Electromagnetismo

O que é o magnetismo?

É uma propriedade de alguns corpos (ímanes) que se caracteriza por atrair materiais constituídos em grande parte por ferro.

Pólos magnéticos:

 

Efeito magnético da corrente eléctrica:

- Experiência de Oersted

Conclusões:

• Um circuito eléctrico, quando percorrido por uma corrente eléctrica, cria à sua volta um campo magnético;
• O campo magnético é mais forte quando a intensidade da corrente aumenta;
• O campo magnético criado pela corrente altera - se quando o sentido da corrente muda.
  
  
  

Energia eléctrica e Potência eléctrica

A energia eléctrica que consumimos durante um certo tempo é medida em quilowatts-hora, kWh, pelos contadores de electricidade.

A potência de um receptor mede a energia eléctrica consumida pelo receptor e transformada noutra ou noutras energias, por unidade de tempo. Calcula-se dividinho a energia eléctrica consumida pelo tempo de funcionamento.

Potência eléctrica = Energia eléctrica
                                ______________
                                Tempo de funcionamento

P = E / t ( P = kW ; E = kWh ; t = h)


Potência dos receptores e a intensidade da corrente

O produto da diferença de potencial nos terminais de um receptor pela intensidade da corrente que o percorre é igual ao valor da potência do receptor.

Potência = Diferença de Potencial x Intensidade da corrente
P = U x I

Nas nossas cassas, todos os aparelhos eléctricos que ligamos às tomadas da rede ficam sujeitos à diferença de potencial de 230 V, aproximadamente. Por isso, quanto maior for a potência do aparelho eléctrico, maior será a intensidade da corrente no circuito em que está instalado.

Energia eléctrica e intensidade da corrente

A energia eléctrica consumida por um receptor e transformada noutras energias também se pode relacionar com a diferença de potencial e a intensidade da corrente.

Energia consumida por um receptor

E = U x I x t

Resistência eléctrica

A resistência eléctrica relaciona-se com a oposição que os condutores oferecem à passagem da corrente eléctrica. É uma grandeza física que caracteriza os condutores eléctricos. Representa-se por R.

A unidade SI de resistência eléctrica chama-se ohm, e simboliza-se por Ω (letra grega). Múltiplos: megaohm, MΩ , quilo-ohm, kΩ , miliohm, mΩ e micro-ohm, uΩ.

Para medir a resistência eléctrica utiliza-mos ohmímetros ou ainda os multímetros. A medição da resistência eléctrica de condutores em funcionamente nos circuitos faz-se por um processo indirecto, sendo necessário:

• Medir a intensidade da corrente no circuito onde está instalado o condutor, com um amperímetro;
• Medir a diferença de potencial nos terminais do condutor, com um voltímetro.

Resistência eléctrica = Diferença de Potencial

                                      _________________

                                    Intensidade da corrente

R = U / I (R = Ω ; U = V ; I = A)

Lei de Ohm

A diferença de potencial nos terminais de qualquer condutor metálico filiforme e homogéneo, a temperatura constante, é directamente proporcional à intensidade da corrente que o percorre.
U / I = constante (a temperatura constante)

De que depende a resistência eléctrica dos condutores?

• Do seu comprimento - quanto maior é o comprimento dos condutores maior é a sua resistência;
• Da sua espessura - quanto maior é a espessura dos condutores menor é a sua resistência;
• Da sua composição - prata e cobre são so que conduzem melhor a corrente eléctrica. Cromoníquel e carbono conduzem mal a corrente eléctrica.

Gráfico para um condutor óhmico (linha recta que passa pela origem das cordenadas, o que significa que é directamente proporcional)

Intensidade da corrente

A intensidade da corrente é outra grandeza física que caracteriza a corrente eléctrica. Representa-se pela letra I.

A intensidade da corrente nos condutores metálicos e na grafite relaciona-se com o número de electrões que passa numa secção recta do circuito por unidade de tempo.

O ampere, símbolo A, é a unidade SI de intensidade da corrente. Também são usados os múltiplos: quiloampere, kA ; miliampere, mA e microampere, uA.

Mede-se com aparelhos chamados amperímetros ou com multímetros na posição adequada para medir a intensidade da corrente. São instalados sempre em série.

Nos circuitos em série, a intensidade da corrente tem o mesmo valor em qualquer ponto.

Nos circuitos em paralelo, a intensidade da corrente no ramo principal é igual à soma das intesidades da corrente nas várias ramificações.

amperímetro:

Diferença de Potencial de fontes de energia

A diferença de potencial de uma fonte de energia relaciona-se com a energia que fornece à unidade de carga eléctrica que atravessa o circuito. Quanto maior for a diferença de potencial da fonte de energia de um circuito, mais energia é fornecida às cargas eléctricas do circuito.

A diferença de potencial representa-se por U ou V. É habitual escrever abreviadamente d.d.p. quando nos referimos à diferença de potencial.

A unidade SI desta grandeza é o volt, símbolo V. Também são muito usados os múltiplos quilovolt, kV ; megavolt, MV ; milivolt, mV.

A diferença de potencial mede-se com aparelhos chamados voltímetros. Também pode medir-se com multímetros ligados na posição adequada para a diferença de potencial. Para medir a diferença de potencial nos terminais de um receptor liga-se um voltímetro aos dois terminais sempre em paralelo.

A diferença de potencial nos terminais da associação de pilhas em série é igual à soma das diferenças de potencial nos terminais de cada pilha. 

A diferença de potencial nos terminais de um conjunto de lâmpadas em paralelo é igual à diferença de potencial nos terminais de qualquer uma delas.

Circuitos em série e em paralelo

A instalação de um circuito eléctrico pode fazer-se de duas maneiras: em série ou em paralelo.

Num circuito com duas lâmpadas em série, uma é ligada a seguir à outra, existindo um só caminho para a corrente eléctrica. Verifica-se então que:

• O interruptor comanda todas as lâmpadas;
• Quando se retira uma das lâmpadas, ou se uma delas funde, todas se apagam;
• Quando se aumenta o número de lâmpadas, a luminosidade de cada diminui.

Utiliza-se este tipo de instalação nas lâmpadas das árvores de Natal.

Num circuito com duas lâmpadas em paralelo, cada uma é instalada numa ramificação diferente, existindo, assim, mais do que um caminho para a corrente eléctrica. Verifica-se então que:

• O interruptor instalado no circuito principal comanda todas as lâmpadas, mas, instalado numa das ramificações, comanda apenas uma lâmpada;
• Quando se retira uma das lâmpadas, ou quando uma delas funde, as outras permanecem acessas;
• Quando se aumenta o número de lâmpadas, a luminosidade de cada uma mantém-se.

A instalação deste tipo de circuito é feita nas nossas casas, por exemplo.

Circuito eléctrico

Os aparelhos eléctricos só funcionam quando os ligamos convenientemente a uma fonte de energia eléctrica.

Durante o seu funcionamento, os aparelhos eléctricos recebem energia eléctrica que transformam noutros tipos de energia. Por isso se chamam receptores de energia eléctrica.

Quando se liga convenientemente um receptor a uma fonte de energia eléctrica, diz-se que se estabelece um circuito eléctrico fechado.

Todos os dispositivos têm dois terminais. Nas pilhas, os terminais chamam-se pólos, sendo o pólo positivo assinalado por + e o pólo negativo por - .

Há dispositivos chamados interruptores que permitem ligar e desligar os receptores, estes também têm dois terminais:

• Quando o interruptor está aberto, o circuito está interrompido: a corrente eléctrica está desligada;
• Quando o interruptor está fechado, o circuito não está interrompido: a corrente eléctrica está ligada;

Para ligar entre si os diferentes dispositivos de um circuito usam-se fios de ligação. Por vezes, adaptam-se crocodilos.

Um circuito eléctrico fechado é um caminho para a corrente eléctrica. Os físicos atribuíram à corrente eléctrica um sentido:
Sentido convencional: do polo positivo para o polo negativo
Sentido real: do polo negativo para o polo positivo

(1) circuito eléctrico aberto



(2) circuito eléctrico fechado











Dispositivos eléctricos:

Utilização da electricidade

Regras de segurança na utilização da electricidade:

• NÃO deves ligar muitos aparelhos eléctricos à mesma tomada;
• NÃO deves ligar as fichas das tomadas puxando pelos fios;
• NÃO deves utilizar um aparelho eléctrico como o fio de ligação em amu estado;
• NÃO deves tocar com os dedos ou objectos metálicos nas tomadas eléctricas;
• NÃO deves substituir uma lâmpada fundida ou reparar qualquer aparelho eléctrico ligado à corrente;
• NÃO deves tocar nos interruptores nem ligar aparelhos eléctricos com as mãos molhadas;
• NÃO deves deitar água em ferros de engomar, chaleiras ou cafeteiras eléctricas quando ligadas à corrente;
• NÃO deves em caso algum subir a um poste eléctrico.

Cuidados a ter na instalação de circuitos eléctricos:

• Os fios de ligação devem estar em bom estado de conservação;
• Qualquer instalação eléctrica deve ser feita de acordo com um esquema;
• Só deves ligar a corrente eléctrica depois de te certificares de que tudo está correctamente instalado.

Compostos de carbono

• Álcoois:

O etanol ou álcool etílico é um solvente valioso e matéria-prima de muitas sínteses orgânicas. O etanol pertence a um grupo chamado álcoois.
As moléculas dos álcoois possuem em comum o grupo característico hidroxilo     -OH.

Fórmula de estrutura do etanol

• Cetonas e aldeídos:

A acetona é um liquido incolor, inflamável e de grande interesse industrial. A acetona ou propana pertencem a um grupo de composto que se designa por cetonas. As suas moléculas têm em comum o grupo característico carnonilo , que aparece sempre no meio da cadeia.
Há outro tipo de compostos orgânicos que também possui o grupo carbonilo, mas localizado no extremo da cadeia, ddesignam-se aldeídos.

Fórmula de estrutura da acetona

• Ácidos carboxílicos:

O ácido acético ou ácido etanóico é um composto de carbono muito importante para a indústria. Pertence a um grupo de compostos designado por ácidos carboxílicos. As suas moléculas têm em comum o grupo característico carboxilo.

Fórmula de estrutura do ácido acético

Hidrocarbonetos

 Os hidrocarbonetos são compostos formados por carbono e hidrogénio. Se entre os átomos de carbono existem apenas ligações covalentes simples, chamam-se hidrocarbonetos saturados ou alcanos.

• Alcanos:

O alcano mais simples chama-se metano. Cada molécula de metano tem apenas um átomo de carbono ligado a quatro átomos de hidrogénio: CH4.
Nestas moléculas dos alcanos só existem ligações covalentes simples, por isso, são designados hidrocarbonetos saturados. O nome deles termina sempre em ano.
Encontram-se no gás natural e no petróleo.

O propano e o butano utilizam-se como combustíveis domésticos.

• Alcenos:

Os alcenos são hidrocarbonetos que têm uma ou mais ligações duplas entre os átomos de carbono. O alceno mais simples chama-se eteno, ou vulgarmente, etileno. As suas moléculas têm uma ligação covalente dupla entre dois átomos de carbono. Estão unidos por ligações covalentes duplas. Chamam-se por isso, hidrocarbonetos insaturados. O nome deles termina sempre em eno.
Encontram-se na produção de álcool etílico e outros compostos orgânicos.

As bananas libertam eteno, o que acelera o crescimento de outros frutos, como o kiwi.

• Alcinos:

Os alcinos são hidrocarbonetos que têm uma ou mais ligações triplas entre os átomos de carbono. O alcino mais simples é o etino, vulgarmente chamado acetileno. As suas moléculas têm dois átomos de carbono unidos por uma ligação covalente tripla, também são hidrocarbonetos insaturados. O nome deles acaba sempre em ino.
Encontram-se na produção de ácido acético e outros compostos de carbono.


Hidrocarbonetos de cadeia ciclíca:

Neste conjunto de hidrocarbonetos, os átomos de carbono ligam-se entre si formando anéis - são os hidrocarbonetos de cadeia fechada ou cíclica.
Exemplos:

-benzeno: cadeia cíclica saturada

-naftaleno: cadeia cíclica insaturada

Propriedades das substâncias moleculares, iónicas e metálicas

As propriedades das susbtâncias relacionam-se com o tipo de corpúsculos que as constituem e com a intensidade das forças de coesão dos córpusculos.

• SUBSTÂNCIAS MOLECULARES

Córpusculos constituintes: moléculas

Força de coesão dos córpusculos: fracas

Pontos de fusão e ebulição: baixos

Condutibilidade eléctrica: susbtâncias más condutoras. Soluções aquosas: más condutoras, se as moléculas são apolares ; boas condutoras, se as moléculas são polares.

Outras propriedades: Podem ser sólidas, líquidas e gasosas à temperatura ambiente. As sólidas são: pouco duras e muito quebradiças.

• SUBSTÂNCIAS IÓNICAS:

Córpusculos constituintes: iões positivos e negativos 

Força de coesão dos córpusculos:fortes

Pontos de fusão e ebulição: elevados

sólidas à temperatura ambiente. Não deformáveis, duras e quebradiças.

Condutibilidade eléctrica: quando sólidas são más condutoras. Fundidas ou em solução aquosa, são boas condutoras.

Outras propriedades:

• SUBSTÂNCIAS METÁLICAS:

Córpusculos constituintes: iões positivos e electrões livres

Força de coesão dos córpusculos: fortes

Pontos de fusão e ebulição: variáveis

Condutibilidade eléctrica: boas condutoras.

Outras propriedades: sólidas exepto mercúrio, gálio, césio e frâncio que são liquídas. Maleáveis, dúcteis, duras e não quebradiças.

• DIAMANTE E GRAFITE:

Córpusculos constituintes: átomos que formam uma estrutura gigante 

Força de coesão dos córpusculos: muito fortes

Pontos de fusão e ebulição: muito elevados

Condutibilidade eléctrica: diamante: mau condutor. Grafite: boa condutora.

Outras propriedades: amas sólidas e não deformáveis. Diamante: muito duro. Grafite: mole e quebradiça.

Estrutura do diamante:

 

Ligações químicas

 A ligação entre os átomos nas moléculas faz-se por compartilha de electrões. Quando os átomos compartilham electrões, ficam com o número máximo de electrões de valência tornando-se assim mais estáveis.
Existem três tipos de ligações:

1. Ligação covalente: Compartilha de electrões entre átomos de elementos com tendência para captar electrões.
2. Ligação iónica: Atracção entre iões positivos e negativos. Os iões resultam da transferência de electrões de átomos com tendência a libertar electrões para átomos com tendência a captá-los.
3. Ligação metálica: Atracção entre iões positivos e electrões livres.

• Hídrogénio - ligação covalente
• Metais - ligação metálica
• Metais e Não Metais - ligação iónica
• Não Metais - ligação covalente
• Gases Nobres - não formam ligação