilha não é perigosa, apenas pode
descarregar uma potência elétrica de:
0,5 V × 0,1 mA = 0,00005 W=50 microWatt!!
A tomada elétrica é muito perigosa, pode
descarregar uma potência elétrica de:
220 V × 15 A = 3300 W=3,3 kiloWatt!
Energia Química para elétrica
0,5 volt; até 0,1 miliampère.
Energia elétrica
220 volt, até 15 ampère ou mais!!!!

Jogo da luz
energia química na pilha -> elétrica no filamento ->
térmica no filamento -> luminosa para o espaço
Consegues
acender a
lâmpada usando
apenas a pilha e
a lâmpada ?
No filamento da lâmpada, a energia elétrica converte-se em
térmica e transfere-se para o espaço por intermédio da radiação :
elétrica térmica luz

Após algum tempo para
experimentação dá-se uma sugestão…
Sugestão: O polo positivo
(+) da pilha tem de ficar
em contacto com o polo
+ da lâmpada e o polo
negativo (-) da pilha tem
de ficar em contacto com
o polo - da lâmpada. Mas
no caso da lâmpada
incandescente qualquer
dos contactos elétricos
pode funcionar como
polo + ou -.
Polo - da pilha
Polo + da pilha
Contacto elétrico
na base
Contacto
elétrico na
rosca
lateral
Se trocar os
contactos
elétricos, a
lâmpada
também
acende

Parabéns conseguiste!

Jogo da luz comandada
energia na pilha -> energia nos fios e filamento
-> energia transportada para o espaço
Consegues comandar o
apagar e acender da
luz usando um
interruptor? Sugestão:
poderias usar uma
pilha, 2 parafusos, 3
fios elétricos, o
interruptor, a lâmpada
e respetivo suporte e a
chave fendas.
Chave
de
fendas
2 Parafusos
Lâmpada:
elétrica
térmica
luminosa
interruptor
Fios elétricos:
elétrica
térmica
Pilha:
Química
elétrica

Desaperta ligeiramente os parafusos do
interruptor, introduz as pontas dos fios em arco e
volta a apertar.
Introduz os 2 parafusos, pela ranhura, nos 2 polos
da pilha e aparafusa para ajustar as ligações.
Liga um dos fios do interruptor a um dos polos da pilha,
desaparafusando e voltando a aparafusar o parafuso.
Desaperta ligeiramente os parafusos do suporte
da lâmpada, introduz a ponta do fio que liga ao
interruptor.
Para o circuito fechar é necessário ligar um fio
eléctrico da pilha ao suporte da lâmpada.
Baixando a patilha do interruptor fecha o circuito
elétrico e a lâmpada acende-se.

Esta fotografia foi tirada no momento em que
o Ricardo fecha o circuito

Parabéns conseguiste!

Jogo do fio térmico
energia na pilha -> energia no fio térmico ->
energia no termómetro
Consegues montar
um circuito simples
para observar o
aumento de
temperatura num
fio elétrico onde
passa a corrente?
Sugestão: poderias
usar a pilha e o fio
térmico enrolado
ao termómetro.
Pilha:
Química Elétrica
Fio térmico enrolado a termómetro
Elétrica térmica

Basta enrolar as duas pontas do fio a cada um dos polos da pilha. Em
pouco menos de um minuto a temperatura sobe dos 20 °C aos 80°C.

Muito bem, conseguiste!

Ao fim de 3 desafios e quase 3
horas passadas!
Podes medir a
diferença de
potencial da tua
pilha biológica
constituída pela
laranja/limão
que trouxeste,
com uma
moeda de 2
cêntimos e um
prego
incrustados?

Quantos volts dá a tua pilha biológica?
Espera que o
professor insira o
prego e a moeda de 2
cêntimos no teu fruto
e depois mede a
diferença de potencial
da tua bateria usando
um multímetro e dois
fios de ligação.
Pilha biológica:
Química Elétrica
multímetro
Cerca de 0,5 V
(meio volt)!

Aqui ficam algumas das medidas
efetuadas e registradas no quadro …

Mas a união faz a força, não é
verdade?
A laranja e o limão (em série)
dão cerca de 1,0 V (um volt)!

Bateria gasta não recarregável
O que não se deve
fazer:
• Queimar
• Abrir
• Deitar no lixo
normal
O que se deve fazer:
usar o pilhómetro!
Energia química energia elétrica
termo de Benjamim Franklin

Transferência de energia em corpos
fechados, entre corpos fechados e espaços
• A energia pode “mover-se” de uns corpos para outros, mesmo que esses corpos
sejam fechados, isto é, mesmo que não haja entrada nem saída de materiais para
dentro ou para fora desses corpos. Por exemplo, vimos que a energia da pilha ia
sendo continuamente transferida para os fios ligados à pilha, apesar de não haver
materiais da pilha a moverem-se em direção aos fios. Podemos verificar isso
pesando a pilha no início e fim das atividades.
• Dentro de cada corpo fechado, a energia pode “mover-se” entre as suas várias
componentes. Por exemplo, no interior dos fios metálicos, a energia elétrica dos
eletrões livres (componentes muitos leves do metal) transfere-se para a energia
térmica dos iões (componentes muito pesados do metal).
• A energia pode “mover-se” no interior dos corpos fechados, entre corpos
fechados e entre corpos fechados e os espaços vizinhos envolventes (e vice-versa)
através dos fenómenos de transferência de energia: luz, calor e/ou trabalho. A
energia da pilha transfere-se para os eletrões livres dos metais a ela ligados
através do trabalho (conceito muito difícil de aprender). A energia térmica dos iões
do metal transfere-se para a base do termómetro através do calor e a energia
térmica do filamento da lâmpada transfere-se para o espaço envolvente à lâmpada
através da luz.

Não confundas energia armazenada e
diferença de potencial numa pilha
Para conheceres a energia armazenada numa pilha tens
de multiplicar a diferença de potencial dessa pilha pela
intensidade de corrente que ela consegue fornecer e pelo
tempo que dura essa corrente. Por exemplo, para que
usaste (pilha 3R12 de 4,5 V, de capacidade 3 A×h) temos:
4,5 V × 3 A × 3600 s = 48600 J (quarenta e oito mil e
seiscentos joule!)
No caso da tua fruta ou vegetal, assumindo 0,5 V e uma
corrente de 0,05 mA durante 10 horas teríamos:
0,5 V × 0,00005 A × 36000 s = 0,9 J (quase 1 joule!)

A Rosa Brígida (docente de Física responsável pela
atividade) agradece:
o as colaborações da Cristina Costa (docente
Matemática, responsável pela coordenação da
experiência piloto), do Rui Gonçalves (docente Física e
colaborador), da Carla Silva (docente Física e
colaboradora) e da Ana Nata (docente Matemática e
colaboradora);
o a disponibilidade e interesse demonstrados pela
professora Fátima Dipaola, do 3º ano da Escola Infante
Dom Henrique, para acolher a experiência piloto;
o o entusiasmo, dedicação e criatividade demonstrada
pelas crianças do 3º ano da Escola Infante Dom
Henrique que aderiram a estes e outros desafios por
elas imaginados …

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