Anotações, resumos, trabalhos, provas e exercícios de Física de Universidade

Lista 3: Eletricidade e Circuitos

1. Resistência Transoceânica
As primeiras mensagens telegráficas que cruzaram o Oceano Atlântico ocorreram em 1858, por meio de um cabo de 3000 km entre o Canadá e a Irlanda. O condutor neste cabo era composto por sete fios de cobre, cada um com diâmetro de 0,73 mm, firmemente empacotados e envoltos por uma camada isolante de proteção. Calcule a resistência deste condutor. [Dica: Antes de sair multiplicando sua resistência por 7, pare e pense um pouco!]
A área da seção transversal de cada fio é: A = πD²/4 = 4,18 × 10⁻⁷ m². Usando que a resistividade do cobre é ρ = 1,7 × 10⁻⁸ Ω·m, a resistência de cada fio será: R = ρl/A = (1,7 × 10⁻⁸ Ω·m)(3 × 10⁶ m)/(4,18 × 10⁻⁷...

Ondas e Radiação Eletromagnética

Conceitos Fundamentais de Ondas

• Onda: É uma perturbação vibracional com transmissão de energia.
• Comprimento de Onda (λ): É a distância entre pontos elevados (picos) de uma onda.
• Amplitude: É a altura máxima de uma onda.
• Frequência (ν): É o número de ondas que passam por um ponto em uma certa unidade de tempo.

As unidades de comprimento de onda geralmente são expressas em metros, centímetros ou nanômetros (nm).

O Espectro Eletromagnético

O espectro inclui:

• Ondas de rádio
• Micro-ondas
• Infravermelho
• Luz visível
• Ultravioleta
• Raios X
• Raios Gama

A região da luz visível encontra-se na faixa de comprimento de onda de 400 nm a 700 nm (entre o violeta e o vermelho).

Introdução à Teoria Quântica

A Hipótese de

Enrolamentos e Bobinas (Primário e Secundário)

São condutores elétricos enrolados ordenadamente sobre um núcleo de ferro. O enrolamento primário está sempre conectado à fonte de energia, enquanto o enrolamento secundário é sempre conectado à carga, e sua fonte de energia é induzida a partir do primário.

Na prática, a relação de transformação depende exclusivamente do número de espiras na bobina primária (N1) e secundária (N2).

Núcleo

A importância do núcleo no transformador é fundamental, pois é através dele que circula o fluxo magnético do enrolamento primário para o secundário.

É composto de chapas laminadas de ferro-silício isoladas e sobrepostas, formando um bloco de ferro concentrado. A laminação é crucial...

Lei de Coulomb

A magnitude de cada uma das forças elétricas que interagem com duas cargas pontuais em repouso é diretamente proporcional ao produto da magnitude de ambas as cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que as separa.

A lei de Coulomb é válida somente em condições estacionárias, ou seja, quando há um movimento de carga, ou, como uma aproximação, quando o movimento ocorre em baixas velocidades e em trajetórias retilíneas uniformes. É por isso que é chamada de força eletrostática.

Em termos matemáticos, a magnitude da força que cada uma das duas cargas pontuais e exerce sobre a outra, separadas por uma distância , é expressa como:

Dadas duas cargas pontuais e separadas por uma distância

Dispositivos de Medição de Radiação

Por razões de segurança, e devido à radiação ionizante não poder ser detetada pelos sentidos do corpo, é essencial utilizar equipamentos que possam detetar radiações sempre que uma pessoa é exposta. Alguns dos principais dispositivos incluem:

• Detetor de Emulsão Fotográfica de Radiação

  É composto por uma película de acetato de celulose, à qual são adicionados átomos de prata em emulsões fotográficas de muito pequena espessura. Em contacto com a radiação, o filme sofre alterações, sendo depois levado a um laboratório e comparado com outro filme limpo. A verificação do grau de escurecimento permite obter a quantidade de radiação capturada pelo filme.

• Detetor de Ionização Gasosa

  Baseia-

Resumo dos Transformadores de Potência

Os Transformadores de Potência são máquinas elétricas estáticas robustas e de alto valor, fundamentais em todo o sistema elétrico. Eles permitem elevar ou reduzir a tensão, viabilizando a transmissão eficiente de eletricidade em corrente alternada.

Classificação dos Transformadores de Potência

Os transformadores podem ser classificados de acordo com diversos critérios:

• Localização
• Potência
• Dielétrico utilizado para isolamento
• Número de fases
• Tipo de conexões
• Sistema de refrigeração

Transformadores por Localização

• Usinas: Utilizados para elevar os níveis de tensão para conexão à rede.
• Subestações: Utilizados para reduzir ou aumentar a tensão na rede.
• Distribuição: Encontrados em linhas

Lei da Reflexão

Ocorre quando os raios de luz que viajam em um meio colidem com outro meio de diferentes densidades e retornam ao original.

Espelhos Planos

Os espelhos planos são usados com frequência. Eles são os que usamos diariamente para nos ver. Neles, vemos a nossa reflexão, uma imagem não distorcida.

Reflexão Invertida

Quando a imagem é invertida.

Refração da Luz

Refração da luz é a mudança de direção experimentada por um raio ao passar de um meio de menor refração para outro.

Componentes da Refração

• Raio Incidente: É aquele que atinge a superfície separando dois meios.
• Raio Refratado: O raio que atravessa o outro meio.
• Ângulo de Incidência: O ângulo formado entre o raio incidente e a normal.
• Ângulo de Refração: O ângulo

Albedo e Fluxo de Energia

O albedo é a capacidade de diferentes tipos de superfície para refletir a energia solar para a atmosfera.

Balanço do Fluxo de Energia

Os fluxos de radiação à superfície convergem da seguinte forma:

• K: fluxo de radiação solar (S + D)
• K: fluxo de radiação terrestre
• L: fluxo de calor sensível na atmosfera
• H: fluxo de calor sensível no solo
• C: fluxo de calor latente

Fluxo Radiativo da Superfície do Sistema Climático

Se Ts = 288 °K (15 °C), então:

IN = ou T4 = 0,817 x Ly-1 min 10-10 K-4 (288 °K) 4

PT = 0,562 min-1 = 290 Kcal Ly cm-2 ano-1

Uma vez que S = Ly-1 1,94 min, então a energia total que intercepta a superfície é:

Ð S R2

A energia total por unidade de área incidente que Q0 corresponde a 100% é:

Ð S Q0 =...

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Período em função da massa de oscilação:

• Foram escolhidas duas massas diferentes, uma de metal e outra de madeira.
• Mediram-se duas vezes o tempo de 10 oscilações para cada massa, mantendo o ângulo e o comprimento do pêndulo constantes.
• Repetiu-se o procedimento com a outra massa.
• Determinou-se o tempo médio para cada massa.
• Determinou-se o período de cada massa com a equação T = tempo / número de oscilações.
• Calculou-se o erro absoluto respectivo para cada massa, através da fórmula ΔT = Δt / N.
• Utilizou-se um ângulo de θ = (10 ± 1)°.
• Utilizou-se um comprimento L = (31,5 ± 0,1) cm.
• Construiu-se o gráfico T versus m.
• Os dados estão na Tabela 1.

Período em função do ângulo de oscilação:

• Foram escolhidos