C2 9ano prof_2bim_ciencias

– I

FÍSICA

AULA 11LUZ: FONTES, FEIXES E FATOS

Objetivos:• Caracterizar a luz.• Definir fontes de luz.• Entender a propagação retilínea da luz.• Conhecer os fenômenos relacionados à

luz.

AULA 12ESPELHOS PLANOS

Objetivos:• Caracterizar espelhos planos.• Entender a formação da imagem no

espelho plano.• Diferenciar raio incidente de raio

refletido.

AULA 13ESPELHOS CURVOS

Objetivos:• Diferenciar espelhos convexos de

espelhos côncavos.• Diferenciar imagem real de imagem

virtual.• Conhecer as aplicações dos espelhos

curvos.

AULA 14REFRAÇÃO DA LUZ

Objetivos:• Conhecer os fenômenos relacionados à

refração da luz.• Entender o conceito de refração da luz.• Entender a velocidade da luz nos dife -

rentes meios de propagação.

AULAS 15 e 16CARGAS ELÉTRICAS• Conceituar carga elétrica.• Conhecer a eletrização dos corpos.• Entender corrente elétrica.

AULAS 17 e 18CIRCUITO SIMPLES E TENSÃOELÉTRICA• Entender o conceito de tensão elétrica.• Conhecer os componentes do circuito

elétrico.• Entender a associação de pilhas.

AULAS 19 e 20RESISTÊNCIA ELÉTRICA E ASSO -CIAÇÃORESISTÊNCIA ELÉTRICA EM SÉ -RIE E PARALELO• Caracterizar resistência elétrica.• Diferenciar associação de resistores em

série de associação de resistores emparalelo.

• Conhecer as aplicações práticas deresistores.

QUÍMICA

AULA 7ESTRUTURA ATÔMICA

• Conhecer os componentes fundamen -tais do átomo.

• Caracterizar cargas elétricas.

AULA 8ISÓTOPOS, ISÓBAROS E ISÓTO -NOS

Objetivos:• Caracterizar e diferenciar átomos,

isótopos, isóbaros e isótonos.

AULA 9ESTUDO DA ELETROSFERA

Objetivos:• Caracterizar níveis energéticos.

AULA 10DISTRIBUIÇÃO OU CONFIGURA -ÇÃO ELETRÔNICA

Objetivos:• Compreender a distribuição eletrônica

pelo método de tentativas.• Conhecer a estrutura da tabela periódica.

AULA 11LIGAÇÕES QUÍMICAS

Objetivos:• Compreender ligação iônica.• Caracterizar cátions e ânions.

AULA 12LIGAÇÃO COVALENTE

Objetivos:• Caracterizar ligação covalente.• Diferenciar ligação covalente de liga -

ção iônica.

Orientação para o Professor – Ciências – 9.° ano – 2.° Bimestre

C2_9oA_CIENCIAS_PROF_2010 24/02/10 09:25 Página I

II –

A REFRAÇÃO E REFLEXÃO TOTAL DA LUZ NUMA CUBA RETANGULARO fenômeno da reflexão total se dá quando a luz proveniente de um meio mais refringente incide num outro meio menos refringente, porexemplo, da água para o ar. Esse fenômeno pode ser verificado num aquário retangular de vidro contendo água e um laser pointer, fazendocom que a luz incida de baixo para cima, ou seja, da água para o ar, comomostra a figura ao lado: O ensaio é realizado em um aquário de laser 20 cm x 8 cm x 10 cm (altura),feito com pointer vidro de 3 mm de espessura. Para melhor visualizar o “raio” de “luz, adiciona-se uma ou duas pitadas deleite em pó na água e escurece-se o ambiente.A superfície de separação água-ar funciona como um espelho (reflexão total)para determinados ângulos de incidência. Colocando-se uma camada de 1 cmde óleo em cima da água, observa-se que na superfície de separação água-óleonão ocorre mais a reflexão total, pois o óleo é mais refringente que a água.Porém, na superfície de separação óleo-ar, volta-se a observar a reflexão total,por ser o ar menos refringente que o óleo.

“CURVANDO” A LUZ POR MEIO DA REFRAÇÃO

EXPLICANDO AS MIRAGENSUm exemplo de fenômeno, no qual a luz se curva por meio da refração,é o das miragens no deserto ou a ilusão de poças d’água no asfalto emdias quentes.O ar em contato com o solo/asfalto encontra-se mais quente (e, por isso,menos refringente) que o das camadas superiores. Os raios luminososque partem de um objeto (na figura, a seta) a uma certa distância, emdireção ao solo, passam por camadas de ar cada vez menos refringentes(mais quentes) e se afastam da normal aos respectivos pontos deincidências, subindo em direção ao meio mais refringente, conforme ailustração. Assim, o observador vê uma imagem especular do objeto,dando a impressão de que há poças d’água no solo.

(Catálogo de demonstrações, v. II, Instituto de Física da Universidade de São Paulo.)

SUGESTÃO DE ATIVIDADE PRÁTICA PARA O 2º BIMESTRE

C2_9oA_CIENCIAS_PROF_2010 24/02/10 09:25 Página II

CC êê nn iiii ssAAcc

C2_9oA_CIENCIAS_PROF_2010 24/02/10 09:25 Página III

C2_9oA_CIENCIAS_PROF_2010 24/02/10 09:25 Página IV

– 1

Aula

11 Luz: fontes, feixes e fatosData: _____/_____/_____

1. FontesQuase todas as coisas podem emitir luz. Algumas

você pode ver porque emitem a luz que elas própriasproduzem — o Sol, por exemplo. Outras você pode verporque a luz do dia ou de outra fonte é retrans mitida porelas. Elas refletem luz para seus olhos — como estecaderno, por exemplo.

O Sol, uma vela acesa, uma lâmpada acesa são

de luz — elas convertem algum tipode energia em energia luminosa. Os demais objetos, as

de luz, não são luminosos, e similuminados — eles refletem parte da luz que recebem.

2. Raios e feixes de luzNos diagramas, são representados por

linhas dotadas de setas. Eles mostram o caminho seguidopela luz.

Um é constituído por vários raios deluz desenhados um ao lado do outro.

3. Alguns fatos a respeito da luz

Esta calculadora não precisa de pilhas oubaterias para funcionar.Basta que ela receba luz solar ou mesmo aluz de uma lâmpada comum.As células fotoelétricas instaladas na partesuperior do aparelho conver tem a energialuminosa em ener gia elétrica.

As ondas de luz viajam muito rápido — cerca de300 000 qui lômetros por segundo.

Se isso não fosse verdade, não po de ríamos ver o Sole as estre las.

Essa demonstração usando feixes de laser mostrabem a propriedade.

Você só pode ver o caminho dos feixes porque as par -tículas em suspensão no ar refletem a luz do laser que ba -te nelas.

Lance uma pedra em umalagoa e você logo veráon du lações se espalharempela superfície da água.

A propagação da luz ocorre do mesmo modo, mas asondulações são minúsculas vibrações elétricas e mag -néticas. A luz se propaga por ondas eletromagnéticas.

A luz é um tipo especial de onda.

Sim. A luz será vista so -mente quando os doisori fícios, o olho e o focolu minoso estiverem emli nha reta, fato que evi -dencia a propagação re -ti lí nea da luz.

É possível enxergar aluz proveniente da fonteatra vés destes discos?

A luz se propaga em linha reta.

A luz pode atravessar o espaço vazio.

A luz transporta energia

feixe de luz

raios de luz

fontes secundárias

fontes primárias

C2_9oA_CIENCIAS_PROF_2010 24/02/10 09:25 Página 1

As ondulações na lagoa precisam da água para existire se propagar, as ondas de luz não.

4. HologramaO quadrinho visto em muitos cartões de crédito é

chamado de holograma. Parece tridimensional. Suas cores mudam conforme

você o olha de diferentes ângulos. A imagem é de fato umpadrão de ondas de luz que se refletem na superfície docartão.

O holograma é usado no cartão para tornar difícil suafalsificação.

5. LaserFontes laser emitem um intenso feixe de luz. O feixe

é extremamente estreito.

Ele apresenta uma única cor. Cirurgiões usam laserem operações delicadas em olhos e nervos, por exemplo.O estreito fei xe de raios laser permite uma grande con -cen tração de calor, su ficiente para cauterizar, com pre -cisão, vasos e tecidos da ni ficados.

O laser é usado em reprodutores de som e imagemem discos compactos (CDs). Tais discos armazenam in -for mações (sons e imagens) de forma codificada.

Eles não têm sulcos (como os discos mais antigos) pa -ra serem seguidos por agulhas. Em vez disso, um feixe dela ser muito estreito percorre milhares de covas minús culasna superfície do disco. Um detector capta o feixe refletido,e a luz “pulsante“ (modulada) é convertida em som.

Em muitos supermercados, o preço de cada ar tigo é“lido” ao se passar um feixe de raios laser sobre seu códi -go de barra.

Um detector capta ofeixe refletido. A luz“pulsante” é convertida emsinais elétricos para a caixaregistradora.

HolografiaNos idos de 1940, o físico Denis Gabor teve uma

ideia que nos conduziria para um enorme avanço na tec -nologia das imagens — a holografia. Gabor estava de -senvolvendo um projeto cujo intuito era melhorar a qua -lidade da amplificação do microscópio eletrônico. Em1948, ele sugeriu usar um tipo de imagem chamado holo -grama. Seria registrada em filme mediante um par de fei -xes coerentes de elétrons e depois reconstruída a partir deluz visível, a qual, em razão de seu grande comprimentode onda (em comparação ao elétron), produziria umaima gem muito aumentada e tridimensional.

Gabor efetuou demonstrações de holografias planasusan do fonte de luz comum (as que existiam no mo -mento), embora sabendo que não eram as ideais. O queele precisava era de uma fonte de luz verdadeiramentecoe rente, algo que não existiria até que os primeiroslasers fossem desenvolvidos, nos anos 60.

A invenção da holografia por Gabor foi, a partir deen tão, usada nas ciências, na indústria e nas belas-artes.Ga bor recebeu o Prêmio Nobel de Física em 1971. Suaapli cação básica, para a qual havia sido inventado — mi -croscópio eletrônico holográfico —, tornou-se então umarealidade.

Um holograma é uma técnica fotográfica de gravação(e posterior reprodução) usando um padrão de inter fe -rência entre o feixe de onda de luz refletida pelo objeto eoutro feixe de onda luminosa usada como referência. Aimagem holográfica é reconstituída, iluminando o filmecom um feixe de luz (o mesmo usado como referên cia),criando assim o feixe de onda que foi refletido pelo ob jeto.

L E I T U R A

2 –


Para o espectador, aparece uma imagem tridimen sio -nal nítida e convincente. (Desde que a luz de laser usa daem holografia seja monocromática, um típico holo gra maapresenta uma só cor e é indistinguível do objeto real.)

Nesse holograma da ilustração (já apresentado emuma das Feiras de Ciências do Objetivo Júnior – SP), umVolkswagen é projetado dentro de um tubo cilíndrico.

Muitos hologramas, dos mais variados tipos, são usa -dos (alguns apenas para efeitos estéticos e decorativos)

em diversas modalidades. O holograma dos cartões decrédito é um exemplo disso.

A holografia também é usada na indústria, para ins -pecionar a ocorrência de defeitos nas peças produ zi das,as sim como na microscopia convencional. Continua emestudo seu uso em sistemas de memórias holográficaspara computadores, filmes holográficos e televisão tridi -mensional. Nascida há apenas cerca de 30 anos, a holo -grafia encontrará muitas aplicações no futuro.

– 3

(ou corpos luminosos): aquelas que emitem luz própria. Nestes corpos, alguma modali dade deenergia está sendo convertida em energia lu minosa. São exemplos: o Sol, a lâmpada incandescente ace sa, a lâmpadafluorescente acesa, a vela acesa etc.

As fontes primárias podem ser de dois tipos:(a) incandescentes: que emitem luz por estarem a temperaturas elevadas (superiores a 500ºC). São exem plos: o Sol,

as lâmpadas de filamento, uma barra de ferro incandescente etc.(b) luminescentes: que emitem luz a temperaturas baixas. São subdivididas em: fluorescentes: as que emitem luz somente enquanto perdura a ação do agente físico excitador do fenômeno da

luminescência. São exemplos típicos as lâmpadas fluo res centes e os tubos de gás néon, que só emitem luz enquanto háa excitação provocada pela corrente elétrica que os atravessa.

fosforescentes: as que continuam a emitir luz, ainda por algum tempo, mesmo depois de cessada a ação do agentefísico excitador da luminescência. São exemplos típicos as tintas fosforescentes (usadas em interruptores de luz), quesão capazes de emitir luz em ambientes es curos, graças ao armazenamento de energia química nos momentos em quesão excitadas e, posteriormente, devolvem-na sob a forma de energia luminosa.

(ou corpos iluminados): aquelas que retransmitem a luz recebida de outros corpos. Corres -pondem quase à totalidade das coisas que vemos, por estarem iluminadas por outras fontes de luz. As paredes, o lápis,as carteiras, as pessoas, os animais, as plantas, a Lua são corpos iluminados; todos eles retransmitem parte da luz querecebem para nossos olhos.

Resumindo:

é um conceito geométrico; nada mais é que uma linha (reta ou curva) orientada, ao longo da qualse imagina que a luz se propague. Se a linha orien tada é reta, ela informa a direção e o sentido em que se dá a propagaçãoda luz.

é um conjunto de raios de luz. Ele pode ser classificado em:(a) feixe cilíndrico – formado por raios de luz paralelos entre si. (b) feixe cônico – formado por raios de luz, não paralelos e que apresentam um único ponto comum.

O feixe cônico de luz pode ser: convergente (formado por raios de luz que convergem para um único ponto) oudiver gente (formado por raios de luz que divergem a partir de um único ponto).

Feixe de luz:

Fontes primárias

Raio de luz:

incandescenteI – Primária (quentes)

(corpos luminosos) { fluorescenteluminescente {(frias)

fosforescente

II – Secundária(corpos iluminados)

Fontes secundárias

H I P E R T E X T O


4 –

Exercícios da aula1. Dos itens abaixo, qual emite luz própria?

a) página de um livrob) o Solc) um semáforo Prof.:Sol → fonte primária incandescente.

2. Cite três usos do laser. Prof.:“Leitura” de código de barra em supermercados; utilizaçãoem cirurgias; “leitura” de CDs.

3. Ana não aceitou a ideia de que a luz é uma for -ma de energia. Ela quer evidências para poder aceitar isso. Oque você pode sugerir? Prof.: Células fotoelétricas convertem energia luminosa emenergia elétrica.

4. Qual é a velocidade da luz no espaço vazio?Prof.:C = 300000km/s

5. O que são e como se classificam as fontes deluz?Prof.: Fontes de luz são corpos que irradiam luz. Classificam-seem fontes primárias e secundárias. As primárias são oscorpos luminosos (que conver tem algum tipo de energia emenergia luminosa) e as secundárias são os corpos iluminados(que rece bem luz de outras fontes e a retransmitem). As pri -má rias podem se subdividir em incandescentes e lu mi -nescentes.

6. Classifique as seguintes fontes de luz:a) os metais quando fortemente aquecidos.Prof.: São fontes primárias, incandescentes, irra diando luz ecalor.

b) os olhos dos gatos.

Prof.: Fonte secundária; o olho do gato recebe luz de algumafonte e a retransmite. Olho de gato não é lanterna!

c) a chama da combustão da lenha.

Prof.: Fonte primária incandescente; irradia luz e calor,consumindo o combustível (madeira).

d) planetas e satélites do sistema solar.

Prof.: Fontes secundárias; recebem a luz do Sol e aretransmitem. Para o caso de corpos esféricos (ou quase),essa luz retransmitida denomina-se albedo. O albedo da Lua,a luz prateada que torna as noites claras, é simplesmente aluz solar refle tida na face convexa da Lua. O planeta Vênusre fle te a luz solar tão intensamente que é tomado co moestrela: “Estrela-d’alva”, visível ao ama nhe cer; “EstrelaVésper”, ao entardecer.

Para saber mais sobre o assunto, acesse o PORTAL

OBJETIVO (www.portal.objetivo.br) e, em “localizar”,digite CIEN9F201

No Portal Objetivo

1. Bons e maus refletoresUma porta não é tão lisa quanto um . Ela di -

fun de luz em muitas direções. Luz difusa, emitida porcor pos com superfícies ásperas, não produz imagens.

Espelhos refletem luz de modo bastante regular, emdireções privilegiadas. Essa reflexão regular é o que pos -sibilita a produção de imagens.

Portas, paredes, pessoas, mesas etc. são corpos difu -so res de luz. Espelhos são bons refletores de luz.

2. Leis da reflexãoQuando um raio de luz é refletido por um espelho,

ele obedece a duas regras simples:

1. O ângulo de reflexão é igual ao ângulo de inci -dência.

espelho

Aula

12 Espelhos planosData: _____/_____/_____


– 5

O raio é refletido pelo espelho com o mesmo ângulosob o qual chega.

Você pode desenhar os três em um pedaço pla no depapel.

Essas são as denominadas .

Um feixe estreito de luz é refletido por um espelhopla no.

Vejamos alguns termos usados para descrever ofenô meno da reflexão da luz.

O ponto onde o raio incidente bate no espelho cha -ma-se ponto de incidência; a normal é a reta que passapor esse ponto e é perpendicular ao espelho.

3. Imagem produzida pelo espelho plano

Poderíamos ter desenhado milhares de raios vindosda luminária. Mas, para simplificar, são mos trados ape -nas dois.

Os raios são refletidos pelo espelho e incidem noolho. Eles parecem vir de uma posição atrás do espelho.Lá é onde você verá uma imagem da luminária.

Os raios de luz não partem da imagem de fato. Elesapenas parecem vir dela. Esse tipo de imagem é chamadode imagem virtual. Ela não pode ser projetada em umatela.

4. Mais regrasQuando um objeto luminoso (ou iluminado) é posto

na frente de um espelho plano, sua imagem

é do mesmo tamanho que o objeto, está à mesma distância do espelho, toma uma posição simétricae é invertida lateralmente — esquerda torna-se di -

reita e direita torna-se esquerda.

A regra da permite-nos construir rapida -mente a imagem de um objeto, obtendo-se alguns pontossi métricos desse objeto, em relação ao es pelho. Veja ailus tra ção.

O polígono A’B’C’D’ é a imagem do polígonoABCD, em relação ao espelho plano EP.

O que fizemos foi:a) construir retas perpendiculares ao espelho,

passando pelos pontos A, B, C e D;b) transferir as distâncias desses pontos ao espe lho,

para trás do espelho, obtendo-se os pontos imagens A’,B’, C’ e D’;

c) unir os pontos A’, B’, C’ e D’, obtendo o polígono-imagem.

Os pontos-imagem são simétricos dos pontos-objetoem relação ao espelho plano.

simetria

Leis da Reflexão

2. O raio que bate no espelho, o raio refletido e anor mal pertencem todos a um mesmo plano.


6 –

5. Sistemas com espelhos planosCom dois ou mais espelhos planos, podemos obter

sistemas bastante interessantes. Nos palácios dos espe -lhos, nas exposições e em alguns shopping centers, sãocomuns os sistemas onde se podem obter várias imagensde um mesmo objeto. Os caleidoscópios e modelos deperis cópios são exemplos de tais sistemas.

sistema óptico em que predomina ofenômeno da reflexão regular da luz. Sua superfície ébem polida. A superfície refletora pode ser plana

(espelhos planos) ou curva (como nos espelhos esféricos,cilíndricos e parabólicos).

conjunto de leis (duas) queregem o fenômeno da reflexão para cada raio de luz.Essas leis são obedecidas por: luz visível, ondas de água,raios infravermelhos, som, micro-ondas, raios X, ondasde rádio (radiodifusão), raios gama e bolas de bilhar.

propriedade geométrica de dois pontosem relação a uma reta dada, de modo que: a) os doispontos devem pertencer a uma mesma reta perpendicularà reta dada; b) eles devem estar um de cada lado da retadada; c) ambos devem estar à mesma distância dessareta.

H I P E R T E X T O Simetria:

Leis da reflexão:

Espelho:

Exercícios da aula1. Utilize a seguinte ilustração. Na frente do espe -

lho plano, temos o bulbo de uma lâmpada e oglobo ocular de um observador.

Obtenha a posição da imagem do bulbo da lâm -pada e desenhe dois raios que partam do bulbo,re flitam-se no espelho e atinjam o olho.

Prof.: Obtenção e construção dos raios:

Basta desenhar o bulbo simétrico.

Trace duas linhas, da imagem para o olho; de onde elascruzam o espelho, leve duas linhas para o bul bo objeto.Oriente a luz do bulbo para o espelho e dele pa ra o olho.

2. Bete está a 5 metros na frente de um espelhoplano. a) A que distância Bete está de sua imagem?

Prof.: Objeto e imagem distam 10 metros um do outro.

Bete caminha 2 metros em direção do espelho.

b) Agora, a que distância ela está de sua ima -gem?

Prof.: Objeto e imagem distam 6 metros um do ou tro.

3. Uma firma, para fazer propaganda de seu pro -duto, escreve nos para-choques dos carros desua frota a palavra CEBOLA. Essa palavra é es -crita como alguém a vê no espelho, de modoque os motoristas que olham para seus es pe -lhos retrovisores veem a palavra correta.Como essa palavra CEBOLA é desenhada nospara-choques?

Prof.: Na sala de aula, sempre há alguém com um espelhoplano na bolsa. Escreva a palavra “cebola” no quadro-negroe mostre, pelo espelho, como ela deve ser escrita. Outro modoé escrever a palavra “cebola” numa folha de papel fino eolhar por transparência pela face oposta.



No Portal Objetivo


– 7

1. Imagens em colheres

Uma mesma colher, bem polida,po derá formar imagens bem di fe -ren tes.

Tudo vai depender da distân ciado objeto até a colher.

Vamos tentar ver isso?

1) Coloque o dedo polegar próxi -mo a uma das faces de umacolher e observe como fica aimagem que se forma.

2) Gradativamente, vá afastandoo dedo da colher, sempre obser -vando a imagem formada.

3) Repita o procedimento com aou tra face da colher.

2. Espelhos côncavosOs espelhos côncavos são encurvados (abaulados) para dentro. Na ilustração

ao lado, o desenho à esquerda é a repre sentação do espelho côncavo numa folhade papel. Ela é muito útil para o traçado e discussão a respeito das

.Eles podem formar dois tipos de imagem:Se os raios de luz são provenientes de um objeto que está próximo ao

espelho, a imagem é direita e ampliada. É uma imagem virtual, do mesmo tipo daquela forma da por um espelho

plano.

Maior, direita e virtual

Se os raios de luz são provenientes de um objeto bastante distante do espelho, após a reflexão, eles convergem(juntam-se) para um foco.

Eles convergem (vãose aproximando um dooutro) para formar umapequena imagem invertida(de cabeça pa ra baixo) quepode ser projetada emuma tela (ante paro).

Este tipo de imagem é chamado de imagem real.

Os raios de luz, efetivamente, encontram-se para for má-la. Em outraspalavras, as imagens reais são pro du zidas pelo cruzamento efetivo de raios de luz.

Raios de luz vindos de objetos muito distantes são quase paralelos um ao

outro. Como exemplo disso, temos os raios de e das estrelas.

Um espelho côncavo reflete os raios paralelos inci dentes para um foco. Esseponto, como o da ilustração acima, é denominado foco principal.

A distância do espelho até esse foco principal é cha mada de distância focal. Espelhos muito encurvados têm pequenas distâncias focais.

luz do Sol

características da imagem

Aula

13 Espelhos curvosData: _____/_____/_____


Espelho de grande é um espelho poucoabaulado, sua distância focal é grande.

3. Espelho convexoEspelhos convexos são abaulados para fora. Eles

fornecem um só tipo de imagem. Sempre é menor que oobjeto, direita e virtual.

Menor, direita e virtual.

4. Usando as curvaturasLuz não é a única coisa que pode ser refletida por

uma superfície encurvada. Refletores encurvadostambém são usados para som, calor irradiado, radar,sinais de televisão (antenas parabólicas) etc.

Refletores côncavos Um espelho côncavo de grande curvatura (grande

distância focal) é muito utilizado como espelho de tou ca -dor (maquiagem, barba etc.) porque, nessa situação, for -nece imagem direita e muito ampliada.

Os animais tam -bém se servem dosreceptores encur va -dos.

Não se trata de simples decoração. As orelhas cônca -vas são adequadas para a função de enfocar sons distan tes.

Pulsos de radar de aeronaves muito distantes da Terrasão enfocados por esse enorme refletor côncavo.

Refletores convexos Espelhos convexos fornecem uma visão bem ampla.

Eles são usados como espelhos de autos, saída de gara -gens e como espelhos de segurança (vigia) em supermer -cados.

A luz do SolAlguns manuais citam que a luz proveniente de

objetos luminosos distantes é constituída de raios quaseparalelos e, quanto mais distante estiver o objeto, maisparalelos chegarão a nós seus raios de luz. Nada temospara discordar. Mas continuam assim: “desde que o Sol émuito distante, sua luz chega até nós com raiosperfeitamente paralelos”. Isto é incorreto — luz solarNÃO é nenhuma luz de raios paralelos!

O Sol, apesar de sua distância à Terra, não é fontepuntiforme de luz, ele é muito grande para isso!

Se a luz proveniente do Sol fosse constituída de raiosperfeitamente paralelos, efeitos interessantes acontece -riam:

a) o Sol, para nós, se pareceria um ponto muitoluminoso, como uma estrela intensamente luminosa oucomo um arco de uma solda elétrica (arco voltaico);

b) às sombras no chão faltariam as penumbras eteriam contornos perfeitamente nítidos;

c) a noite cairia instantaneamente, assim que o pontoluminoso se escondesse abaixo do horizonte (não haveriao crepúsculo do entardecer);

d) durante o dia, as variações da densidade do arcausariam no solo padrões de interferência de luz, seme -lhantes àqueles que observamos no fundo de uma piscinaem cuja superfície correm pequenas ondas de água;

e) aos eclipses solares e lunares faltariam as penum -bras;

f) uma lente convexa (lente convergente) de grandediâmetro concentraria a luz em um único ponto ex -tremamente quente, e não num pequeno disco luminoso

curvatura

8 –


(a imagem do Sol) — os aparelhos para projetarem oseclip ses do Sol nos anteparos seriam um fracasso!;

g) uma pequena lente côncava (lente divergente)colocada perto do foco da grande lente convexa poderiaser usada para produzir um intenso (e perigoso) feixe deluz paralela.

Nada disso acontece com nosso atual feixe de luzproveniente do Sol.

Texto parcial extraído do original do Prof. LuizFerraz Netto, “Corrigindo Velhos Chavões”, publicado no

site da Editora Moderna – Sala dos Professores<www.moderna.com.br>.

propriedades dasimagens formadas por sistemas ópticos. São três ascaracterísticas:

tamanho — comparação entre as dimensões daimagem e do objeto, podendo ser: maior, menor e igual;

orientação — informa-nos se a imagem é direita(tem a mesma orientação do objeto) ou invertida (decabeça para baixo em relação ao objeto);

tipo (ou natureza) — informa-nos se a imagem é real(obtida pela intersecção efetiva de raios de luz e, comotal, pode ser projetada em um anteparo), virtual (obtidapor intersecção de prolongamentos de raios de luz e

dizemos que a imagem se forma atrás do espelho) eimprópria (imagem que se forma no infinito, emconsequência de raios refletidos paralelos entre si).

raios de luz provenientes do Sol. Nãosão paralelos entre si, ainda que formem feixes de poucacon vergência. Se esses raios fossem perfeitamenteparalelos, teríamos, na Terra, acentuados efeitos,conforme destacamos em Leitura Recomendada.

é uma propriedade geométrica dascurvas numa determinada e pequena região. Seindicarmos por C a cur va tura e por R o raio dacircunferência que melhor se adaptam a essa pequenaregião curva, teremos a seguinte relação: C = 1/R .Curvatura é o inverso do raio. Assim sendo, espelhos depequena curvatura terão raio grande e vice-versa. Em nos -so texto, estaremos tratando da curvatura dos espelhos emtermos de abertura, e não no sentido matemático. Dessaforma, espelhos de grande curvatura (abertura) terão granderaio, o que equivale a dizer grande distância focal e vice-ver sa.

H I P E R T E X T O

Curvatura:

Luz do Sol:

Características da imagem:

– 9

1. Qual tipo de espelho: a) pode fornecer uma imagem ampliada? b) sempre fornece uma imagem direita e menor

que o objeto? c) pode dar uma imagem real em uma tela? Prof.:a) Espelho côncavo.b) Espelho convexo.c) Espelho côncavo.

2. Complete a tabela abaixo, indicando que tipo deespelho você escolheria para desempenhar ca -da tarefa.

3. Esse lampião portátil, a gás, é muito usado porcampistas.

a) Que tipo de refletor ele tem? b) Por que tem um refletor? c) Onde se localiza o foco principal desse refle -

tor?

Prof.:a) Apresenta refletor côncavo.b) O refletor concentra toda a luz emitida num só feixe quase

paralelo (na prática, pouco diver gen te).c) O foco principal está sobre a camisa incan descente do

lampião. O feixe emitido não pode ser perfeitamenteparalelo, porque a camisa não é fonte puntiforme de luz,mas fonte exten sa.

UsoTipo de espelho

Razão daescolha

Espelho desegurança emlojas e super-

mercados

convexoamplia o campo de

observação

Espelho paramaquiagem

côncavodá imagem

ampliada paraobjetos próximos

Refletor delanterna

côncavocom a lâmpada nofoco, emite feixe quase paralelo

Exercícios da aula



No Portal Objetivo

C2_9oA_CIENCIAS_PROF_2011_Tony 17/12/10 10:25 Página 9

4. Represente, nos quadros a seguir, um espelho pla no, um côncavo e um convexo.

10 –

1. Mudando de direçãoEste corte no dedo não dói nada!

Olhando um pouco de lado através desse bloco devidro, você verá parte de seu dedo ser cortada. Pelomenos é o que parece acontecer. De fato, foram os raiosde luz que se deslocaram, não seu dedo.

Isso é justamente o que acontece quando um raio deluz atravessa um bloco retangular de vidro. Observe otrajeto desse estreito feixe de luz:

O raio incidente (que vem por cima, à esquerda) é“desviado” ou refratado ao entrar no bloco. Veja que eleserá novamente desviado ao sair do bloco. Repare que adireção do raio que sai do bloco é a mesma do raioincidente (ambos são paralelos).

O que o bloco fez foi efetuar dois desvios na direçãode propagação do raio de luz. Desse modo, o raio que saifi ca deslocado, lateralmente, em relação ao raio quechega.

Há uma única situação na qual o raio de luz podeatravessar um bloco retangular de vidro sem sofrer qual -quer desvio — isso ocorre quando a luz incide per pen -dicularmente na face do bloco (o raio incidente faz 90°com a superfície do bloco). É a denominada incidêncianormal.

Com exclusão dessa incidência normal, toda vez queum raio de luz vindo do ar entra no vidro, na água ou em

Um bloco de vidro retangular efetua um desloca -mento lateral num raio de luz. A causa é o fenô me -no da refração da luz.

Aula

14 Refração da luzData: _____/_____/_____


qualquer outro , ele se desvia desua direção original e toma outra direção, aproximando-seda normal. Em outras palavras, o ângulo de refração émenor que o ângulo de inci dência.

Quando a luz abandona um material transparente eretorna ao ar, ela também se desvia, desta vez seafastando da normal.

2. Mais fundo do que aparentaDa borda de uma piscina você olha para o fundo e

tem a sensação de que não é tão profundo. Realmente,olhando através da água, nunca teremos a visão da pro -fundidade real por causa do fenômeno da refração.

Como acontece?Os raios de luz provenientes da pedra refratam-se ao

atingirem a superfície livre da água — e afastam-se danor mal. Olhando de cima, os raios de luz parecem vir deum ponto não tão profundo — o “objeto” é visto um pou -co acima de onde realmente está. Na verdade, não esta -mos “vendo o objeto”, e sim sua imagem virtual.

A imagem da pedra, na ilustração acima, é vista maispróxima da superfície do que a pedra-objeto.

Por causa dessa aproximação aparente, as coisas queestão dentro d’água parecem ser um pouco maiores doque realmente são. Cientistas e arqueólogos que traba -lham com a vida submarina ou naufrágios podem, facil -mente, superestimar os tamanhos de seus achados.

3. As cores De onde vem a luz colorida? Será que a refração da

luz tem algo a ver com isso?

Quando um feixe estreito de luz branca passa por umprisma, o feixe divide-se em todas as cores do arco-íris.Branco não é uma cor individual, e sim uma mistura decores. As cores que formam o branco entram no prismatodas juntas, mas são refratadas (desviadas) pelo vidroem ângulos diferentes. O efeito é chamado dispersão.

O conjunto das cores visíveis é chamado espectrovisível da luz. A maioria das pessoas pensa que pode verapenas seis cores no espectro (ou no arco-íris):

Isso não é correto. Na realidade, há uma mudançacontínua do princípio (vermelho) ao fim (violeta).

A composição de cores, usando-se luz, não dá o mes -mo resultado da composição de cores usando-se tin tas: oque se vê na tela de um computador não tem a mesmacor que sai no papel impresso. Veja Leitura Recomen -dada.

4. Por que ocorre desvio da luz?Vamos ver uma analogia mecânica.

Quando um carro de passeio sai do asfalto e entra emângulo numa região arenosa, uma roda dianteira atinge aareia antes da outra. A roda que entrou na areia diminuisua velocidade, enquanto a outra, ainda no asfalto, não. O

vermelho, laranja, amarelo, verde, azul e violeta

material transparente

– 11


resultado disso é o desvio do trajeto do carro para o ladoda roda que primeiro toca a areia. Ao passar do asfaltopara a areia o carro “refrata”.

Luz não é sólida como um carro, mas também tem

sua velocidade reduzida pelo por ondepassa. Por isso, também sofre desvio. E tanto maisdesviará, quanto maior for a redução em sua velocidade.

Observe os desvios produzidos pela água e pelovidro:

No ar, a luz viaja a aproximadamente 300 000 km/s.Vejamos sua velocidade em outros materiais:

Nota: Essas velocidades dependem ligeiramente dacor da onda de luz.

vide meios materiais.

ou meiosópticos, são aqueles queafetam alguma pro prie daderelativa à luz. Um critériopara diferenciar os váriosmeios pode ser a propa ga -ção da luz:

meio transparente —permite a passagem da luz,segundo trajetos bem defi -nidos, previsíveis e compouca perda de energiatransportada pela ondaluminosa. São exemplos: oar, finas camadas de água,finas camadas de vidro etc.Olhando-se através dessemeio, vê-se, com nitidez, aforma da fonte de luz.

meio translúcido — permite a passagem da luz,mas os trajetos são imprevisíveis e há uma acentuadaperda de energia luminosa (a luz converte-se em outramodalidade de energia). São exemplos: o vidro fosco,espessas camadas de água etc. Não permite a visão nítidada fonte de luz.

meio opaco — impede a passagem da luz. Sãoexemplos: a madeira, a parede, a chapa de ferro etc.

Nota: Um meio transparente (como uma simples placa devidro) pode tornar-se translúcido com o aumentode sua espessura (20 placas de vidro uma atrás daoutra) ou ainda opaco (50 placas de vidroempilhadas).

Meios materiais

Material transparente:

Material Velocidade da luz

Água 225 000 km/s

Vidro 201000 km/s

Acrílico 197000 km/s

Diamante 124 000 km/s

meio material

12 –

H I P E R T E X T O

Exercícios da aula1. Nos diagramas abaixo, indique o caminho

seguido pela luz ao atravessar os blocos devidro.

Prof.: Eis os traçados. No primeiro, a luz penetra, desvia-se,aproximando-se da normal. No segun do, não ocorre desviopor tratar-se de uma inci dên cia normal.


2. Observe a segunda ilustração da aula 14.Repa re que no topo do bloco de vidro, além doraio incidente, há um segundo raio à sua direita.Que raio é esse? De onde veio?

Prof.: Da luz incidente no topo do bloco, uma boa parcela érefratada (raio que penetra no bloco), mas há uma parcelaque é refletida. Esse segundo raio da ilustração é a parcelarefletida.

3. Utilize a tabela dessa aula, que dá a velocidadeda luz na água, no vidro, no acrílico e no dia -man te. a) Qual desses materiais desviará mais a luz? Prof.:Desviará mais a luz o meio onde a velo ci dade da luz é amenor de todas; no caso, o dia mante.

b) Compare água com vidro. Qual desses doisdesviará mais a luz de sua direção original deincidência?

Prof.:Entre o vidro e a água, o desvio será maior no bloco de vidro,pois, neste, a velocidade de pro pagação da luz é menor.

c) Se os blocos da questão 1 fossem feitos deacrílico em vez de vidro, como seus dese -nhos se modificariam?

No primeiro bloco, a luz, ao penetrar no acrí li co, deveráaproximar-se mais da normal (maior desvio que no vidro).Na segunda figura, não ha verá alteração alguma, pois aincidência é nor mal (raio incidente perpendicular à face doblo co).

4. Do espectro visível, que cor componente da luzbranca mais se desvia ao atravessar um pris -ma? Que cor é a que sofre menor desvio?Prof.: A luz violeta é a que sofre maior desvio (por apresentarmenor velocidade de propagação no vidro). A luz vermelha éa que menos se desvia (maior velo cidade de propagação).

5. a) Desenhe um fino feixe de luzvermelha que, vindo do ar,atravessa um bloco de vidrore tangular e retorna ao ar.

b) Desenhe um fino feixe de luzvermelha que, vindo do ar,atravessa um prisma devidro e retorna ao ar.

c) Quantas refrações ocorrem em cada um doscasos acima?

d) Qual a diferença fundamental nos dois ca -sos?

Prof.:a) b)

c) Ocorrem duas refrações em cada caso.d) O raio emergente do bloco de vidro é paralelo ao raio

incidente (ocorre apenas desvio lateral). No prisma, o raioemergente não é paralelo ao raio incidente (ocorre desvioangular).

– 13



No Portal Objetivo

Aula

15Cargas elétricas e eletrizaçãoData: _____/_____/_____

Carga elétrica O que faz com que pedacinhos de papéis se agarrem em suas mãos e que o pó se deposite sobre seus discos?O que origina atrações, crepitações e pequenas faíscas quando você penteia seu cabelo?


O que permite que os fios de cabelo dessa menina fi-quem arrepiados, levantados e afastados uns dos outros?

A causa disso tudo é a carga elétrica.

De onde ela vem?Discos, pentes, cabelo e todos os demais materiais

são compostos de partículas minúsculas chamadas molé-culas. Moléculas, por sua vez, são constituídas por átomos.

Uma molécula pode ser feita de um só tipo de átomo.Todavia, pode também ser formada por diferentes tiposde átomos. Tudo depende do material.

Todos os átomos levam cargas elétricas dentro de si. No centro de cada átomo, há um núcleo. Ele é

composto de prótons e nêutrons. Existem partículas mi-núsculas circulando ao redor desses núcleos. Elas são oselétrons.

Tanto prótons como elétrons levam cargas elétricasconsigo. Mas essas cargas elétricas são de tipos opostos:

No Sistema Internacional de Unidades, as quanti-

dades de carga elétrica são medidas em Prótons e elétrons levam a mesma quantidade decoulombs de carga, porém de sinais (tipos) opostos.

Normalmente, os átomos têm o mesmo número deelétrons e de prótons. Nessa situação, as cargas (– e +) seanulam e, externamente, nenhuma carga elétrica semanifesta. Dizemos que, nessa situação — que é ahabitual —, o átomo encontra-se em estado neutro, e nelenão fica prevalecendo nenhum tipo de carga.

Os elétrons, entretanto, nem sempre ficam presos aseus átomos. Eles podem ser removidos com certa faci-lidade; basta, para tanto, colocar corpos diferentes emcontato. O atrito — o esfregar de um corpo com outro —é um modo simples de se conseguir esse contato.

“Carregando” um corpo pelo atrito Quando dois corpos de materiais diferentes são

esfregados um contra o outro, elétrons podem se transfe-rir de um para outro. Isso afeta o equilíbrio (neutralidade)entre as cargas (– e +) dos corpos atritados.

Passe um pente de polietileno (plástico) em seucabelo.

O polietileno tira elétrons dos átomos do seu cabelo. Isto deixa o polietileno com mais e o cabelo com

menos elétrons que o normal.O polietileno fica carregado negativamente. O cabelo fica carregado positivamente.

Passe agora um pente de acrílico em seu cabelo (secoe desengordurado).

Dessa vez, é o cabelo que tira elétrons do pente.

O cabelo fica carregado negativamente. O pente fica carregado positivamente.

coulombs (C).

Elétrons levam uma carga elétrica negativa (–). Prótons levam consigo uma carga elétrica posi-tiva (+), sendo, em quantidade, igual à cargaelétrica do elétron. Nêutrons não têm nenhuma carga elétrica.

14 –


Como você observa, quando se atritam dois corposdistintos, quem vai ficar carregado positivamente ou ne-gativamente vai depender dos materiais de que são feitosesses corpos.

Na AULA DE LABORATÓRIO, você poderáensaiar com diversos materiais, como: vidro, ebonite,plástico, lã, seda, madeira etc., e organizar uma lista.Uma lista desse tipo, que indica se o material ficarácarregado positiva ou negativamente quando atritado

com outro, recebe o nome de .

Forças entre cargas elétricas As de mesmo tipo repelem-seDobre uma tira de plástico fino (celofane) e segure-a

junto à dobra. Puxe o conjunto para cima apertando astiras entre os dedos, como se ilustra.

Desse modo, ambas as tiras ficarão eletrizadas com omesmo tipo de carga elétrica.

As tiras, com mesmo tipo de cargas, repelem-se.

Tipos opostos atraem-sePuxe um só pedaço de plástico fino, atritando-o com

sua mão, como se ilustra. Ambos, mão e plástico, ficarão carregados. Mas as

cargas elétricas, neste caso, são opostas. O plástico fino é atraído pela sua mão.

Atração por induçãoUm pente positivamente carregado é posto próximo

a um pequeno pedaço de papel-alumínio (desses comunsem sua cozinha). Elétrons da folhinha são atraídos paracima, para ficarem próximos ao pente positivo. Isso faz o

topo da folhinha de alumínio ficar carregado negativa-mente. Mas deixa a extremidade oposta, a de baixo, comfalta de elétrons, portanto carregada positivamente.

O pente atrai o extremo negativo da folhinha fortemente,porque está bem próximo. Repele o extremo positivo, mascom menor intensidade, porque está mais longe. Resultado: aatração ganha, e a folhinha é puxada contra o pente.

Este é um exemplo de algo carregado (um pente)atraindo algo descarregado (a folhinha de alumínio). Ascargas elétricas separadas na folhinha de alumínio pelasimples presença de um corpo carregado são denomina-das cargas induzidas. Induzir significa separar cargas desinais opostos num mesmo corpo. O corpo não ficaeletrizado, fica polarizado.

O elétron faz 100 anosA influência da eletricidade e dos aparelhos elétricos

em nosso cotidiano é tal que fica difícil imaginar comoera viver em uma época sem as comodidades de hoje.Como se podia ficar à noite sem luz elétrica? Sem TV,rádio, cinema? Como era não ter geladeira, telefone? Nãotomar banho quente, entre outras coisas? Sem dúvida, avida era muito diferente.

Mas raramente nos damos conta de que o agenteresponsável por quase todos esses alcances tecnológicosé uma partícula elementar subatômica, o elétron.

Quando ligamos o interruptor de luz, uma torrentedeles passa a executar uma frenética dança de vaivém nofilamento da lâmpada, a qual fica incandescente ebrilhante. Ao ligarmos a TV, são os elétrons que, ao bate-rem atrás da tela, formam a imagem.

Quando recebemos a conta de luz, estamos pagandona realidade pela quantidade de energia arrancada doselétrons que “passearam” pelos fios e aparelhos de nossacasa – de fato, uma unidade comercial dessa energia, de-nominada quilowatt-hora, que custa por volta de R$ 0,15,contém cerca de 2 x 1023 dessas partículas, ou seja, onúmero 2 seguido de 23 zeros! Apesar de não per-cebermos, nossas vidas estão intimamente ligadas e de-pendentes da existência e do uso dos elétrons.

L E I T U R A

Nota: O termo “carregado”, para corpos queapresentam falta ou excesso de elétrons, pode sersubstituído por eletrizado, que é mais científico.

série triboelétrica

– 15


16 –

Vejamos apenas um trecho da história do elétron, otrecho inicial, marco de uma grande luta científica em proldo progresso da humanidade e que se estende até hoje.

Do âmbar aos fluidos elétricos

Provavelmente, a primeira manifestação de fenô-menos elétricos ocorreu na Grécia, por volta de 400 a.C.,quando se percebeu que uma resina fóssil, sólida e ama-relada, o âmbar, era capaz de atrair objetos leves quandoesfregada com um pedaço de pano. Por sinal, o nomeeletricidade vem de élektron, palavra grega para “âmbar”.

O próximo passo importante na observação dosfenômenos elétricos deu-se só em 1600, quando WilliamGilbert (1544-1603), médico da rainha Elizabeth I e dorei James I, da Inglaterra, descobriu que um bastão de vi-dro e mais cerca de outros 20 objetos comportavam-secomo o âmbar quando esfregados com seda. Ele batizouesse fenômeno de eletrização de corpos. Segundo Gilbert,a eletricidade seria uma espécie de fluido.

Em 1729, o físico inglês Stephen Gray (1666-1736)descobriu que a eletricidade podia ser transmitida aoscorpos não só pelo contato direto, mas também através defios metálicos. Quatro anos depois, o químico francêsCharles Dufay (1698-1739) percebeu que uma resinaesfregada com pele de gato passava a repelir corpos que,em princípio, eram atraídos por um bastão de vidroeletrizado. Dufay reconheceu então a existência de doistipos de eletricidade: a vítrea e a resinosa.

Em 1747, o político, diplomata e físico norte-americano Benjamin Franklin (1706-1790) observou omesmo fenômeno e introduziu os termos positivo e nega-tivo, usados até hoje para distinguir os dois tipos de ele-tricidade. Franklin e o físico e naturalista inglês WilliamWatson (1715-1787) propuseram de forma independentea existência de um fluido elétrico que existe em quantida-de “normal” na matéria não eletrizada. O excesso dessefluido originaria a eletricidade positiva; a falta dele, aeletricidade negativa.

: unidade de quantidade de carga elétrica (símbolo: C). Próton e elétron transportam a mesma quantidade decarga elétrica, que é de 1,6.10–19C. Para o próton, + 1,6.10–19C e para o elétron, – 1,6.10–19C. O nome da unidadehomenageia o físico francês Charles-Augustin de Coulomb (1736-1806), que realizou importantes descobertas sobre oatrito desenvolvido nas máquinas e aprimorou o desenho de aparelhos magnéticos. Sua principal contribuição à Físicafoi a aplicação da balança de torção para o estudo das forças de interação entre cargas elétricas, o que o levou a enunciar,em 1785, a tradicional Lei de Coulomb: A intensidade das forças com que cargas elétricas se atraem ou se repelem depende diretamente do meio que asenvolve, de suas quantidades de carga elétrica e, inversamente, do quadrado da distância que as separa.

: lista ordenada de materiais que obedece ao seguinte critério: um material da lista, ao ser atritadocom outro que o segue, fica eletrizado com carga elétrica positiva e, ao ser atritado com outro que o precede, ficaeletrizado com carga elétrica negativa. Eis uma série triboelétrica:pele de coelho— vidro— mica— lã— pele de gato— seda— algodão— âmbar— ebonite— celuloideA mica, por exemplo, eletriza-se positivamente ao ser atritada com todos os materiais da lista que a seguem (lã, pele degato etc.) e eletriza-se negativamente ao ser atritada com os materiais que a precedem (vidro, pele de coelho).

Série triboelétrica

Coulomb

H I P E R T E X T O

1. Observe cada uma das situações abaixo ecomente se ocorrerá atração ou repulsão entreos materiais, ou se nada acontecerá.

Prof.: (a) atração, (b) repulsão e (c) atração. No caso (c), aatração ocorre em razão das cargas induzidas: aextremidade esquerda do papel fica negativa; a direita,positiva. A força de atração supera a de repulsão por causadas distâncias.

Exercícios da aula


2. O balão de borracha ficou eletrizado negativa-mente quando atritado com a manga da blusade Cláudia.A seguir, o balão foi colocado junto a umaparede, na qual ficou grudado, como se ilustra.

Explique: a) como ele se tornou carregado;b) por que ficou colado contra a parede. Prof.:a) O balão ficou eletrizado ao ser atritado contra a manga da

blusa. A borracha retira elétrons da manga; o balão ficanegativo e a manga fica positiva.

b) Ao aproximar e encostar o balão na parede, houveseparação de cargas no material da parede (indução). Aregião da parede próxima ao balão fica polarizada, comcargas positivas mais próximas à superfície. A atração émais intensa que a repulsão, e o balão “cola-se” à parede.

3. Aproximando-se dois balões, eles secomportam como se ilustra.

a) Por que se comportam assim, mantendo-seafastados um do outro?

b) Poderia apenas um deles estar eletrizado e ooutro não?

c) Que tipo(s) de carga(s) elétrica(s) apresen-tam?

Prof.:a) Eles estão eletrizados com cargas de mesmo tipo, ou

ambos positivos ou ambos negativos.b) Não. Se assim fosse, eles se atrairiam por indução. Entre

um corpo eletrizado e um corpo neutro, sempre ocorreráatração.

c) Ambas do mesmo tipo (os dois materiais estão com falta oucom excesso de elétrons), mas não é possível, sem outrosrecursos, saber qual o tipo em questão.

– 17

Para saber mais sobre o assunto, acesse o PORTAL OBJETIVO (www.portal.objetivo.br) e, em “localizar”, digite CIEN9F204

No Portal Objetivo

Corrente elétricaQuando cargas elétricas

passarem através desses equipa -mentos, eles poderão fornecersom, luz, movimento, calor eimagens.

Quando você liga sua tele -visão, a eletricidade que atravessao cabo é de fato um fluxo deelétrons. Esse fluxo é chamado decorrente elétrica.

Aula

16Cargas elétricas em movimentoData: _____/_____/_____


18 –

Condutores e isolantes elétricosOs elétrons fluem com facilidade pelo fio de cobre

do cabo que liga sua televisão à rede elétrica de sua casa.Isso acontece porque o cobre é um bom condutor deeletricidade. Os elétrons, entretanto, não podem atra-vessar o plástico de PVC (polivinilcloreto) que reveste ofio de cobre. PVC é um isolante elétrico.

CondutoresNos condutores, alguns elétrons não estão presos

com muita firmeza a seus átomos.Esses elétrons, sob a ação de moderadas forças

elétricas (atrações e/ou repulsões), podem mover-se aolongo do material passando de átomo para átomo.

Condutores de eletricidade são também bons con-dutores de calor.

Os condutores não poderão ser eletrizados por atrito,a menos que você tome alguns cuidados especiais. Sevocê segurar um bastão de cobre em uma das mãos e coma outra o atritar com um pano de lã, qualquer elétron,ganho ou perdido, determinará um imediato fluxo atravésde sua mão para o material, para restabelecer o equilíbrioelétrico. Entretanto, ele será eletrizado em sua totalidadese você o segurar com uma luva de borracha, que é ummaterial isolante.

Semicondutores Semicondutores comportam-se como isolantes elé -

tri cos quando frios. Quando mornos, eles se tornam razoáveis condutores

elétricos.

IsolantesNos isolantes elétricos, os elétrons estão firmemente

presos a seus átomos. Isolantes podem ser eletrizados por atrito. Perdendo

ou recebendo elétrons, eles não podem fluir pelo mate rial,e assim a região atritada fica eletrizada. É o que acon teceao atritarmos um balão de borracha com uma flanela.

Produzindo a corrente elétricaAs pilhas e as baterias são uma fonte útil de cargas

elétricas. Elas transformam energia química em energiaelétrica. Atente para esta montagem:

Essa é uma pilha seca comum conectada (liga da) auma pequena lâm pada incandescente atra vés de dois fios

de cobre. O conjunto constitui umbem simples.

No interior da pilha, reações químicas deslocamelétrons para sua extremidade inferior, tornando-a umpolo negativo (–). Isso torna o terminal central um polopositivo (+).

Como nos fios de cobre há muitos elétrons frou-xamente presos a seus átomos, eles serão empurradospelo polo negativo e atraídos pelo polo positivo. Estápronto nosso fluxo ordenado de elétrons — produzimosuma corrente elétrica.

Quando eles atravessam o da lâmpada,este fica tão quente que começa a emitir luz.

Assim que as substâncias químicas da pilha foremusadas, não haverá mais conversões de energia e ne-nhum elétron poderá ser empurrado ou atraído. A pilhaestará “esgotada” (pifou!). A corrente elétrica cessará. Alâmpada apagará.

Um exemplo prático para tal circuito elétrico é o dalanterna elétrica que ilustramos a seguir:

Observe que, no interior dessa lanterna, temos duaspilhas.

Uma bateria constitui-se de várias pilhas (ou

) trabalhando juntas. Baterias sãoassociações de pilhas.

Elas podem empurrar elétrons no circuito elétricocom mais força que uma única pilha.

Uma bateria realmente significa uma coleção depilhas ou células, entretanto a palavra é frequentementeusada até mesmo para indicar uma só pilha.

Há seis células, do tipo chumbo-ácido, nessa bateriade carro que ilustramos a seguir. Essa bateria é “recar-regável”.

Se forçarmos cargas elétricas (íons) a circular dentrodela, no sentido oposto ao normal, isso inverterá asreações químicas (reversíveis). A bateria estará nova-mente “carregada”. Novamente estará em condições deseparar cargas elétricas dentro de si e empurrar elétronspara todo o percurso externo.

células voltaicas

filamento

circuito elétrico


– 19

Pelo seu tamanho e peso, baterias são pobresarmazenadoras de energia. Essa é a razão por que os

carros movidos a eletricidade, com uso de baterias, aindanão tiveram muito êxito.

Há muitos protótipos de carros movidos a eletricidadesendo desenvolvidos, boa parte deles usando bateriassolares.

Sem dúvida, o carro do futuro não mais será movidopelos atuais motores de combustão interna tipo diesel,gasolina, álcool etc.

Eletricidade por meio de Energia SolarOs raios luminosos do Sol, ao incidirem sobre cole-

tores especiais de silício, determinam a separação decargas elétricas de sinais opostos, originando uma d.d.p.capaz de manter nos circuitos uma corrente elétricacontínua.

Essa “eletricidade” gerada pela luz do Sol também éconhecida como energia solar fotovoltaica.

A energia solar fotovoltaica pode ser usada de di-versas maneiras, como:

• iluminação residencial;

• bombeamento de água (de poço aberto, de poçotubular, de lago, riacho ou açude);

• refrigeração de alimentos perecíveis ou de va-cinas (por geladeiras ou freezers);

• alimentação de eletrodomésticos (TV, barbeador,liquidificador, furadeira etc.);

• recarga de baterias (para telefonia rural, radioco-municação, cercas elétricas etc.);

• sinalização de rotas (fluviais, marítimas e aéreas);

• sinalização de torres de transmissão em altatensão;

• energização de instrumentação em estaçõesmeteorológicas remotas;

• energização de cápsulas e estações espaciais, satélitesartificiais de telecomunicações e muitas outras mais.

L E I T U R A

: percurso condutor que, quandofechado, decide o caminho a ser tomado pela correnteelétrica. Para evitar que as cargas elétricas abandonemesse caminho, todo o percurso é cercado por materiaisisolantes. Um desses materiais é o próprio ar atmosféricoseco. Outros isolantes utilizados são: plásticos (querecobrem os fios), cerâmica, vidro, ebonite etc.

: condutor metálico (tungstênio) constituin teda lâmpada incandescente. Ao ser percorrido por cor ren -te elétrica, ele se aquece a 2 500oC e irradia calor e luz.

: conjunto de dois condutores dife -rentes (em geral metálicos) mergulhados em umasolução iônica (água + ácido, por exemplo). Uma placade cobre e outra de zinco, mergulhadas em uma soluçãoácida, formam uma célula voltaica. Uma pilha secacomum é uma célula. Ela apresenta um invólucro dezinco e um condutor central de carvão, separados um dooutro por uma pasta ácida condutora.

H I P E R T E X T O

Circuito elétrico Células voltaicas

Filamento


20 –

Exercícios da aula1. Bateria – Carga – Corrente – Isolante – Condu-

tor – Pilha – Semicondutor.

Qual dessas palavras, no contexto daeletricidade, melhor descreve cada uma dasideias a seguir? a) Um material pelo qual elétrons podem fluir

com facilidade. b) Um fluxo ordenado de elétrons. c) Um material através do qual uma corrente

elétrica não pode passar. d) Uma associação de pilhas. e) Um material que age como um isolante

quando frio, mas como razoável condutorquando morno.

Prof.: (a) condutor, (b) corrente, (c) isolante, (d) bateria, (e)semicondutor.

2. Pedro usa um pente de metal. Rosa usa um defibra sintética (nylon). Explique qual deles poderá ver faíscas en-quanto penteia os cabelos e qual não poderá.Prof.: Quem poderá observar as faíscas é a Rosa. Como opente do Pedro é metálico (condutor), ao pentear-se, elétronsque o pente cede ou recebe imediatamente originam umescoamento de cargas por sua mão, o que manterá o pente noestado neutro.O pente da Rosa é de material isolante. Ao pentear-se,elétrons que o seu pente cede ou recebe se manterão naregião atritada contra o cabelo.

3. O quadro a seguir dá algumas informações so-bre um “equipamento sonoro” e as pilhas deque ele precisa para funcionar.

a) Que tipo de energia está armazenado nas pi-lhas?

b) Quanto vale a energia total armazenadapelas pilhas?

c) Por quanto tempo o “aparelho sonoro”funcionará com esse jogo de pilhas?

d) Qual é o custo do funcionamento do“aparelho sonoro” durante uma hora?

e) Que tipo de energia útil o “equipamentosonoro” produz?

Prof.:a) Energia química. Em funcionamento, ela converte energia

química em energia elétrica. As cargas elétricas levam essaenergia elétrica para o funcionamento do toca-fitas.

b) 60 000 joules.c) 3 horas.d) R$ 2,00. Cada 10 000 joules custam R$ 1,00; em 1 hora, o

aparelho consome 20 000 joules.e) Energia sonora (um tipo de energia mecânica potencial).

Muitas outras parcelas de energia são produzidas a partirda energia elétrica que o aparelho consome (térmica,magnética, movimento dos rolos etc.). Todas são neces-sárias ao perfeito funcionamento do aparelho (comexceção da térmica), porém só a sonora é a parcela útilfinal. Isso é o que torna o rendimento do aparelho muitoinferior aos 10%.

4. Metal que constitui o filamento de uma lâmpadaincandescente:a) ferrob) tungstênioc) molibdêniod) alumínio

Prof.: BNúmero de pilhas em uso 6

Custo de cada pilha R$ 1,00

Energia armazenada em cadapilha

10 000 joules

Energia consumida pelo equi -pamento sonoro para fun cio -nar durante 1 hora

20 000 joules


– 21

Grandes ou pequenos

Enquanto ela se-ca os cabelos…

…20 milhões de milhões de milhões de elétronspassam ao longo do cordão de força do secador a cadasegundo.

O secador de cabelo e seu sãopartes de um enorme circuito elétrico fechado (redeelétrica), do qual sua casa faz parte. O circuito quemostraremos a seguir é muito menor e mais simples quea rede elétrica de sua cidade. Um é grande, o outro épequeno, mas os princípios envolvidos em seusfuncionamentos são exatamente os mesmos.

Corrente elétricaUma lâmpada, fios, medidor e bateria — todos

foram representados por seus símbolos elétricos.

O percurso completo é conhecido como um circuitosimples.

O aparelho A está medindo a velocidade do fluxo decarga elétrica pelo circuito. Tal medidor recebe o nomede amperímetro.

O fluxo ordenado de carga elétrica é chamado decorrente elétrica.

Uma corrente de intensidade 1 ampère (1 A) indicaque cerca de 6 milhões de milhões de milhões de elé-

trons estão fluindo pelo circuito a cada segundo de fun-cionamento.

Este tem três amperíme-tros e duas lâmpadas incandescentes.

Quando elétrons são impulsionados pela bateria, elespassam por cada um dos amperímetros em seu percursopelo circuito. Assim, as leituras são todas iguais.

Em um circuito simples, a corrente elétrica, que éúnica, tem a mesma intensidade em todas as suaspartes.

circuito elétrico simples

uma chaleira elétrica 10,0 A

uma lâmpada de farol de carro 4,0 A

um secador de cabelo 3,0 A

uma pequena lâmpada de lanterna 0,2 A

Valores típicos daintensidade de corrente através de:

A intensidade dessa corrente elétrica é medidaem ampères (A).

cordão de força

Aula

17 Circuito simplesData: _____/_____/_____


22 –

Amperímetros postos no circuito não afetam aintensidade da corrente. Sob o ponto de vista do circuitotodo, os amperímetros comportam-se como simplespedaços de fios de conexão.

Uma convenção universal Alguns diagramas de circuito apresentam setas.

Elas não mostram o sentido do fluxo de elétrons, esim indicam o sentido que vai do polo positivo (+) para opolo negativo (–) no percurso todo. Isso é chamado desentido convencional da corrente elétrica.

Os elétrons, na verdade, fluem no sentido oposto,como é indicado na ilustração.

Corrente e carga elétrica Se uma corrente está fluindo, então cargas elétricas

estão passando ordenadamente por todas as partes queconstituem o circuito elétrico.

Quantidades de cargas elétricas, como sabemos, sãomedidas em coulombs (C):

Você pode usar uma equação para calcular aquantidade de carga elétrica:

Use dessa equação para conferir os exemplos dadosna tabela anterior.

Você pode pensar em corrente elétrica como arapidez com que um fluxo de carga elétrica passa por umtrecho do circuito, então:

Os plásticos podem conduzir eletricidade?Sim. Embora seja comum nas escolas os professores

usarem plásticos como exemplo de isolante elétrico, hojejá é possível fazer com que determinados plásticosespeciais conduzam corrente elétrica.

O Prof. Francisco L. dos Santos, do Departamento deFísica da Universidade Federal de Pernambuco, por meioda Internet – Ciência Hoje, nos relata o seguinte:

A história desses novos materiais é recente e suadescoberta ocorreu acidentalmente em 1973 na cidade deShirakawa (Japão) quando um estudante incumbido depreparar um plástico comum, o poliacetileno, cometeuum erro ao usar uma quantidade mil vezes maior que anormal de um catalisador, ingrediente usado na prepara-ção desse material. Com isso, ele obteve um poliacetilenode aspecto metálico diferente do que normalmente se pre-parava desde os anos 50.

Um pesquisador norte-americano tomou conheci-mento do fato e resolveu fazer um teste com o novomaterial. Ao mergulhá-lo em uma solução de iodo,percebeu que o material se tornava condutor elétrico.

Desde essa época, a pesquisa nessa área aumentoumuito e, de lá para cá, uma grande quantidade deplásticos que conduzem eletricidade já foi descoberta.

Embora esse material já tenha algumas aplicaçõescomerciais, uma pergunta ainda não foi totalmenterespondida: como um plástico pode conduzir eletri-cidade?

Em primeiro lugar, para entender um pouco doassunto, é necessário saber o que é um plástico do pontode vista químico. Os plásticos são formados de cadeiaspoliméricas, moléculas gigantes formadas pela união devárias moléculas menores, geralmente idênticas. As ca-deias poliméricas lembram uma corrente cujos elos seri-am as moléculas pequenas concatenadas por meio de li-gações químicas.

O modelo teórico mais aceito sobre a condutividadeao longo dessas cadeias sugere a existência de defeitosem algumas dessas ligações químicas, que podem ceder

...e assim por diante.

2 coulombs a cada segundo2 ampères

1 coulomb a cada segundo1 ampère

significa um fluxo de carga deuma corrente de

carga elétrica = corrente x tempocoulombs = ampères x segundos

...e assim por diante.

6 coulombs3 segundos2 ampères

2 coulombs1 segundo2 ampères

1 coulomb1 segundo1 ampère

então a quantidadede carga elétrica que passa vale:

flui duranteSe uma

corrente deintensidade

L E I T U R A


– 23

ou receber um elétron, constituindo-se em um defeitocarregado positiva ou negativamente. Ao submeter acadeia a uma diferença de potencial elétrico, o defeitocarregado é atraído em uma direção, transportando cargaelétrica, isto é, conduzindo eletricidade.

Mas esse modelo não explica como a carga passa deuma cadeia para outra dentro do mesmo plástico, quecontém uma grande quantidade delas.

Outras propriedades interessantes também sãoencontradas nesse novo material, como eletrocromismo(mudança de cor pela aplicação de uma tensão elétrica),armazenamento de cargas elétricas (uso em baterias), fo-toluminescência (emissão de luz quando atravessado poruma corrente elétrica) e sensibilidade a vapores de subs-tâncias, detectável através de mudanças nas propriedadeselétricas do plástico.

: elemento de ligação entre o aparelho elétrico e a redeelétrica. É constituído por um par de fios de cobre isolados que terminam em umplugue (armação isolante com dois pinos metálicos). Todos os eletrodomésticos,por exemplo, vêm com seu cordão de força. O plugue é ligado na tomada elétricaresidencial.

: circuito constituído de componentes elétricos pelosquais circula uma única corrente elétrica. É um percurso de um só caminho paraas cargas elétricas em seu movimento ordenado. Nesses circuitos, a intensidadede corrente elétrica circulante tem o mesmo valor em todos os seus componentes.

Circuito elétrico simples

Cordão de força

1. Qual é a leitura em cada um desses amperíme-tros?

Prof.: O amperímetro X acusa cerca de 1,8A, e o amperí -metro Y indica cerca de 0,75A .

2. Observe o circuito a seguir:

a) O que significam as setas mostradas nessediagrama?

b) Faça um novo diagrama usando apenas ossímbolos elétricos corretos e indicando ospolos positivo e negativo da bateria e o fluxode elétrons utilizando setas ao lado dos fios.

Prof.:a) As setas indicam o sentido convencional da corrente

elétrica. Combine com os alunos para indicar esse sentidoconvencional sempre com setas SOBRE os fios oucomponentes elétricos. Deixe as setas colocadas fora dosfios para indicar o sentido de movimento dos elétrons.

b)

Exercícios da aula

H I P E R T E X T O


24 –

3. A corrente que passa pela lâmpada tem inten-sidade de 3 A.

a) Qual a intensidade de corrente através dabateria?

b) Qual a leitura indicada pelo medidor 1? Epelo medidor 2?

c) Indique o sentido convencional da correntenesse circuito.

Prof.:a) 3 A, o mesmo valor daquela que passa pela lâmpada, pois

trata-se de um circuito simples.b) 3 A para ambos os medidores.c) Do polo positivo para o polo negativo no percurso fora da

bateria (circuito externo).

4. Os eletrodomésticos citados na tabela a seguirficaram funcionando durante diferentes inter-valos de tempo.

a) Que quantidade de carga elétrica passoupela furadeira elétrica?

b) Se a minibatedeira elétrica foi atravessadapela mesma quantidade de carga elétrica quepassou pela furadeira, por quanto tempodeve ter ficado ligada?

c) Se o secador de cabelo for atravessado pelamesma quantidade de carga elétrica, comoos outros dois, que intensidade de correnteestava circulando por ele?

Prof.:a) Carga elétrica = corrente x tempo

= 2A x 20s = 40Cb) Carga elétrica = corrente x tempo

40C = 1A x tempotempo = 40C / 1A = 40s

c) Carga elétrica = corrente x tempo40C = corrente x 8scorrente = 40C / 8s = 5A

5. Que carga elétrica passou por um circuito cujaintensidade de corrente é de 0,2 A e ficoufuncionando durante 2 minutos (120s)?

Prof.: Carga elétrica (C) = corrente (A) x tempo (s)Carga elétrica = 0,2A x 120sCarga elétrica = 24CAplicação

Tempo de fun-cionamento em

segundos

Intensidade decorrente em

ampèresfuradeira elétrica 20 2

minibatedeira elétrica 1

secador de cabelo 8

Mais energia por unidade de cargaQualquer um que ataque esse peixe, muito prova -

velmente, tomará um choque — de mais de um modo.

Quando uma sente perigo, trans-forma-se em uma bateria vivente — empurrando elétronscom quase o dobro de energia que a tomada elétricacomum de sua casa. Ela proporciona mais energia porunidade de carga elétrica.

Energia fornecida pela bateriaQuando elétrons são empurrados por uma bateria,

levam energia consigo.

enguia elétrica

Aula

18 Tensão elétricaData: _____/_____/_____


– 25

No circuito ilustrado, os elétrons gastampraticamente toda sua energia ao atravessar a lâmpada. Aenergia é convertida em calor e luz. Quando os elétronsalcançam a bateria novamente, toda sua energia já se foi.

Tensões numa bateriaAlgumas baterias fornecem mais energia que outras,

para uma dada quantidade de carga que as atravessa. Quanto mais alta for a tensão elétrica (voltagem)

entre seus terminais, maior será a quantidade de energiaque cada elétron transporta para o circuito externo.

Tensão elétrica (ou voltagem, na linguagempopular) também é conhecida como diferença depotencial (d.d.p.). Ela é medida em volts (V).

A d.d.p. entre os polos de uma bateria ou entre osterminais de quaisquer outros componentes elétricos deum circuito é medida conectando-se um instrumentochamado voltímetro a esses terminais.

A tensão elétrica produzida dentro de uma bateria,como resultado das reações químicas que lá ocorrem, é

chamada de (f.e.m.) da bateria.

Tensões ao longo do circuitoTrês lâmpadas foram conectadas a uma bateria com

d.d.p. de 12 volts entre seus terminais. A bateria supre os elétrons com energia.

Os elétrons gastam parte da sua energia na primeiralâmpada, parte na segunda e o restante na terceira.

Conectando-se um voltímetro nos terminais dequalquer uma das lâmpadas, ele mostrará uma leitura —uma tensão elétrica. Quanto maior for essa leitura, ouseja, quanto maior for a tensão elétrica medida, maiorserá a quantidade de energia elétrica que o elétron gastapara atravessar aquela parte do circuito.

As lâmpadas, em conjunto, consomem toda a energiaelétrica que a bateria forneceu aos elétrons. Em outraspalavras:

Nota — A presença de voltímetros conectados aoscomponentes de um circuito praticamente não temnenhum efeito sobre a intensidade de corrente que fluipelo circuito. Sob o ponto de vista do circuito, é como seos voltímetros não existissem.

Associando pilhas

Essas pilhas estão associadas (ligadas) em série(negativo de uma ligado ao positivo da outra).

Trabalhando em conjunto, elas fornecem o dobro datensão de uma pilha individual.

Essas pilhas estão associadas em paralelo (positivocom positivo, negativo com negativo).

Trabalhando em conjunto, elas fornecem a mesmatensão que uma pilha individual. Mas, em compensação,elas duram duas vezes mais que uma só pilha, quandoalimentam o mesmo circuito.

Se o seu relógio de parede funciona com uma sópilha de 1,5V, que o mantém trabalhando durante um ano,você pode substituí-la por uma associação em paralelo deduas pilhas de 1,5V. Elas manterão o relógio funcionandopor dois anos.

Volts, coulombs e joulesHá uma relação precisa entre a tensão, a carga e a

energia elétrica:

força eletromotriz

A soma das tensões em cada lâmpada é igual àtensão da bateria → 8 V + 4 V = 12 V.


26 –

Exercícios da aula1. Observe este circuito: a) Em quais seções do circuito (A, B ou C) os

elétrons possuem maior e menor quantidadede energia elétrica?

b) O que acontece à energia elétrica que elesperdem?

Prof.:a) Nas seções C e A, respectivamente.c) É convertida em calor e luz ao passar pelas lâmpadas. A

parcela convertida em calor é maior que aquelaconvertida em luz. O rendimento luminoso de umalâmpada incandescente é de cerca de 5%.

: poraquê. Este é o famoso peixe-elétrico, que pode dar choques de mais de 110 volts em quem se metecom ele. No Brasil, vive nos Rios do Pará, Amazonas e Mato Grosso, mas gosta muito também das águas dos grandes lagos.

: (f.e.m.) ou tensão elétrica total gerada por uma bateria, indica quanto de energia química foiconvertida em energia elétrica, por unidade de carga. A f.e.m. é medida em volts (V). Quando não há nada ligado aosterminais (polos) de uma bateria — bateria em circuito aberto ou sem uso —, a tensão elétrica entre seus terminais éigual à f.e.m. que ela desenvolve. Em funcionamento normal, ligada a um circuito externo, a d.d.p. nos terminais dabateria é menor que sua f.e.m., e tanto menor quanto maior for a intensidade de corrente que a atravessa. Isso ocorreporque parte da energia elétrica que ela produz (proveniente das reações químicas) ela mesma consome para poderfuncionar. Essa parcela de energia elétrica consumida para seu funcionamento é convertida em calor. Ela esquentaenquanto funciona! Obviamente, tudo isso vale também para as pilhas. Em nossos estudos básicos, admitiremos quepilhas e baterias são ideais, ou seja, não consomem energia para seu próprio funcionamento — logo, não esquentam.

Força eletromotriz

Enguia elétrica

H I P E R T E X T O

Essa célula voltaica de tensão de 1V fornece 1J deenergia elétrica para cada 1C de carga que a atravessa.

Essa pilha de tensão de 1,5V fornece 1,5J de energiaelétrica para cada 1C de carga que a atravessa.

Quando a carga de 1 coulomb passa por umaassociação de duas dessas pilhas, em série, ela retira 1,5Jde energia de cada pilha. Ela sai da associação levando3,0J de energia elétrica.

Essa bateria apresenta entre seus pólos uma tensão de12V. Ela dá 12 joules de energia elétrica a cada 1C decarga que a atravessa.

A tensão elétrica (ou d.d.p.) nos terminais dessalâmpada é de 12V. Ela é um consumidor e retira 12 joulesde energia elétrica de cada 1C de carga que passa por ela.Esses 12J de energia elétrica que ela consome de cadacoulomb de carga que a atravessa são convertidos emcalor e luz.

Energia elétricaTensão elétrica = ––––––––––––––––

Carga elétrica


2. Qual é a tensão elétrica entre os terminais decada um desses arranjos de pilhas?

Prof.: a) O primeiro é uma associação em série. A tensão entre os

terminais da associação é a soma das tensões individuais;logo, 4V.

b) O segundo é uma associação em paralelo de pilhas iguais.A tensão resultante é igual à tensão de uma pilhaindividual; logo, 2V. Na prática, não se associam, emparalelo, pilhas de tensões diferentes.

3. No circuito ilustrado:a) Qual é a leitura no voltímetro ligado na

lâmpada B?

b) Quanta energia a bateria fornece porcoulomb de carga elétrica que ela empurrapara fora?

c) Quanta energia é consumida por coulomb decarga elétrica que atravessa a lâmpada A?

Prof.:

a) A leitura é de 6V. A soma das tensões nas duas lâmpadas

deve ser igual à tensão nos terminais da bateria. ? + 3V =

9V → ? = 6Vb) Ela fornece 9 joules para cada coulomb de carga que a

atravessa e vai para o circuito externo.Tensão = energia / carga → 9V = energia / 1C

energia = 9V . 1C = 9Jc) A lâmpada A consome 3J de energia elétrica de cada 1C

que a atravessa.Tensão = energia / carga → 3V = energia / 1C

energia = 3V . 1C = 3J

4. Para responder às próximas perguntas, vocêvai precisar das informações dadas nestatabela.

a) Qual das baterias pode empurrar para foramaior quantidade de carga elétrica porsegundo?

b) Qual das baterias fornece mais energia porcoulomb de carga elétrica?

c) Quanta carga elétrica pode empurrar parafora a bateria de carro, em 10 segundos?

d) Quanta energia pode entregar a bateria decarro, em 10 segundos?

Prof.: Lembramos: carga = corrente x tempotensão = energia / cargaa) A bateria de carro (B). Ela é capaz de manter uma

corrente elétrica máxima de intensidade 100A , ou seja,100C a cada segundo.

b) A bateria de pilhas secas (A). Ela fornece para cada 1Cque a atravessa 15J de energia elétrica. A (B) fornece 12Je a (C) 1,5J.

Cuidado com a explicação sobre energia total. Observe: Em cada segundo, pela (A) passam 6C, pela (B) 100C e pela(C) 0,01C. Em cada segundo, a (A) fornece (6 x 15J) 90J de energia, a(B) fornece (100 x 12J) 1200J e a (C) fornece (0,01 x 1,5J)0,015J. Por segundo, a energia total entregue é maior para a bateriaB. Entretanto, a pergunta não foi esta, e sim quem entregamais por coulomb.c) Carga = corrente x tempo = 100A x 10s

= 1 000Cd) Tensão = energia / carga ou

energia = tensão x cargaComo a tensão é de 12V e a carga que passa através dela em10 segundos (questão anterior) é de 1000C, temos:energia = 12V x 1000C = 12 000J

Nota: No comentário do item (b), já havíamos concluído que,em cada segundo, a bateria de carro entrega 1 200J; logo, em10 segundos entregará 12 000J.

5. Complete:Em um circuito elétrico, foi usada umaassociação de pilhas chamada ____________,na qual estava conectado um fio ___________,encapado por um material chamado de ______________ para evitar que a _______________escape e dê um choque na pessoa que o tocar.

Prof.: Bateria; condutor; isolante; corrente.

0,011006corrente

máxima, em A

1,51215f.e.m., em V

Cbateria de

relógio

Bbateria deautomóvel

Abateria de

pilhas secas

– 27


6. Qual é a tensão elétrica entre os terminais doarranjo de pilhas abaixo?

a) 4,5V b) 3,5V c) 3,0V d) 1,5V

Prof.: D

28 –

Elétrons no cobre e no níquel-cromo Correntes elétricas circulam com facilidade pelos

pedaços de fios de cobre usados nas ligações dos circui-tos elétricos.

Mas não circulam com tanta facilidade através de umfino fio de níquel-cromo de uma churrasqueira elétrica.

Esse fio oferece muito mais resistência à passagemda corrente elétrica.

Energia elétrica tem de ser consumida para forçar oselétrons a passar através de um fio de níquel-cromo ou deferro. E calor é produzido como resultado disso.

Mas:

Uma é calculada usando-se aseguinte expressão:

Resistência elétrica é medida em ohms (Ω).

Por exemplo:

Aplicando-se uma tensãode 12 volts aos terminaisde um pedaço de fio de ní -quel- cromo, constatou-sea pas sagem de corrente deintensidade 4 ampères.Então:

12 voltsresistência = ––––––––––4 ampères

= 3 ohms

Aplicando-se uma tensãode 12 volts aos terminais deum pedaço de fio de ní-quel- cromo, constatou-sea passagem de corrente deintensidade 2 ampères. Então:

12 voltsresistência = –––––––––

2 ampères= 6 ohms

resistência = tensão / corrente

resistência elétrica

fios de níquel-cromo têm mais resistência que fiosde cobre do mesmo tamanho e espessura.

fios finos têm mais resistência que fios grossos;

fios compridos têm mais resistência que fios cur tos;

Todos os condutores oferecem um pouco de re -sistência ao movimento de elétrons.

Aula

19 Resistência elétricaData: _____/_____/_____


Sob mesma tensão elétrica (12V, nos exemplos),quanto maior a resistência, menor será a intensidade decorrente que flui através do fio.

Aquecedores

Tal como os fogões elétricos, as chaleiras, chuveirose secadores de cabelo têm elementos aquecedores feitosde bobinas de fio fino de níquel-cromo. Nessesaquecedores, a energia elétrica é convertida em energiatérmica. O fio transfere calor para o meio que o envolvequando uma corrente elétrica passa através dele.

Resistores

Esses componentes elétricos são chamados .Eles também se aquecem quando uma corrente passaatravés deles. Mas esse não é o trabalho básico deles. Naprática, os resistores limitam a intensidade de correnteelétrica através de determinados componentes. Umaaplicação típica disso, como exemplo, é o resistorassociado em série com um LED, como se ilustra:

Nesse circuito, o resistor limita a corrente que passaatravés do LED, permitindo apenas uma intensidadesuficiente para que ele possa acender. Sem esse resistor,

a intensidade de corrente através do LED iria danificá-lopermanentemente.

Em rádios e circuitos de televisão, eles reduzem ascorrentes e as tensões a níveis adequados para fazeroutras partes trabalharem corretamente.

No resistor variável, há um contato corrediço que sedesloca ao longo de uma bobina de fio de níquel-cromo.Movendo o contato, você pode mudar o valor da resistên-cia. Reostatos e potenciômetros funcionam assim.

Resistores variáveis como os ilustrados são usadoscomo controles de volume nos rádios e em televisores;outros modelos são utilizados em joysticks decomputadores.

Resistores especiais também são usados comotransdutores em circuitos sensores. Transdutores sãocomponentes eletrônicos que efetuam conversão deenergia de uma modalidade para outra, sendo uma delasnecessariamente energia elétrica.

Microfones, interruptores e Resistores Dependentes daLuz, ou LDRs, são exemplos de transdutores de entrada.

Alto-falantes, lâmpadas de filamento, relés, buzzers etambém os LEDs são exemplos de trans dutores desaída.

No caso dos LDRs, mudanças na intensidade da luzque incide em suas superfícies resultam numa alteraçãonos valores ôhmicos de suas resistências.

A lei de OhmO circuito a seguir foi preparado com a intenção de

se medir a resistência elétrica de um pedaço de fio deníquel-cromo que está mergulhado em água.

resistores

– 29


30 –

O voltímetro nos dará as leituras de tensões apli cadasaos terminais da bobina de fio de níquel-cromo em cadaensaio.

O amperímetro nos dará as intensidades da correnteelétrica que passa por essa bobina em cada ensaio.

A água que envolve o fio nos garantirá que, nos vá -rios ensaios, a temperatura do fio permanecerá constante.

Para mudar a tensão aplicada aos terminais do fio,você deve mover o contato corrediço do resistor variá vel.Isto dá para o fio, em cada ensaio, uma parcela dife renteda tensão da bateria. Você deverá aumentar pro -gressivamente a tensão aplicada no fio e, em cada ensaio,medir a corrente que circula por ele.

Por exemplo:

Observe que há uma proporcionalidade direta entre atensão aplicada e a corrente circulante.

A resistência tem sempre o mesmo valor em cada ensaio. Como todos os outros metais, a liga de níquel-cromo

obedece à lei de Ohm:

Resistência e temperatura Se a temperatura mudar, a resistência de um con-

dutor também mudará. Se um metal é aquecido, sua resistência aumenta. Se um semicondutor é aquecido, sua resistência

diminui. Carbono se comporta dessa maneira.

Este é um termistor, feito de material semicondutor.Quando ele é aquecido, sua resistência diminui nitida -mente. Termistores são usados em circuitos eletrônicosque têm de ser ligados ou desligados quando ocorre umamudança de temperatura. As chocadeiras elétricas são

dotadas de (termistores) para garantir umatemperatura constante aos ovos.

Tensão aplicadano fio

Corrente quecir cu la pelo fio

Resistência =tensão/corrente

3,0 1,0 3,0

6,0 2,0 3,0

9,0 3,0 3,0

12,0 4,0 3,0

em V em A em Ω

A resistência de um condutor metálico tem sempreo mesmo valor, qualquer que seja a intensi dade decorrente que está passando por ele – desde que asua temperatura permaneça constante.

sensores

: é uma propriedade típica dos condutores elétricos e depende do material de que é feito ocondutor e de sua geometria (forma, comprimento e espessura). Uma resistência elétrica é, em essência, a medida donúmero de choques entre as partículas dotadas de carga elétrica da corrente elétrica e outras partículas do material, porunidade de volume. Sua medida é feita por processo indireto. A mais simples consiste em dividir a tensão aplicada nocondutor pela intensidade de corrente que o atravessa, de acordo com a lei de Ohm:

resistência = tensão / corrente: denominação que se dá aos componentes elétricos cuja finalidade é a de utilizar a propriedade de suas

resistências elétricas. Resistor é o componente (a peça), resistência é a sua propriedade em uso.: componentes elétricos nos quais alguma de suas propriedades varia sensivelmente em presença de

certas alterações, como pressão, temperatura, corrente, luz, calor etc. A variação brusca dessa propriedade em questãopode ser utilizada para acionar (ligar ou desligar) certos equipamentos. Muitas portas de bancos são dotadas de sensoresde aproximação – quando alguém se aproxima delas, elas se abrem. O LDR (Light Dependent Resistor) é um deles,sensível à luz. Na ausência de luz, sua resistência é muito alta (dezenas de milhares de ohms) e, na presença de luz, éde apenas uma centena de ohms. Essa variação brusca é o que permite o acionamento de outros dispositivos (alarmes,presenças etc.).

Sensores

Resistores

Resistência elétrica

Exercícios da aula1. Quando uma chaleira elétrica é ligada aos 110V

da rede elétrica domiciliar, uma corrente de 8Acircula por seu elemento aquecedor. Qual é aresistência elétrica do elemento aquecedor des -sa chaleira?

Prof.: Trata-se de uma aplicação direta da lei de Ohm:Resistência = tensão / corrente. Assim:Resistência = 110V / 8A = 13,75 ohms

H I P E R T E X T O


2. Um pedaço de fio de níquel-cromo é mantido atemperatura constante. Diferentes valores detensões foram aplicados aos terminais desse fioe, em cada ensaio, mediu-se o valor da correnteque passa por ele. Preencha os valores que faltam nesta tabela.

Prof.: Com os dados da primeira linha (tensão e cor rente),calcule, pela lei de Ohm, a resistência. Co loque esse valor daresistência em todas as li nhas da coluna. Calcule asgrandezas que faltam em cada linha.Vide tabela acima.

3. O filamento da lâmpada de uma lanterna é feitode tungstênio. O modo como a intensidade decor rente através dele aumenta, quando se au -men ta a tensão aplicada, é mostrado na tabelaa seguir.

a) Construa um gráfico de corrente (eixohorizontal) contra tensão (eixo vertical).

Prof.: (a)

b) Utilize seu gráfico para determinar a correnteque flui quando a tensão aplicada vale 9V.

Prof.: (b) Cerca de 4,25A

c) Identifique a resistência do filamento dalâmpada quan do a corrente que circula porele for de 2A.

Prof.: (c) Com 2,0A circulando pelo filamento, a tensãoaplicada fica ao redor dos 2,5V. Pela lei de Ohm. tem-se:resistência = 2,5V / 2,0A = 1,25 ohm.

d) Qual é a resistência mais alta do filamento dalâmpada?

Prof.: (e) Ocorre para tensão de 12V, com corren te de 5,0A:resistência = 12V / 5,0A = 2,4 ohms

4. Considerando o esquema abaixo, a resistênciaelétrica total vale:

a) 6Ω b) 1440Ω c) 40Ωd) 60Ω e) 240ΩProf.: C

4520

40,52

414

428

Resistência (Ω)Corrente (A)Tensão (V)

Corrente(A)

5,0 4,5 4,0 3,53,01,5

12 10 8 6 4 2Tensão(V)

– 31


32 –

Como são ligados?Num parque de diversões, encontramos aquela pista

de choque, com piso de chapas de ferro, uma grande telametálica no teto e cheia de carrinhos bate-bate. Eles sãomovidos por motores elétricos.

De que modo podemos ligar duas lâmpadas e umsecador de cabelo em uma mesma tomada? Como são li -ga das as lâmpadas de uma árvore de Natal? E aslâmpadas dos faróis dos carros? Se uma delas queimar, ooutro farol apagará? Isso tudo é o que veremos nesta aula.

A seguir, você verá dois modos de acrescentar umasegunda lâmpada a esse circuito básico:

Lâmpadas em série

Desse modo, cada uma acende com menor brilho queaquela do circuito básico.

Se uma lâmpada é removida, o circuito fica aberto.E, por isso, a outra lâmpada apaga.

Lâmpadas em paralelo

Desse modo, cada uma delas brilha intensamente,como no circuito básico. Mas isso tem um preço!

Estas lâmpadasestão conectadasem paralelo. Ca -da uma delastem conexões di -retas com a bate -ria. Assim, cadauma delas recebea tensão totalque a bateriaforne ce.

Como sabemos, se umadas lâmpadas da série“queimar", todas asoutras apagarão. O queisso lhe informa comrelação ao modo comoestas luzes da árvore deNatal são conectadas?

Estas lâmpadasestão conectadasem série. Elastêm de com par ti -lhar – divi direntre elas – atensão fornecidapela bateria.

Vamos iniciarcom um circuitobásico e umaobservação: conectada a umabateria, umalâm pada indi vi -dual brilha in -ten sa mente.

Como são ligados?

Aula

20 Série e paraleloData: _____/_____/_____


A corrente total que passa pela bateria é o dobrodaquela que passa numa lâmpada individual. A bateriafornece energia elétrica numa taxa mais rápida; dessemodo, a bateria vai se “esgotar” mais depressa.

Se uma lâmpada é removida, há ainda um circuitocompletado pela outra lâmpada, a qual continuará abrilhar intensamente.

InterruptoresUm interruptor “abre” um circuito, separando dois

contatos metálicos. No circuito a seguir, cada lâmpada é controlada por

um interruptor. Para descobrir qual deles controla que lâmpada, po -

de mos fazer o seguinte: com seu dedo (ou lápis), traceuma rota partindo de um dos terminais da bateria,passan do por uma lâmpada e chegando ao outro terminal.Nesse percurso, você deve passar por um interruptor.Este será o interruptor para acender ou apagar a lâmpadapela qual você passou. O interruptor deve ficar nocaminho da cor rente que passa pela lâmpada.

Repare que duas das lâmpadas são controladas pelomesmo interruptor. Você pode dizer qual é? Como vocêfaria para comandar individualmente cada uma dessaslâmpadas usando interruptores?

Resistores em série

Dois resistores em série. Juntos, eles impõem uma resistência mais alta que

cada um deles individualmente. O efeito é equivalente aunirmos dois pedaços de fio de níquel-cromo para obterum fio de comprimento maior.

Para obter a resistência da associação, basta somaros valores das resistências colocadas em série:

= +

O procedimento vale para três ou mais resistoresassociados.

Resistores em paralelo

Dois resistores em paralelo. Juntos, eles impõem à corrente uma resistência mais

baixa que qualquer resistor por si só. O efeito é equiva -lente a pôr dois pedaços de fio de níquel-cromo lado alado, com os extremos ligados entre si. Eles se com -portam como um pedaço de fio mais grosso.

Se as duas resistências são iguais, a resistência daassociação vale metade de uma resistência individual.

4Ω em paralelo com 4Ω = 2Ω8Ω em paralelo com 8Ω = 4Ω...e assim por diante.

Se as duas resistências são diferentes, você tem deusar uma equação para achar a resistência da associação:

Resistência Resistênciado X do

Resistência Primeiro Segundoda = ––––––––––––––––––––––––––––

Associação Resistência Resistênciado + do

Primeiro Segundo

Por exemplo:

para calcular a resistência daassociação de três resistores diferentes ligados emparalelo?

Como você faria

Mais grosso → menor resistência.

Resistência do segundo

(6 ΩΩ)

Resistência da associação

(9 Ω)

Resistência do primeiro

(3 Ω)

Maior comprimento → maior resistência.

– 33


34 –

As duas lâmpadas e o secador de cabelo também são ligados em para lelo com a tomada da rede elétrica domiciliar.O uso de uma mesma toma da para vários aparelhos é técnica não recomendável. Os fios que vão à tomada (por dentroda parede) podem não suportar a corrente total necessária ao conjunto de aparelhos.

As lâmpadas das árvores de Natal são ligadas em série. Uma das lâmpadas apresenta no seu interior um diminuto ter-mostato de lâmina bimetálica (vide Caderno 3). Com o aquecimento dessa lâmina, em razão da proximidade do filamento dela,ela abre o circuito, apagando todas as lâmpadas da série. Após o resfriamento, as lâmpadas reacendem. O ciclo se repete.

Os faróis de carros são ligados em paralelo. Se a lâmpada de um deles queima, o outro continua funcionando.

: É muito fácil! Basta fazer de dois em dois! Usando a equação dada, calculamos a resistência daassociação de dois deles; usamos novamente a equação para calcular a resistência da associação do terceiro com oresultado do primeiro cálculo.

Como você faria?

: Os motores elétricos dos carrinhos bate-bate são ligados emparalelo com o gerador que alimenta a pista. Cada motor recebe a mesma tensãoelétrica que os demais. O acelerador de cada carrinho nada mais é que um reostato(resistência variável) que controla a intensidade da corrente elétrica no motor,ajustando assim a velocidade do carro. Um dos terminais do gerador (neutro, terra) éligado ao piso metá lico da pista, o outro (fase) é ligado na tela ao alto.

Como são ligados?

Exercícios da aula1. O quadro a seguir traz informações sobre três

diferentes conjuntos de lâmpadas: A, B e C.a) Para cada caso, diga como as lâmpadas es -

tão conectadas (série ou paralelo).b) Complete a informação que falta na última

co lu na.

Prof.:a) A – associadas em paralelo (a tensão em cada lâmpada é

igual à da fonte). B – associadas em série: a tensão em cada uma é menorque a da fonte; a soma das tensões in di vi duais (20 x 12V)é igual à tensão da fonte (240V).C – associadas em paralelo (mesmo motivo de A).

b) B – as outras apagam; C – as outras ficam ace sas.

2. Faça uma correspondência entre as associa -ções da esquerda com os resultados de asso -ciações da direita.

Prof.: A com G; B com H; C com E; D com F.A – (9 + 3) = 12B – (4 x 4) / (4 + 4) = 2C – (6 x 12) / (6 + 12) = 4D – 5 + [(4 x 4) / (4 + 4)] = 7

3. Para fazer um “cordão” para a árvore de Natal,10 lâmpadas iguais foram associadas em série.Os terminais da associação foram ligados numatomada de 120V. Um amperímetro colocadopro visoriamente entre a quarta e a quintalâmpa da indicou uma leitura de 0,5 A.a) Faça um esquema desse circuito.Prof.: a)

b) Qual a tensão elétrica em cada lâmpada?Prof.: A tensão elétrica em cada lâmpada é de 12V (120V : 10lâmpadas iguais).

?12 V2 lâmpa-das de fa-rol

12 VC

?12 V

20 lâmpa-das de ár-vore deNatal

240 VB

As outrasficam acesas

240 V3 lâmpa-das de teto

240 VA

Efeito ao se remo- ver umalâmpada

Tensão em cada lâmpada

Lâmpadas conectadas

Fonte de tensão

H I P E R T E X T O


c) Qual a resistência elétrica do filamento decada lâmpada?

Prof.:Aplicando-se a lei de Ohm (tensão 12V e corrente 0,5A),obtemos a resistência do filamento, que é de 24 ohms.

d) Qual a resistência da associação?

Prof.: A resistência da associação é de 240 ohms.

4. Dois resistores idênticos são associados emsérie. Pode-se afirmar quea) a tensão aplicada na associação não atingirá

os resistores.b) a resistência total é igual ao dobro da

resistência de um dos resistores.c) a intensidade de corrente no segundo

resistor é a metade da intensidade decorrente do primeiro.

d) a intensidade de corrente em cada resistor éigual à metade da intensidade total daassociação.

Prof.: B

5. As dez lâmpadas de uma árvore de Natal sãoligadas em série. Numerando essas lâmpadasde 1 a 10 e supondo que a nona lâmpadaqueime, podemos afirmar quea) todas apagam.b) ficam acesas apenas as lâmpadas de 1 a 8.c) somente a nona lâmpada apaga.d) fica acesa somente a décima lâmpada.e) todas queimam.Prof.: A

– 35

1. Experimento 1: Propagação retilínea

Nos meios transpa -rentes e homogêneos, aluz propaga-se em linhareta. Isso ocorre, porexem plo, no ar, na água eno vidro. Os eclipses, afor mação de sombra e pe -numbra, a câmara de ori -fício etc. evidenciam bemessa propriedade da luz.

A câmara escura deorifício é simplesmenteuma caixa fechada comum pequeno orifício nocentro de uma das faces. Aluz proveniente do objetopassa pelo orifício e formauma imagem no fundo dacaixa.

Lab.

67

Luz e princípiosData: _____/_____/_____


Você pode construir essa câmara com uma simplescaixa de papelão. Na parede da frente, faça um orifício naregião central. Recorte o papelão da parede do fundo e osubstitua por papel vegetal. Por transparência, vocêpoderá observar a imagem formada.

ObjetivoEvidenciar o princípio da propagação retilínea da

luz e a formação da imagem pela câmara escura deorifício.

2. Experimento 2: O periscópioObjetivoMostrar uma aplicação didática dos sistemas de

espelhos angulares.

MaterialCaixa de papelão ou madeira fina, dois espelhos pla -

nos quadrados ou retangulares.

Montagem

O sistema é excelentepara “olhar as coisas porci ma” – por cima daspessoas nos dias deparada (des file on demuita gente anda!), porcima do muro etc.

Comentários:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3. Experimento 3: Associação de Espelhos PlanosObjetivoObservar e verificar o número de imagens formadas

a partir das associações de espelhos planos.

Material– 2 espelhos planos (10cm x 10cm)– compasso ou transferidor– objetos diversos

Procedimento– Traçar, com auxílio do compasso ou do

transferidor, os seguintes ângulos;a) 45° b) 60° c) 90° d) 120°

– Colocar os espelhos sobre as marcações dosângulos e inserir um objeto entre eles (borracha,por exemplo).

– Observar o número de imagens formadas ecomparar com o cálculo:

i = número de imagens formadas na associaçãoα = valor do ângulo (45°, 60°, 90°, 120°)1 = objeto real

Número de imagens formadasa) 45° →

b) 60° →

c) 90° →

d) 120° →

360°i = ––––––– – 1

α

36 –


– 37

ObjetivoAlterar o equilíbrio elétrico dos corpos, de modo que

exibam os efeitos de suas cargas elétricas em presença deoutras cargas elétricas; técnicas de eletrização; forçasnascidas entre cargas elétricas; polarização dos corpospelo fenômeno da indução.

Experimento 1: Balões ou canudos de refrigeranteAcompanhe os procedimentos efetuados pelo(a)

professor(a) e responda às suas perguntas antes de iniciarsua participação individual.

Prof.:1. Encha e amarre vários balões coloridos. Eletrize alguns

deles atritando-os contra um suéter ou outro artigo devestuário.

2. Coloque cada um desses balões encostado no qua dro-negro, formando uma fila horizontal. Obvia mente algunsdeles ficarão colados no quadro e outros, não.

3. Solicite da classe razões para o comportamento dos balões.Assim que alguém sugerir que você esfregue o balão em algoantes de tentar colá-lo na parede, peça-lhes que apontemcontra quais tipos de substâncias deve ser esfregado paraque fique colado na parede ou no quadro-negro.[A maioria das substâncias carregará o balão com sucesso.Lã, algodão e cabelo são os materiais mais comuns paraeletrizar os balões.]

4. Possivelmente, antes que você termine essas investigações,alguns dos balões se desprenderão do quadro e cairão.Peça aos alunos que ofereçam explicações para essecomportamento.[Como o balão se eletriza negativamente, ele se encontracom excesso de elétrons. Esses elétrons transferem-se parao meio ambiente e para o quadro-negro, minimizando acarga induzida neste. A força de atração diminui, a forçade atrito diminui e o balão cai.] Faça que os alunos anotemneste espaço a sequência dos fatos e as explicações dadas.

Experimento 2: Mais balões

1. Encha quatro balões idênticos e amarre uma linha emcada um deles. Segure dois dos balões por suaslinhas, um em cada mão, e mostre como eles secomportam ao serem aproximados ao outro. (Nãoatrite os balões antecipadamente.)

2. Pegue dois balões e esfregue-os com um pano de lã.Repita o procedimento 1. Que aconteceu? Explique oporquê.

Prof.: Os balões se repelem. Ambos foram eletrizados poratrito com o mesmo material (lã) e adquiriram cargas domesmo tipo.

3. Pegue outros dois balões e esfregue apenas um delescom a lã. O que acontecerá quando postos lado alado, suspensos por suas linhas? Justifique.

Prof.: Os balões se atrairão. Um dos balões foi carregado poratrito e o outro, polarizado por indução. Balão carregadopróximo a balão neutro sempre provoca atração.

Experimento 3: Construção de um eletroscópioObjetivoObservar a eletrização de materiais por atrito eindução.

Material– canudos de refrigerante dobráveis– linha– papel alumínio– papelão grosso ou isopor– fita adesiva– tesoura– outros materiais

Procedimentoa) Montar o eletroscópio

– Recortar um quadrado de papelão ou isopor(5cm x 5cm) para a base.

– Fazer cortes de 1cm na extremidade do canudo.– Fixar o canudo na base e dobrar sua extremidade

livre.– Amarrar um pedaço de linha na parte dobrada

do canudo.– Amassar um pedação de papel alumínio

(pequeno) na extremidade da linha (ver figura).

Lab.

8 Cargas elétricasData: _____/_____/_____


38 –

b) Eletrizar por atrito vários materiais (outroscanudos, réguas, pentes) e aproximá-los doeletroscópio montado.

ObservaçõesEscreva como se comportou o pêndulo após aaproximação com os diversos materiais eletrizados.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

I. Associando pilhasMaterial• suportes plásticos para duas pilhas grandes• pilhas grandes de 1,5V• lâmpadas para lanterna com soquete metálico (3V)• fio de cobre encapado (fio cabinho)

Procedimentosa) Montar um circuito com 2 pilhas em série, 1 su -

por te, fio e lâmpada.

Esquematize:

Qual o valor da voltagem (tensão) fornecidapelas pilhas?

Prof.: 3V

b) Montar um circuito misto com 4 pilhas, 2 supor -tes, fio e lâmpada.

Esquematize:

Qual o valor da voltagem (tensão) fornecidapelas pilhas?

Prof.: 3V

Lab.

9 Pilhas e associaçõesData: _____/_____/_____


c) Montar um circuito em série com 4 pilhas, 2suportes e uma lâmpada.

Esquematize:

Qual o valor da voltagem fornecida pelaassociação de pilhas?

Prof.: 6 V

II. Fazendo pilhasObjetivoReconstituir a experiência de Volta e obter gera -

dores eletroquímicos a partir de vários eletrólitos.

Material2 placas de cobre (10 x 2cm); 2 placas de zinco (10

x 2cm); 2 pedaços de cabinho No 22 (fio de ligação), de20cm cada; 1 lâmpada em miniatura para 1,2V, comsoquete (pode ser substituída por um LED comum);90cm de papel higiênico; 1 copo com cerca de 50ml desolução de sulfato de cobre a 100g/l; limão; batata;100ml de solução ácida fraca.

Montagem

1. Corte 30cm de papel higiênico e dobre-o de tal formaque fique aproximadamente do mesmo tamanho dasplacas metálicas.

2. Mergulhe esse papel dobrado na solução de sulfatode cobre. Aperte um pouco o chumaço para retirar oexcesso de líquido.

3. Coloque esse chumaço úmido entre as placas ecomprima-as bem.

ObservaçõesAo apertar as placas uma contra a outra, observe a

lâmpada, para verificar se ela acende, ainda quefracamente.

Para que a lâmpada continue acesa por algum tempo,comprima e solte, várias vezes, as placas.

NotaA lâmpada em miniatura (e seu soquete) pode ser

substituída, com vantagens, por um LED (diodo emissorde luz), Light Dependet Resistor. São aquelas luzinhasencontradas na maioria dos painéis de seus equipamentoseletrônicos (rádios, CD-driver etc.). Podem ser encon -tradas em qualquer loja de eletrônica a preço 5 a 10 vezesmenor que o da lampadinha incandescente. Esses diodosemissores de luz requerem apenas cerca de 10mA paraque brilhem, enquanto as lâmpadas incan des centes emminiatura só se mostram “acesas” com correntes acimade 40mA. Vale a pena obter 3 a 4 deles para efetuarexperimentos de eletricidade.

Observações do alunoAnote aqui tudo que observou e inclua as

dificuldades que encontrou.

_____________________________________________

_____________________________________________

_____________________________________________

_____________________________________________

_____________________________________________

_____________________________________________

_____________________________________________

_____________________________________________

_____________________________________________

_____________________________________________

_____________________________________________

_____________________________________________

_____________________________________________

_____________________________________________

_____________________________________________

_____________________________________________

______________________________________________

– 39


40 –


– 41

Após reler atentamente os textos das aulas 11 a13, observando os gráficos, esquemas efiguras, responda as perguntas da maneiramais completa possível. Nos exercícios comcálculos lembre-se de sempre colocar dados,fórmula, resolução e resposta.

1. Nestas aulas pudemos entender melhor osconceitos de fontes e feixes de luz, além deconhecer alguns fatos acerca da luz. Tambémentendemos os fenômenos de refração e dereflexão em espelhos planos e curvos. Comovimos, a luz se propaga em linha reta e istoresulta em fenômenos facilmente observáveis.Cite pelo menos quatro desses fenômenos.

Prof.: Muitos fenômenos são consequência ime diata dapropagação retilínea da luz: as sombras, as penumbras, oseclipses, a sucessão dos dias e das noites, as fases da Lua, afotografia etc. Em laboratório (ou pelo computa dor),podemos simu lar e reproduzir facilmente esses fenômenos.

2. Nesta foto, por que é possível ver o estreito fei -xe de luz que sai desta fonte laser?

Prof.: As inúmeras partículas normalmente exis tentes emsuspensão no ar atmosférico recebem a luz do feixe e refletempara todas as direções. Muitas dessas direções passam peloglobo ocular do ob ser vador (a câmara fotográfica, no caso).

3. (PUC-MG) – Para que você possa ver umacaixa colorida colocada sobre uma mesa, énecessário:a) somente que sinais nervosos passem dos

olhos até o seu cérebrob) raios irem dos seus olhos até a caixac) que a luz do ambiente, refletida na caixa,

chegue até seus olhos e seja transmitida porimpulsos nervosos até o cérebro

d) a caixa está iluminada, bastando assim paraque possa vê-la

e) que os olhos emitam raios que retornem aocérebro, trazendo a informação da imagem

Professor, é bom relembrar os alunos que para queenxerguemos algo, além de ser necessária a emissão oureflexão de luz, é necessário que seu globo ocular capte estaimagem e a envie para o cérebro que fará a interpretaçãodaquilo que foi visto.Resposta: C

4. (ITA-SP) – Dos seguintes objetos, qual seriavisível em uma sala perfeitamente escurecida ? a) um espelhob) qualquer superfície clarac) um fio aquecido ao rubrod) uma lâmpada desligadae) um gato preto

Professor, o espelho, uma superfície clara, uma lâmpadadesligada e um gato preto são fontes de luz secundárias e,portanto, só podem ser vistos quando a luz que chega até elesé refletida. O único objeto que é fonte de luz primária naquestão é o fio aquecido ao rubro, pois corresponde a umafonte de luz primária do tipo incandescente.Resposta: C

5. (FUVEST-SP) – Admita que o Sol subitamente“morresse”, ou seja, sua luz deixasse de seremitida. 24 horas após esse evento, umeventual sobrevivente, olhando para o céu, semnuvens, veria:a) a Lua e estrelas b) somente estrelasc) somente a Luad) uma completa escuridão e) somente os planetas do sistema solar

Professor, as estrelas emitem luz própria e, portanto, seriapossível ver a luz que emana delas em um céu escuro, semnuvens. A Lua e os planetas do sistema solar, são fontes deluz secundárias e, como tais, apenas refletem a luz do sol quechega até elas. Sem sol seria impossível vê-las nas condiçõesdescritas no enunciado.Resposta: B

Data: _____/_____/_____ Nome: ____________________________________ Sala: _____

Tarefa Aulas 11 a 14Ciências


6. Represente o raio refletido (RR) pelo espelhoplano EP, correspondente ao raio incidente (RI),nos seguintes casos:

Prof.:

7. Como bem sabemos, asimagens formadas porespelhos planos apresen -tam determinadas carac -terísticas como, por exem -plo, o fato de ter o mesmotamanho do objeto e deestar à mesma distância do

espelho. Na figura ao lado, podemos ver aimagem de um relógio de parede refletida porum espelho plano. Qual a hora marcada pelorelógio? Justifique sua resposta.

Prof.: Como o espelho plano forma imagens virtuais,lateralmente invertidas, os ponteiros estão em posiçãocontrária no relógio, quando comparamos com a parede,logo, a hora marcada é 3h55.Objeto: Relógio Imagem: Relógio Invertido

8. Classifique os elementos abaixo,indicando (FP) para fontes primárias deluz e (FS) para as fontes secundárias.

( FS ) Caixa de fósforo( FS ) Telefone( FS ) Óculos( FP ) Tubos de néon em funcionamento( FP ) Chama do bico de Bunsen( FS ) Olho do gato

9. Assinale a alternativa incorreta:a) A luz atravessa o espaço vazio.b) A luz se propaga em linha reta.

c) A luz transporta energia.d) As ondas de luz viajam rapidamente, a cerca

de 300.000km/s.e) A luz é uma forma de matéria invisível.Prof.: E

10. Fontes que emitem luz por estarema elevadas temperaturas são classifi -cadas como:

a) incandescentes. b) iluminadas.c) luminescentes. d) fotoelétricas.e) nucleoatômicas.Prof.: A

11. Nomeie os elementos numeradosda ilustração:

1 – . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 – . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 – . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4 – . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5 – . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6 – . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Prof.: 1. Raio Incidente; 2. Normal; 3. Raio refletido; 4.Ângulo de incidência; 5. Ângulo de reflexão; 6. Espelhoplano.

42 –


– 43

Após reler atentamente os textos da aula 14,observando os gráficos, esquemas e figuras,responda as perguntas da maneira maiscompleta possível. Nos exercícios com cálculoslembre-se de sempre colocar dados, fórmula,resolução e resposta.

12. Sobre espelhos curvos, responda as questõesabaixo:

a) Como é o refletor de uma lanterna? Expliquepor que ele deve ser assim.

Prof.: O refletor é um espelho côncavo. Colocando-se ofilamento da lâmpada no foco desse espelho, o feixe de luzemitido é quase cilíndrico (constituído de raios pratica -mente paralelos). Os refletores de lanternas, lampiões,grandes holo fotes etc., idealmente, deveriam ser parabó -licos, o que garantiria perfeito paralelismo dos raios emiti -dos quando a fonte se situasse em seu foco.

b) Como são os espelhos de segurança emsupermercados e os espelhos retrovisores la-terais nos automóveis?

Prof.: São espelhos convexos. Eles fornecem imagens vir -tuais reduzidas, porém ampliam o campo de observação.

c) De que tipo são os espelhos usados para ma -quiagens? Eles devem apresentar grandes oupequenas distâncias focais?

Prof.: São espelhos esféricos côncavos, de grande curva -tura (grande distância focal). Nessas condições, como orosto do observador fica localizado entre o foco e o vérticedo espelho, a imagem é virtual, direita e ampliada.

13. Sobre a refração, responda as questões abaixo:

a) Desenhe um raio de luz que, partindo doponto luminoso P, atinge obliquamente aplaca de vidro e a atravessa.

Prof.:

b) Por que um lápis mergulhado dentro de umcopo com água nos parece quebrado e maisgrosso?

Prof.: A luz proveniente da parte mergulhada do lápissofre o fenômeno de refração, desviando-se de sua direçãooriginal e, com isso, formando uma imagem alterada edeslocada do objeto (o lápis). O fato de parecer maisgrosso deriva da aproximação entre imagem e globoocular.

c) Um raio de luz vindo do vácuo entra numacamada de ar, atravessa uma placa de vidro epenetra na água. Em qual desses meios avelocidade da luz é a menor de todas? Emqual é a maior de todas?

Prof.: A velocidade da luz no vidro é a menor de todas.No vácuo, a velocidade da luz é máxima.


14. O senhor Eufrásio decidiu começar a pescar,pois ouviu dizer que é um passatempo muitotranquilo e relaxante. Na figura abaixo podemosvê-lo, prestes a lançar seu anzol sobre umpeixe. O que o senhor Eufrásio nem desconfiaé que ele está vendo apenas a imagem dopeixe e não o peixe propriamente dito. Por que?

Prof.: Por causa do fenômeno da refração. Como a luztrafega em velocidades diferentes no ar e na água, há umadistorção na imagem, o peixe aparenta estar em umaprofundidade, mas, na verdade, está em outra.

15. Faça um esquema representando a imagemobservada pelo senhor Eufrásio e o objeto real,com as devidas legendas.

Prof.:

16. Dê a nomenclatura adequada acada um dos elementos da ilustração aseguir:

Prof.:1 – Fonte de luz2 – Raio incidente 3 – Reta normal 4 – Ângulo de incidência5 – Ângulo de refração6 – Raio refratado

17. O desvio que um raio luminososofre ao passar de um meio para outroé chamado de

a) absorção. b) reflexão.c) refração. d) assimetria.

Prof.: C

18. Assinale o meio no qual a refraçãoé maior.

a) Ar b) Água c) Vidrod) Acrílico e) Diamante

Prof.: E

44 –

C2_9oA_CIENCIAS_PROF_2012_Tony 28/02/12 15:20 Page 44

– 45

Após reler atentamente os textos das aulas 15a 17, observando os gráficos, esquemas efiguras, responda as perguntas da maneiramais completa possível. Nos exercícios comcálculos lembre-se de sempre colocar dados,fórmula, resolução e resposta.

1. Como já sabemos toda matéria é composta porátomos, os quais, por sua vez, são compostospor pequenas partículas, os prótons e osnêutrons, que ficam no núcleo do átomo, eelétrons, que ficam na eletrosfera, a região maisexterna do átomo. Os nêutrons não tem cargaelétrica, enquanto os prótons têm carga elétricapositiva, os elétrons têm carga elétrica negativa.Como os prótons e o elétrons estão presentesna mesma quantidade em um átomo, a cargaelétrica total deste átomo é nula. Entretanto, épossível transferir elétrons de um átomo paraoutro, visto que, como já mencionado, elesestão na parte mais externa do átomo. Se oátomo ganhar elétrons, ficará com excesso decargas negativas e portanto, sua carga totalserá negativa. Por outro lado, se o átomo perderelétrons, ficará com falta de cargas negativas eportanto, sua carga total será positiva. A issodá-se o nome de eletrização. De quais manei -ras podemos eletrizar um átomo? Explique.

Prof.: Um átomo pode ser eletrizado por atrito, contato oupor indução. No primeiro caso, dois materiais são atritados,um contra o outro. Como um perde elétrons e o outro ganhaelétrons, estes materiais ficam com cargas opostas e seatraem. No segundo caso, um material eletrizado é encostadoem outro neutro. Quando isso acontece, imediatamente osdois materiais ficam com a mesma carga e, por isso, serepelem. No terceiro caso, um material eletrizado éaproximado de em material neutro, sem encostar. Quandoisso acontece, há uma “redistribuição” de cargas no segundomaterial, o que o tornará polarizado, ou seja com um pólonegativo e outro positivo. Como as cargas opostas se atraem,os dois materiais serão atraídos.

2. Admita que você já tenha um balão eletrizadocom carga positiva. Alguém lhe dá outro ba lão epede que você lhe diga se tal balão está eletri -zado ou não. Se estiver eletrizado, di ga qual osinal da carga.Como você procederá para dar a resposta?

Prof.: Suspender os dois balões por fios de linha, próximos um dooutro, sem que se toquem. Possibilidades:a) Eles se repelem – o balão incógnita está eletriza do positi -

va mente. Fim do procedimento.b) Eles se atraem – o balão incógnita está eletrizado

negativamente ou está no estado neutro. Para decidir, há uma saída:

1) Passe a mão pelo seu balão para neutralizá-lo. (A mãofornece elétrons para o balão.)

2) Aproxime o seu balão (agora neutro) do balão in cógnita. Decisões:c) Se não ocorrer atração ou repulsão, o balão in cógnita

estará neutro. Fim do procedimento. d) Se houver atração (por indução), o balão incóg ni ta estará

eletrizado negativamente. Fim do pro ce dimento.

3. O Dr. L. Trodo possui TRE esferas eletrizadas,A, B e C. Seus experimentos demonstraramque a esfera A é atraída pela esfera B e que aesfera B é repelida pela esfera C. Os alunos doDr. L Trodo fizeram algumas afirmações combase nestes resultados:I. A e B estão carregadas positivamente II. A e C estão carregadas negativamente III. B e C têm cargas de sinais diferentes IV. A e C têm cargas de sinais diferentes Há alguma afirmação correta? Qual (ou quais)?Justifique sua resposta.

Data: _____/_____/_____ Nome: ____________________________________ Sala: _____



46 –

Prof.: A afirmação IV é a única correta. Como as esferas A eB se atraem, é correto afirmar que elas têm cargas de sinaisopostos. As esferas B e C só poderão se repelir seapresentarem cargas iguais. Assim, logicamente, se a esferaA tiver sinal positivo, B e C terão sinais negativos, e vice-e-versa. O que justifica a escolha da afirmativa IV como aúnica correta.

4. Sobre a eletrização de corpos foram feitasalgumas afirmações:I. Somente corpos carregados positivamente

atraem corpos neutrosII. Um corpo neutro pode ser atraído por um

corpo eletrizado III. Um corpo carregado pode atrair ou repelir

um corpo neutro IV. Se um corpo A eletrizado positivamente atrai

um corpo B, podemos afirmar que B estácarregado negativamente

Como você deve ter percebido há algumasafirmações bem equivocadas nesta lista. Assim,com base no que você aprendeu sobreeletrização de corpos, aponte as afirmativaserradas explicando seu erro.

Prof.: A afirmação I está errada pois qualquer corpoeletrizado pode atrair, por indução, um corpo neutro, estejaele carregado positiva ou negativamente. A afirmação IIIestá incorreta pois qualquer corpo eletrizado pode atraís porindução um corpo neutro, mas não repeli-lo. A Afirmação IVestá equivocada pois o corpo B atraído pelo corpo A, podeestar carregado negativamente ou pode ser neutro e ter sidoatraído por indução.

5. Hellen Trizada é uma vaidosa aluna de cabeloscompridos. Num dia bastante seco, notou que opente de acrílico que utilizou atraía pequenospedacinhos de papel. Como uma boa aluna deCiências, Hellen logo concluiu porque isto ocor -reu. Explique com suas palavras o que pode terhavido.

Prof.: Ao pentear os cabelos, Hellen Trizada eletrizou o pentepor atrito. O pente carregado pode então atrair os peda -cinhos de papel por indução.

6. Explique os cuidados que devem ser tomadospara se conseguir eletrizar um bastão de ferroatritado com seda.

Prof.: Utilizar uma luva de borracha para impedir oescoamento de cargas elétricas do ferro para a mão.

7. Considere um circuito elétrico poronde há a passagem de 30 A por 0,2s.Qual é o valor da carga elétrica que

passa por este circuito?

Prof.:Dados: Fórmula: Resolução:i = 30 A carga = i . Dt carga = 30 . 0,2Dt = 0,2s carga = 6 Ccarga = ?Resp.: a carga que passa por este circuito é de 6 C.

8. Se um corpo está eletrizadopositivamente, pode-se afirmar que elepossui

a) falta de elétrons. b) excesso de elétrons.c) falta de prótons. d) excesso de nêutrons.e) falta de nêutrons.

Prof.: (a) Falta de elétrons.

9. Complete:“A força de atração ou de repulsão entre doiscorpos eletrizados é tanto . . . . . . . . . . . . . . . .. quanto maior forem suas cargas elétricas etanto . . . . . . . . . . . . . . . . quanto maior for adistância que os separa.”

Prof.: Maior (ou mais intensa), menor (ou menos intensa).


Após reler atentamente os textos das aulas 18a 20, observando os gráficos, esquemas efiguras, responda as perguntas da maneiramais completa possível. Nos exercícios comcálculos lembre-se de sempre colocar dados,fórmula, resolução e resposta.

1. Dando continuidade ao estudo de eletricidade,nessas aulas aprendemos mais sobre tensão eresistência elétrica, bem como o que aconteceem circuitos quando associamos alguns com -po nentes em série e em paralelo. Como vimosa tensão elétrica (ou voltagem) corresponde àdiferença de potencial elétrico existente entreos pólos de uma pilha ou bateria – por issotambém é conhecida com d.d.p. – e é sempremedida em Volts (V). A resistência elétricacorresponde a dificuldade que é imposta àpassagem de energia elétrica. Logo a resistên -cia varia de acordo com o comprimento do fiocondutos, sua espessura e do material do qualé feito. Existem ainda componentes elétricosconhecidos como resistores, que são colocadosnum circuito elétrico para limitar a intensidadede corrente elétrica que passa por um deter -minado circuito ou por uma determinada áreado um circuito complexo. No que diz respeito aassociações, é importante notar que pilhas ebaterias – geradores de energia – comportam-se de maneira diferente de lâmpadas e apa -relhos elétricos em geral – consumidores deenergia – quando associados em série ou emparalelo. O que acontece com geradores deenergia (pilha e baterias) e consumidores deenergia (Lâmpadas e eletrodomésticos) quandoassociadas em série e em paralelo?

Prof.: Quando associadas em série, as tensões de cada umadas pilhas são somadas, enquanto que as tensões delâmpadas são divididas. Quando pilhas são associadas emparalelo, a tensão total é mantida, o que altera é o tempo defuncionamento. Se você associar 2 pilhas em paralelo, otempo de funcionamento do circuito irá dobrar; com 3pilhas, o tempo será triplicado e assim, por diante. Quandoassociamos lâmpadas em paralelo, cada uma delas receberáa tensão total fornecida pelo circuito.

2. Quando ligamos, nos terminais de uma pilha de3V um resistor de 12 Ω, quanto vale a correnteque percorre o resistor?

Prof.: Para resolver este exercício basta utilizar a fórmula U = R . i.

Dados: Fórmula: U = R . iR = 12 Ω 3 = 12 . i Resp.: A corrente que passaU = 3V i = 3 / 12 pelo resistor vale 0,25 A.i = ? A i = 0,25 A

3. (UFAL) – Na figura abaixo a tensão entre osterminais A e B é de 6,0 V e a corrente que atra -vessa os resistores é de 1,5 A. Sendo R1 = 1,2 Ω,o valor de R2 é de:

a) 0,8 Ω b) 1,5 Ω c) 1,8 Ωd) 2,8 Ω e) 5,0 Ω

Prof.: Alternativa D. Para resolver este exercício basta utili -zar a fórmula U = R . i, substituindo R pelo resistor equiva -lente para associação em série.

1º passo: 2º passo:Dados: Fórmula: Req. = R1 + R2 Fórmula: U = R . iR1 = 1,2 Ω Req. = 1,2 + R2 6 = (1,2 + R2) . 1,5R2 = ? Ω 6 / 1,5 = (1,2 + R2)U = 6V 4 = 1,2 + R2i = 1,5 A R2 = 4 – 1,2

R2 = 2,8 ΩResp.: O resistor R2 vale 2,8 Ω.

– 47

Data: _____/_____/_____ Nome: ____________________________________ Sala: _____



4. Num circuito, dois resistores, um de 5 Ω e outrode 20 Ω, estão associados em paralelo. Ocircuito está ligado a uma d.d.p. de 6 V. Calculea energia, em joules, dissipada por esta asso -ciação, no decorrer de 20 segundos.

Prof.: Para resolver este exercício é necessário utilizar 4 dasfórmulas aprendidas nas últimas aulas:

1º passo: 2º passo:Dados: Fórmula: Req. = R1 x R2/R1 + R2 Fórmula: U = R . iR1 = 5 Ω Resolução: Req. = 5 x 20/5 + 20 6 = 4 . iR2 = 20 Ω Req. = 100/25 = 4 Ω i = 1,5 AU = 6VΔt = 20s 3º passo: 4º passo:energia = ? Fórm.: carga = i . Δt Fórmula: U = energia / carga

carga = 1,5 . 20 6 = energia / 30carga = 30 C energia = 6 . 30 = 180 J

Resp.: a energia dissipada pela associação em 20s vale 180 J.

5. Determine a tensão elétrica (ddp) nos terminaisde um gerador que fornece 200J de energiapara cada 4C de carga que a atravessa.Prof.:

Tensão =

Tensão =

tensão = 50V

6. Observe este circuito:

a) Qual a leitura no voltímetro ligado na bateria?b) Quanta energia essa bateria fornece para

cada coulomb de carga que ela empurra parafora?

c) Quanta energia essa bateria fornece porsegundo de funcionamento no circuito?

d) Quanta energia é consumida pela lâmpadada direita por segundo de funcionamento?

Prof.:a) Ele indica 18 volts (soma das leituras dos dois outros

voltímetros).b) Ela fornece 18 joules de energia para cada coulomb de

carga que a atravessa. Lembre-se:tensão = energia ÷ carga 18V = energia ÷ 1C → energia = 18J

c) A corrente através dela é de 2A; logo, a cada segundo,passam por ela 2C de carga. Como cada coulomb de cargatransporta 18J de energia, 2C transportarão 36 joules.Ela fornece 36J a cada segundo de funcionamento.

d) A cada segundo passam por ela 2C (é a intensidade decorrente através dela). Cada 1C lhe entrega 6J de energia;logo, 2C entregarão 12J.

7. (U. E. Londrina-PR–adaptada) – Uma bateriade 12 V alimenta uma lâmpada, fornecendouma corrente elétrica de 0,5 A, durante 50minutos. A bateria forneceu uma energia, emjoules, igual a: a) 600 b) 3 000 c) 6 000 d) 18 000 e) 300 000

Prof.: Alternativa D. Este é um exercício bem simples, para resolvê-lo bastaaplicar as fórmulas carga = i . Δt e U = energia / carga. Odetalhe fundamental, que freqüentemente escapa aos alunosé a conversão da unidade de tempo, que é dada em minutose deve ser aplicada em segundos.

1º passo: 2º passo:Dados: Fórmula: carga = i . Δt Fórmula: U = energia / cargaU = 12 V carga = 0,5 . 3000 12 = energia / 1500i = 0,5 A carga = 1500 C energia = 12 . 1500Δt = 50min = 3000s energia = 18000J

Resp.: A bateria forneceu 18000J de energia.

200J–––––

4C

energia–––––––

carga

48 –

C2_9oA_CIENCIAS_PROF_2012_Tony 28/02/12 15:20 Page 48

8. Uma churrasqueira elétrica é alimentada pelos110V da rede elétrica domiciliar. A intensidadede corrente através dela é de 6A.

Qual a resistência elétrica do elemento aquece-dor dessa churrasqueira?

Prof.: Aplica-se a lei de Ohm: R = U IR = 110 V ÷ 6A = 18,3 ohms ou 18,3 Ω

9. Esse é um resistor de carvão. Mantido atemperatura constante, aplicou-se aosterminais dele diferentes valores de tensões.Em algumas situações, foi medida também aintensidade de corrente por meio dele.

Veja esta tabela de dados:

Complete-a.

10. Calcule as resistências que substituem cadauma das associações abaixo:

Prof.: Para resolver os itens propostos neste exercício, bastaaplicar as fórmulas para associações de resistores em sérieReq. = R1 + R2 e em paralelo Req. = R1 x R2/R1 + R2. Nos itenscom associações em série e em paralelo, resolver primeiro asassociações em paralelo e somente depois, as associações emsérie. a)

Req. = 20 Ω

b)

Req. = 3 Ω

c)

associação paralelo: Req. = 3 Ωassociação série: Req. = 12 + 3 + 34Req. = 49 Ω

d)

1ª associação paralelo: Req. = 6 Ω2ª associação paralelo: Req. = 2 Ωassociação série: Req. = 6 + 11 + 2Req. = 19 Ω

Tensão (V) Corrente (A) Resistência (ΩΩ)

12 4,8 2,5

10 4 2,5

8 3,2 2,5

1,25 0,5 2,5

– 49


11. Explique o que acontece a umátomo neutro quando ele perde umelétron. E se ele ganhar, em lugar de

perder?

Prof.: O átomo torna-se eletrizado. A denomina ção corretapara um átomo nessa situação é “ioni za do”. Ao perder umelétron, ele fica “com um pró ton desacompanhado”, o quelhe confere uma car ga positiva (cátion). Ao ganhar umelétron, ele fica ionizado negativamente, torna-se um ânion.O as sun to é tratado com mais detalhes nas aulas de Quí mica,nas ligações iônicas.

12. Complete:a) Os elétrons têm carga . . . . . . . . . .

e os pró-tons . . . . . . . . . . . . . .b) Carregar-se positivamente significa . . . . . . .

. . . elétrons.c) Carregar-se negativamente significa . . . . . . .

. . elétrons.d) Um corpo positivo tem . . . . . . . . . . de elé-

trons.

Prof.: (a) Negativa, positiva. (b) Perder. (c) Ganhar.(d) Falta.

13. Que é um circuito elétrico? Elepode ser feito exclusivamente com ouso de condutores?

Prof.: Vide HIPERTEXTO – circuito elétrico.

14. Desenhe um circuito elétricoconstituído por uma pilha seca(comum), uma lâmpada incandescente

e dois fios de cobre.

a) Identifique no esquema os polos da pilha.b) Indique o sentido de movimento dos elétrons

nesse circuito.c) Por que os elétrons entram em movimento?d) Como se denomina esse movimento

ordenado de cargas elétricas pelo percursotodo?

Prof.: Recorra à ilustração do circuito elétrico do texto. a) Marque o topo da pilha como polo positivo e a base da

pilha como polo negativo. b) Os elétrons movimentam-se do polo negativo para o polo

positivo pelo circuito externo (fios e lâmpada).c) Os elétrons do circuito externo são empurrados pelo polo

negativo (repulsão entre cargas de mesmo sinal) e atraídospelo polo positivo (atração entre cargas de sinais opostos).

d) Corrente elétrica.

15. Vários aparelhos elétricosexistentes em sua casa são ligados àrede elétrica através de um fio que

geralmente é encapado com um materialchamado PVC.a) Por que os fios devem ser encapados?b) Que denominação recebem esses materiais

que revestem os fios?

Prof.:a) Para evitar o choque elétrico. (Os elétrons “escapam” do

fio.)b) Isolantes.

+

-

fio decobre

pilhaseca

elétronsatraídosentram

elétronsempurradosavançam

50 –


– 51

Cla

ssifi

caçã

o Pe

riódi

ca d

os E

lem

ento

s co

m a

ltera

ção

dos

sím

bolo

s e

nom

es d

os e

lem

ento

s de

104

a 1

11, r

ecom

enda

dos

pela

Iupa

c.

C2_9oA_Quim_Prof_2012_Tony 14/12/11 14:23 Página 51

52 –

IntroduçãoA matéria é constituída por partículas chamada

átomos. É formado por três partículas fun damentais: pró -tons, elétrons e nêutrons. Os prótons e nêu trons loca -lizam-se em uma região central chamada nú cleo ou co -roa. Este núcleo é envolvido pela eletrosfera onde seencon tram os elétrons.

Carga elétrica das partículasOs elétrons possuem carga elétrica negativa, os pró -

tons têm carga positiva e os nêutrons não têm carga elé -trica.

Massa das partículasPrótons e nêutrons possuem massas praticamente

iguais. A massa do próton é aproximadamente 1.840 vezesmaior do que a massa do elétron. O elétron tem, portanto,massa desprezível. Percebemos, então, que a massa doátomo se concentra no núcleo.

Dimensões do átomoO diâmetro do átomo é cerca de 10 mil vezes maior

do que o de seu núcleo. O núcleo poderia ser comparadoa uma azeitona no centro de um campo de fu te bol (comoo do Morumbi), e a eletrosfera seria o está dio. O tamanhodo átomo é, portanto, o tamanho da ele tros fera.

Relação entre o número de prótons e elétronsA matéria é eletricamente neutra, portanto os átomos

que a constituem são neutros. Sendo assim, o número depró tons, em um átomo, é igual ao número de elétrons.

Número atômico, número de massa eelemento químicoO que diferencia os átomos é o número de prótons de

que são constituídos. Tomemos, como exemplo, átomosde hidrogênio e de hélio. Todo átomo que possui umpróton em seu núcleo é de hidrogênio; se possuir doisprótons, será de hélio.

O número de prótons é, portanto, a identidade doátomo e será denominado número atômico, representadopela letra Z.

Hidrogênio → Z = 1Hélio → Z = 2

Aulas

7e8

Estrutura atômica e isótoposData: _____/_____/_____

C2_9oA_Quim_Prof_2010 24/02/10 09:28 Página 52

– 53

Número de massa, representado pela letra A, é asoma do número de prótons e de nêutrons que um átomopossui.

Hidrogênio: 1 próton + 0 nêutron → A = 1Hélio: 2 prótons + 2 nêutrons → A = 4

Representaremos essas propriedades dos átomos daseguinte maneira:

A A em que X = elemento químico qualquerX ou X A = número de massa

Z Z Z = número atômico

Ex.:

12C → carbono de número de massa 12 e

6 número atômico 6

Elemento químico é o conjunto de átomos de mesmonúmero de prótons, ou seja, de mesmo número atômico.Atualmente são conhecidos 115 elementos diferentes.

A = P + N ou A = Z + N

– Átomo é a menor parte da matéria quecaracteriza determinado elemento químico.

núcleo: prótons (carga positiva) enêutrons (sem carga)/

– Átomo\eletrosfera: elétrons (carga negativa)

– Número atômico (Z): número de prótonsexistentes no núcleo.

– Z = número de prótons = número de elétronspara átomos neutros.

– Número de massa (A): soma de prótons enêutrons.

– A = Z + N ou A = P + N

SER OU M

Isótopos são átomos de mesmo número atômico e, portanto, de mesmo elemento químico, que apresentam dife rentesnúmeros de massa por possuírem diferentes números de nêutrons. Todos os elementos químicos apresentam isótopos queocorrem na natureza em proporções constantes.

ExemploIsótopos do hidrogênio

Ocorrência: 99,98% 0,02% 10–7%Concluímos, então, que os isótopos são diferenciados pelos seus números de massa.Outros exemplos:

Isótopos do cloro Ocorrência Isótopos do oxigênio OcorrênciaCl35 75,4% O16 99,76%Cl37 24,6% O17 0,04%

O18 0,20%

1H2

DeutérioA = 2

N = 1

Z = 1

1H3

TrítioA = 3

N = 2

Z = 1

1H1

PrótioA = 1

N = 0

Z = 1


54 –

– I

O Átomo é Invisível?Apesar de muito pequeno, métodos científicos mo -

dernos permitem obter a cada dia novas informaçõessobre o átomo. O átomo já pode ser observado em labo -ratório. O instrumento para isso é o STM, Microscópiode Tunelamento Eletrônico, que proporciona um au -mento de até 100 milhões de vezes. Criado por pes -quisadores da IBM suíça (o alemão Gerd Binnig e osuíço Heinsich Rohrer, que ganharam o prêmio Nobel deFísica em 1986), o STM contém um material piezoele -trônico (que produz eletricidade ao ser submetido àpressão) que faz a ponta de uma agulha finíssima (aextremidade é de ape nas um átomo) subir e descerpercor rendo a amostra a uma distância de 5 a 10 angs -trons. Surge, então, uma mi núscula corrente elétricaentre a ponta da agulha e a amos tra, consequência dochamado efeito de tunelamen to, pelo qual os elétronspulam de um ponto a outro, apesar de, segundo a físicaclássica, não poderem fazê-lo por falta de energia. Omovimento de vaivém da agulha é registrado por umcomputador. Se a ponta passa sobre protuberâncias, acorrente aumenta (voltagem positiva); se a ponta passapor uma lacuna, a corrente diminui (voltagem negativa).O resultado é um mapa da trajetória da agulha aumentada100 milhões de vezes pelo computador, em que asprotuberâncias são átomos e as lacunas, os espaçosvazios entre eles.

– II

Isóbaros são átomos de diferentes elementosquímicos e, portanto, de diferentes números atômicos,mas que apre sentam o mesmo número de massa.

Exemplo

18Ar40 20Ca40

Z =18 Z = 20

Isótonos são átomos que possuem diferentesnúmeros atômicos, não pertencendo, portanto, ao mesmoelemento químico, e diferentes números de massa, masque apresentam mesmo número de nêutrons.

Exemplo

5B116C12

A = 11 A = 12

Z = 5 Z = 6

– III

Isótopos Radioativos e o Acidente de GoiâniaDeterminados elementos químicos possuem os

chamados isótopos radioativos, cuja radiação emitidapos sui fins benéficos para a medicina. A radiação tem apro priedade de destruir células vivas (enfermas ou sãs),cons tituindo a base da radioterapia aplicada na cura de tu -mores e outras enfermidades. O cobalto-60 e o césio-137são utilizados, atual mente, para este fim.

Em 13 de setembro de 1987, uma bomba de césio-137abandonada no prédio do Instituto Goiano de Radio -terapia foi encontrada por dois homens que invadiram olocal à procura de sucata. A bomba foi vendida a umferro-velho. Desmontada, expôs ao ambiente 19,26g decloreto de césio-137, pó branco semelhante ao sal de co -zi nha e que brilha no escuro, com uma coloraçãoazulada.

Encantado com o brilho do pó, o dono do ferro-velhopassou a mostrá-lo e até distribuí-lo a amigos e parentes.Após algumas horas, muitas pessoas começaram aprocurar farmácias e hospitais, apresentando sintomas dacontaminação, como tonturas, náuseas, vômitos e diar -reia. Os sintomas só foram caracterizados como conta -minação radioativa em 29 de setembro, depois que aesposa do dono do ferro-velho levou parte da bombadesmontada até a sede da Vigilância Sanitária. Quatropessoas morreram e 129 apresentaram contaminaçãocorporal interna e externa. Destas, 49 foram internadas e21 exigiram tratamento médico intensivo.

Os trabalhos de descontaminação dos locais afetadosproduziram 13,4 toneladas de lixo contaminado comcésio-137: roupas, utensílios, plantas, restos de solo emateriais de construção.

A partir daquela data, este lixo deverá ficar isoladopor pelo menos 180 anos.

L E I T U R A

L E I T U R A

L E I T U R A

N = 6N = 6

A = 40A = 40

Para saber mais sobre o assunto, acesse o PORTAL OBJETIVO (www.portal.objetivo.br) e, em “localizar”, digite CIEN9F205

No Portal Objetivo


– 55

1. Para os átomos abaixo, dê os números deprótons, de elétrons e de nêutrons:a) 5B11 b) 15P31 c) 18Ar40

d) 23V51 e) 6C14

______________________________________

______________________________________

______________________________________

______________________________________

______________________________________

______________________________________

______________________________________

______________________________________

______________________________________

______________________________________

______________________________________

______________________________________

______________________________________

2. Represente os átomos abaixo:a) magnésio: 12 prótons, 12 elétrons e 12

nêutrons;b) cálcio: 20 elétrons e 20 nêutrons;c) iodo: 53 prótons e 74 nêutrons.

______________________________________

______________________________________

______________________________________

______________________________________

______________________________________

3. Um átomo possui 26 prótons e 30 nêutrons emseu núcleo. Determine o seu número atômico(Z) e seu número de massa (A).Obs.: Representa por X.

Prof.:

Z = 26

A = 26 + 30

A = 56

26X56

4. Qual o número atômico e o número de massade um átomo constituído de 17 prótons, 17elétrons e 18 nêutrons?

______________________________________

______________________________________

______________________________________

______________________________________

______________________________________

5. Compare as massas dos prótons, elétrons e

nêutrons.

Prof.:

Os prótons possuem a mesma massa que os nêutrons.

Os prótons e os nêutrons têm massa 1840 vezes maior que a

massa dos elétrons.

6. Sabendo-se que o átomo de urânio possui 92 pró - tons e número de massa 238, calcule seu nú me -ro de nêutrons e escreva seu símbolo (con sulteuma tabela periódica), indicando a posição cor -reta do número de massa e do número atômico.

7. Dados os átomos genéricos 15A35, 16B35, 18C38,19D38 e 18E40, são:

a) isótopos: _______________________

b) isóbaros: _______________________

c) isótonos: _______________________

Exercícios das aulas

Prof.:

A = 17 + 18 = 35 ⇒ A = 35

Z = 17Prof.:

a) 5 prótons b) 15 prótons

5 elétrons 15 elétrons

6 nêutrons 16 nêutrons

c) 18 prótons d) 23 prótons



e) 6 prótons

6 elétrons

8 nêutrons

Prof.:

92U238 A = Z + N ⇒ 238 = 92 + N

N = 238 – 92

N = 146

Prof.:

a) 12Mg24 b) 20Ca40 c) 53I127

C e E

A e B; C e D

A e C; B e D


56 –

8. Um determinado átomo X é isóbaro do 20Ca40 eisótopo do 18Ar36. Determine o número de nêu -trons do átomo X.

9. Têm-se três átomos genéricos A, B e C.Sabendo que os átomos A e B são isóbaros eque B e C são isótonos, determine os valores dex e y.

20Ax19B40

21Cy

______________________________________

______________________________________

______________________________________

______________________________________

______________________________________

______________________________________

______________________________________

______________________________________

______________________________________

10. Sobre três átomos genéricos X, Y e Z, sabe-seque:

Calcule o número de massa de X.

______________________________________

______________________________________

______________________________________

______________________________________

______________________________________

Prof.:

A = Z + N ⇒ 40 = 18 + N ⇒ N = 22X possui 22 nêutrons.

Ca40

20

isóbaros

X40

18Ar36

18

isótopos

Prof.:

A e B são isóbaros, portanto x = 40.

Para o átomo B: A = Z + N ⇒⇒ 40 = 19 + N ⇒ N = 21.

B e C são isótonos, portanto C possui 21 nêutrons.

Para o átomo C: A = Z + N ⇒ y = 21 + 21 ⇒ y = 42.

Prof.: 21X4221Y43

22Z43

O número de massa de X é 42.

Aulas

9e

10

Estudo da eletrosfera e a distribuição eletrônicaData: _____/_____/_____

1. Camadas eletrônicas ou níveis de energia

Como visto anteriormente, o átomo é formado porum pequeno núcleo, constituído por prótons e nêutrons,envolvido por uma região muito maior, denominadaeletrosfera, onde se encontram os elétrons. Para oselementos químicos conhecidos, os elétrons estãodistribuídos em sete grupos, pois encontram-se adiferentes distâncias em relação ao núcleo. Esses grupossão denominados camadas eletrônicas ou níveis deenergia. As camadas podem ser representadas pelasletras K, L, M, N, O, P e Q ou pelos números 1, 2, 3, 4,5, 6 e 7.

Obs.: O elemento químico 114 foi fabricado em1999, na Califórnia. O elemento 113, até o presentemomento, não existe.

Número máximo de elétrons em cada nível até o elemento 114

Na figura abaixo, está representada uma eletrosferacom sete camadas e o respectivo número máximo deelétrons para os elementos químicos conhecidos.

KK LL MM NN OO PP QQ

22 88 3232 441188 11883232



No Portal Objetivo


– 57

2. A distribuição eletrônicaComo estudamos em aulas anteriores, os elementos

químicos conhecidos possuem um número definido deprótons (em seus núcleos), chamado de número atômico(Z).

Quando o átomo está neutro, seu número de prótonsé igual ao número de elétrons.

Esses elétrons são distribuídos na eletrosfera deacordo com as camadas eletrônicas, da mais próximapara a mais distante do núcleo.

A distribuição é feita utilizando-se os seguintescritérios:

a) Deve-se colocar o número máximo de elétrons emcada camada.

b) Quando a última camada não comportar o total deelétrons, deve-se passar a “sobra” para a seguinte.

c) A última camada pode conter, no máximo, 8elétrons.

Exemplos:Alumínio (13Al) Cloro (17Cl)K = 2 K = 2L = 8 L = 8M = 3 M = 7

Cálcio (20Ca)K = 2L = 8M = 10 → não pode ter mais que 8 elétrons na

última camada. Coloca-se o número maispróximo entre as camadas eletrosfera(K = 2, L = 8, M = 18, N = 32, O = 32,P = 18, Q = 4), no caso 8.

M = 8N = 2

Camada de valênciaO nível de energia mais externo, ou seja, mais

distante do núcleo atômico, é denominado camada devalência.

3. A tabela e a organização dos elementos químicosO pontapé principal para a construção da tabela

periódica foi dado pelo químico russo Mendeleyev(1834-1907).

Do século XIX para cá muito elementos foramdescobertos e, até mesmo, produzidos artificialmente.Por isso, a tabela existe para facilitar o entendimento dascaracterísticas de todos os elementos conhecidos.

Na construção da tabela periódica moderna, oselementos são colocados em or dem crescente de seusnúmeros atômicos, em faixas horizontais e verticais. Osele mentos semelhantes ficam reunidos nas colunasverticais (os grupos ou famílias), e os elementos não

semelhantes ficam reunidos nas faixas horizontais(períodos).

O número de elementos em cada período é variável:a) Primeiro Período: muito curto – 2 elementos (H,

He).b) Segundo Período: curto – 8 elementos (Números

atômicos – 3 a 10).c) Terceiro Período: curto – 8 elementos (Números

atômicos – 11 a 18).d) Quarto Período: longo – 18 elementos (Números

atômicos – 19 a 36).e) Quinto Período: longo – 18 elementos (Números

atômicos – 37 a 54).f) Sexto Período: muito longo – 32 elementos

(Números atômicos – 55 a 86).g) Sétimo Período: incompleto (Números atômi cos

– 87 em diante).

Até 1985, os grupos da tabela são numerados de 0 a8. Com exceção dos grupos 0 e 8, os demais eramdivididos em dois subgrupos A e B. O grupo 8 abrangiatrês elementos em cada período, sendo chamado degrupo das tríades.

Verificou-se que os elementos de números atômicos57 a 71 eram muito semelhantes entre si e que o cério(Z = 58) não apresentava as propriedades do titânio ezircônio e, portanto, não deveria ser colocado nosubgrupo 4 – B.

O mesmo acontecia com o praseodímio (Z = 59), quenão era semelhante ao vanádio e ao nióbio e, portanto,não deveria ser colocado no subgrupo 5 – B. Isso ocorriaaté o número atômico 71. Esses elementos de númerosatômicos 57 a 71 foram, então, reunidos no subgrupo3 – B, logo abaixo do ítrio. A esses elementos de númerosatômicos 57 a 71 foi dado o nome de metais terras rarasou lantanídeos.

O mesmo fenômeno acontece com os elementos denúmeros atômicos 89 a 103, que foram colocados nosubgrupo 3 – B, logo abaixo dos lantanídeos. Esseselementos de números atômicos 89 a 103 são chamadosactinídeos.

O elemento 104 foi colocado no subgrupo 4 – B,abaixo do háfnio. O elemento 105 está localizado nosubgrupo 5 – B, abaixo do tantálio, e assim por diante.

Do número atômico 93 em diante, os elementos sãoradioativos artificiais e são chamados elementos transu-ranianos.

8B

Fe

Ru

Os

Ni

Pd

Pt

Co

Rh

Ir


58 –

ObservaçãoEm agosto de 1997, a Iupac (União Internacional de

Química Pura e Aplicada) oficializou os seguintes nomespara os elementos de números atômicos 104 a 109.

Elemento de Z = 104 – Rutherfórdio – Rf(homenagem a Etnest Rutherford, que apresentou omodelo nuclear do átomo).

Elemento de Z = 105 – Dúbnio – Db (homenagem aolaboratório de Dubna).

Elemento de Z = 106 – Seabórgio – Sg (homenagema G. T. Seaborg, que fabricou vários elementostransurânicos).

Elemento de Z = 107 – Bóhrio – Bh (homenagem aNiels Bohr, que se destacou com seu modelo atômico).

Elemento de Z = 108 – Hássio – Hs (homenagem àregião onde está o laboratório de Darmstadt).

Elemento de Z = 109 – Meitnério – Mt (homenagema Lise Meitner, que teve papel importante na descobertada fissão nuclear).

Em 2004, o elemento de Z = 110 recebeu o nome deDarmstádtio.

Com relação aos novos elementos que estão sendofabricados, a Iupac propôs uma nomenclatura provi-sória, enquanto não se estabelecem os nomes oficiais.Segundo essa proposta, os nomes são derivados dasraízes numéricas: un para um; bi para dois; tri para três;quad, pent, hex, sept, oct, en e nil para quatro, cinco,seis, sete, oito, nove e zero, respectivamente.

Elemento de Z = 111 – Ununúnio (un, un, un) – Uuu.Elemento de Z = 112 – Unúmbio (un, un, bi) – Uub.Em 1999, foi fabricado o elemento de número

atômico 114.Elemento Z = 114 – Ununquádio (un, un, quad) – Uuq.Em 2004, foram fabricados os elementos de Z = 113

e Z = 115.Elemento de Z = 113 – Unúntrio (un, un, tri)Elemento de Z = 115 – Unumpêntio (un, un, pent)

Em 1985, a Iupac determinou chamar grupo a cadacoluna da Tabela Periódica, desaparecendo, assim, ossubgrupos A e B. Os grupos são numerados de 1 a 18.

– I

I. A Origem da Ideia da Existência do ÁtomoO filósofo grego Leucipo, ao caminhar pelas margens

do Mar Egeu, com seu discípulo Demócrito, observa que,de perto, a areia é formada por inúmeros grãos, mas delonge aparenta ser um material contínuo. Já a água,observada tanto de perto quanto de longe, aparentacontinuidade. Leucipo imaginou que esta também seriaformada por partículas, tão pequenas que não poderiamser vistas. Como a água, todos os materiais seriamconstituídos por partículas invisíveis. Adotando as ideiasde seu mestre, Demócrito deu a essas partículas o nome deátomo, que em grego significa “indivisível”. O átomoseria, portanto, a menor partícula da matéria, e não poderiaser subdividido. Materiais diferentes seriam constituídospor átomos diferentes apenas no tamanho e na forma.

A ideia da existência do átomo, entretanto, foiesquecida e resgatada muito tempo depois, quando odesenvolvimento científico e tecnológico provou a suaexistência, assim como trouxe maiores detalhes sobreesses pequenos constituintes da matéria.

II. Produção de um novo elemento químico pelos americanos e russosCientistas americanos e russos conseguiram obter

um novo elemento químico superpesado, o 118 – emboraapenas três átomos dele, que duraram uma fração desegundo antes de decair, após meses de experimentos.

O último elemento da tabela periódica a ocorrernaturalmente foi descoberto em 1925, mas desde essaépoca os cientistas têm tentado criar elementos maispesados. No último experimento, realizado no Labo -ratório Nacional Lawrence Livermore, na Califórnia(EUA) e no Instituto de Pesquisa Nuclear de Dubna,Rússia, bombardearam átomos do elemento califórnio(número atômico 98) com íons de cálcio (númeroatômico 20) para criar o 118, o elemento mais pesado.

“Eu acho que esta é como qualquer viagem a umlugar novo. Por que você quereria ir para a Lua? Ou parao cume do Everest?” – comparou Nancy Stoyer, membroda equipe americana. “Encontrá-lo é algo novo, algointeressante”, disse, “e nos dá mais coisas para buscar”.

Os cientistas, que fizeram seu anúncio ontem, jáhaviam anunciado uma vez a produção de um átomo do118 em 2002. Em 2005, eles encontraram mais doisátomos numa segunda bateria de experimentos, na qualdispararam 1019 (o número 1 seguido de 19 zeros) íons decálcio na amostra de califórnio. Os átomos do elemento118 duraram 0,9 milissegundo antes de decair – seunúcleo, por ser pesado demais, é também muito instável.

O anúncio da descoberta do 118 em 2002, que depoisse mostrou uma fraude, havia sido feito por umpesquisador do Laboratório Nacional Berkeley, EUA.Depois disso, os últimos novos elementos produzidosforam o 113 e o 115, ambos em 2004.

O grupo russo-americano, agora, quer produzir oelemento 120 – portanto, alunos do ensino médio terãode atualizar suas tabelas periódicas de novo no futuro.

(Folha Ciência, 17 de outubro de 2006)

L E I T U R A


– 59

– II

Desbravadores do Interior do Átomo

Joseph John ThomsonFísico inglês que em 1895 comprovou que o átomo é

divisível, descobrindo a existência dos elétrons. Seumodelo de átomo ficou conhecido como “pudim depassas”, segundo o qual uma massa com carga positiva(o pudim) apresentaria elétrons distribuídos (as passas).

Ernest RutherfordEm 1911, suas experiências revelaram a existência

do núcleo atômico, até cem mil vezes menor que oátomo. Os elétrons, que apresentam carga elétricanegativa, giram em torno desse núcleo positivamentecarregado. O átomo seria, portanto, um imenso vazio.

Niels BohrSugeriu, em 1913, que os elétrons estão distribuídos

ao redor do núcleo em órbitas determinadas, em funçãoda quan tidade de energia que possuem. Para oselementos conhe cidos, temos sete níveis de energia oucamadas eletrônicas.

James W. ChadwickDescobriu, em 1932, a existência dos nêutrons, que

são partículas nucleares eletricamente neutras.

Murray Gell-MannPropôs, em 1963, que existem partículas subatômi -

cas ainda menores que as conhecidas, denominadasquarks.

Ainda há muito o que descobrir sobre o átomo, nãoexistindo, portanto, um modelo atômico consideradodefinitivo.

L E I T U R A

Exercícios das aulas1. Considerando-se as camadas K, L, M e N, qual

é o número máximo total de elétrons que elaspodem comportar?

Prof.:K = 2 L = 8 M = 18 N = 322 + 8 + 18 + 32 = 60 elétrons.

2. Complete:A camada mais próxima do núcleo atômico é a_________ e a mais distante é a _________.

Prof.: K e Q, respectivamente.

3. Por que a camada “Q” comporta apenas 4elétrons atualmente?

Prof.: Porque os elementos químicos conhecidos até omomento não possuem mais que 4 elétrons na últimacamada.

4. Efetue a distribuição eletrônica dos elementosquímicos a seguir (utilize os critérios citadosdurante a aula):a) Mg (Z = 12)

Prof.: K = 2; L = 8; M = 2

b) K (Z = 19)

Prof.: K = 2; L = 8; M = 8; N = 1

c) P (Z = 15)

Prof.: K = 2; L = 8; M = 5

d) Br (Z = 35)

Prof.: K = 2; L = 8; M = 18; N = 7

e) Sr (Z = 38)

Prof.: K = 2; L = 8; M = 18; N = 8; O = 2

5. Escreva a camada de valência dos elementosdo exercício anterior.Prof.:

a) M = 2 b) N = 1 c) M = 5

d) N = 7 e) O = 2

6. Na construção da tabela periódica, oselementos são colocados em faixas horizontaise verticais.Que nome recebem essas faixas?

Prof.:

As faixas horizontais são chamadas de períodos.

As faixas verticais são chamadas de grupos ou famílias.

7. Qual a principal diferença entre as faixasverticais e horizontais?

Prof.: As faixas verticais ou grupos contêm os elementos

semelhantes; as faixas horizontais ou períodos, os elementos

não semelhantes.

C2_9oA_Quim_Prof_2011_Tony 28/01/11 16:36 Página 59

60 –

Verificamos na natureza que os átomos aparecem ligados a outros átomos, sendo raro encontrar átomos livres, ouseja, não combinados.

1. Estabilidade dos gases nobresOs átomos dos gases nobres (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) são os únicos que não estabelecem ligações espontaneamente.

Tabela dos gases nobres

Hélio (Z = 2)

Neônio (Z = 10)

Argônio (Z = 18)

Criptônio (Z = 36)

Xenônio (Z = 54)

Radônio (Z = 86)

LK M N O P

2

2

2

2

2

2

8

8

8

8

8

8

18

18

18

8

18

32

8

18 8

Analisando a tabela, notamos que todos eles apre -sentam a última camada completa, ou seja, com 8 elé -trons. Mesmo o hélio, com 2 elétrons, também está com -pleto, porque a camada K comporta no máximo 2 elé -trons. Por essa razão, podem existir isolados na natureza,ou seja, possuir 8 elétrons na última camada ou 2 elétronsna camada K confere ao átomo uma grande estabilidade.Os gases nobres são, portanto, elementos muito estáveis.

Relacionando-se a estabilidade dos gases nobres como fato de eles não fazerem ligações espon taneamente,conclui-se que os demais elementos estabe lecem ligaçõespara adquirir a estabilidade que os gases nobres jápossuem.

2. Regra do octetoOs átomos ligam-se entre si, na tentativa de adquirir

uma configuração eletrônica de gás nobre: 8 elétrons naúltima camada ou, então, 2 elétrons na camada K, ficandoassim estáveis.

LIGAÇÃO IÔNICAA ligação iônica é uma “estratégia” utilizada pelos

átomos para adquirirem configuração estável de gásnobre.

Aula

11Ligações químicas – Ligações iônicasData: _____/_____/_____


– 61

1. Formação de íonsOs átomos ganham ou perdem elétrons, deixando de ser neutros. Ficam eletricamente carregados e passam a ser

denominados íons. Os íons podem ser positivos ou negativos, conforme percam ou ganhem elétrons.

2. MetaisSão os elementos que possuem menos de quatro elétrons na camada de valência. Para adquirir o octeto, eles têm

tendência para doar esses elétrons, tornando-se íons positivos denominados cátions.Exemplos

3. Não metais ou ametaisSão elementos que apresentam mais de quatro elétrons na camada de valência, possuindo a tendência para receber

elétrons, tornando-se íons negativos denominados ânions.Exemplos

Elemento Z Distribuiçãoem camadas

N.° de elétronsna camada de

valência

Para adquirireletrosfera de

gás nobre

Cargaelétrica

adquiridaÂnion

N

O

F

7 K = 2; L = 5

K = 2; L = 6

K = 2; L = 7

8

9

5

6

7

ganha 3 elétrons

ganha 2 elétrons

ganha 1 elétron

– 3

– 2

– 1

N–3

trivalente

O–2

bivalente

F–1

monovalente

Elemento Z Distribuiçãoem camadas

N.° de elétronsna camada de

valência

Para adquirireletrosfera de

gás nobre

Cargaelétrica

adquiridaCátion

Na

Mg

Al

11K = 2; L = 8;M = 1

K = 2; L = 8;M = 2

K = 2; L = 8;M = 3

12

13

1

2

3

perde 1 elétron

perde 2 elétrons

perde 3 elétrons

+ 1

+ 2

+ 3

Na+1

monovalente

Mg+2

bivalente

Al+3

trivalente


62 –

4. A ligação iônicaO metal doa elétrons para o ametal. Os íons positivos

e negativos se atraem, formando um composto. A ligaçãoé chamada iônica porque “prende” íons por forçaeletrostática, originando os compostos iônicos.

ExemplosI)

II)

Observação: O elemento hidrogênio, de númeroatômico 1, apresenta apenas um elétron na camada devalência (configuração: 1s1). Ele adquire estabilidade aoficar com 2 elétrons na camada K, semelhante ao gásnobre hélio. Na ligação iônica, portanto, o hidrogêniorecebe um elétron.

Exemplo

5. Regra de formulaçãoPara escrever a fórmula de um composto iônico, basta

descobrir qual a carga do íon estável formado peloelemento e, a seguir, utilizar a seguinte regra prática, emque A+x é o cátion e B–y é o ânion:

Exemplo

Alguns Metais são VenenososMercúrio

Compostos de mercúrio constituem uma ameaçaconstante para o meio ambiente.

Em muitos garimpos, o ouro é encontrado em pó,misturado à areia. Para separá-lo, o garimpeiro acrescentamercúrio, que é um metal líquido, à mistura. O mercúriodissolve o ouro sem dissolver a areia. A mistura é fervidacom a finalidade de vaporizar o mercúrio e, dessa forma,separá-lo do ouro. Na forma de vapor, se inalado, o metalprovoca vertigens, tremores, danos aos pulmões e ao sis -tema nervoso. A areia contaminada é jogada de volta ao rio.

Resíduos industriais que contenham mercúrio, aoserem despejados em rios, lagos e oceanos, podem setransformar em um composto denominado dimetil -mercúrio. Contaminando peixes, algas e molus cos, ocomposto entra na cadeia alimentar, atingindo até mesmoo próprio homem.

Chumbo

O chumbo, na sua forma metálica, não é venenoso.Porém, o beneficiamento do minério de chumbo e aconfecção de produtos com esse metal poluem a atmos -fera. Essas partículas podem entrar pela respiração nonos so organismo, onde o chumbo se acumula e provo cauma doença chamada saturnismo. O sistema nervoso éafetado e degenerado. Provoca também anemia, defor ma -ção nos ossos e, dependendo da quantidade acu mulada,pode ser fatal.

A+x B–yy x

Mg+2 N–3 ➡ Mg3N2

L E I T U R A

Ligação iônica {Metal versus ametal

Metal versus H

– O metal transfere elétrons definitivamentepara o ametal ou hidrogênio.

– Metal origina cátion.

– Ametal (ou hidrogênio) origina ânion.

– Ocorre atração elétrica do cátion pelo ânion.

SER OU M


– 63

1. Determine o número de elétrons da camada devalência dos elementos apresentados na tabelaabaixo, completando-a:

Escreva a distribuição eletrônica dos elementos(S, K e Ca) neste espaço:

Prof.:

16S → K = 2; L = 8; M = 6

19K → K = 2; L = 8; M = 8; N = 1

20Ca → K = 2; L = 8; M = 8; N = 2

N.º de elétrons da camada de valência: 6, 1, 2

Íon formado: S–2, K+, Ca+2

2. Dê a fórmula dos compostos formados pelosíons do exercício anterior:Prof.:

K+1S–2 → K2S

Ca+2S–2 → CaS

3. Estabeleça a ligação iônica entre os elementosabaixo:a) Na (Z = 11) e Br (Z = 35)b) Sr (Z = 38) e N (Z = 7)c) K (Z = 19) e H (Z = 1)

Prof.:a) NaBrb) Sr3N2

c) KH

Ele-mento Z

S

K

Ca

N.° de elétronsda camadade valência

Íon for-mado

16

19

20

Exercícios da aula

A formação de íons não é a única maneira pela qualos átomos podem adquirir estabilidade: eles tambémpodem completar a última camada compartilhando paresde elétrons. Os pares de elétrons compartilhados encon -tram-se nas eletrosferas dos dois átomos, como se elasfos sem uma única eletrosfera. As ligações covalentes dãoorigem a compostos moleculares. Molécula é, portanto,uma partícula eletricamente neutra, formada por átomosunidos por ligações covalentes.

O compartilhamento de elétrons ocorre entre átomosque apresentam 4 ou mais elétrons na camada de valên -cia, ou seja, os ametais. O hidrogênio tem um elétron nacamada de valência e também apresenta esse tipo deligação.

1. Notação de LewisOs elétrons da camada de valência são representados

por pontos em volta do símbolo do elemento.Exemplos

I) 1H → K = 1 →

II) 7N → K = 2; L = 5 →

III) 8O → K = 2; L = 6 →

IV) 9F → K = 2; L = 7 →• •

F •• •

• •

•

• • O ••

•

• N •• •

•

H •

Aula

12Ligações Químicas – Ligação covalenteData: _____/_____/_____


64 –

O = O

Fórmula Eletrônicaou de Lewis

FórmulaEstrutural

FórmulaMolecular

H • • H

O O

• •• •

• • • •• • • •

N N• •• •• •

• • • •

• •

• •

• • F • • F• •

• ••

•

H • • O• •

• •

• •

H

H • • N • • H• •

• •

H

H — H H2

F — F F2

O2

N N N2

H — O

—H

H — N — H

—

H

H2O

NH3

2. A ligação covalente ou molecularOs átomos estão ligados por um, dois ou mais pares de elétrons.Exemplos

Ligação covalenteAmetal versus ametal{Ametal versus hidrogênioHidrogênio versus hidrogênio

– Os átomos compartilham 1, 2 ou mais pares de elétrons.– Fórmula molecular: não aparecem as ligações. As quantidades de átomos de cada elemento são indicadas

por índices numéricos.– Fórmula eletrônica: aparecem os elétrons da última camada dos átomos envolvidos nas ligações.– Fórmula estrutural: os pares de elétrons compartilhados são representados por traços.

SER OU M

Camada de ozônioLigações químicas não são definitivas. Substâncias

são desmontadas e remontadas em novas substâncias,formando um ciclo permanente.

A substância ozônio (O3) exemplifica um destes ci -clos, pois é formada na atmosfera pela ligação de umátomo de oxigênio a uma molécula de gás oxigênio (O2).Esta ligação é desfeita pela ação da radiação ultravioleta,proveniente da luz solar, e o ozônio é transformado nova -

mente em gás oxigênio. Como a quantidade produzida éigual à destruída, há um equilíbrio natural na relaçãoentre O3 e O2 na natureza.

A interferência do homem pode perturbar esseequilíbrio, ou seja, mais ozônio é destruído do que pro -duzido. Substâncias conhecidas por CFCs destroem essaproteção natural contra a radiação ultravioleta, que emdose excessiva pode provocar câncer de pele e dimi -nuição da produção agrícola.

L E I T U R A


– 65

Exercícios da aula1. Dê a fórmula eletrônica para o composto de

fórmula molecular PF3.Dado: P (Z = 15); F (Z = 9).

Prof.:

15P → K = 2; L = 8; M = 5 → 3 compartilhamentos

9F → K = 2; L = 7 → 1 compartilhamento

2. Dê a fórmula estrutural para o composto defórmula molecular CH4.Dado: C (Z = 6); H (Z = 1).

Prof.:

1H → K = 1 → 1 compartilhamento

6C → K = 2; L = 4 → 4 compartilhamentos

H|

H — C — H|

H

• • F• •

• •• • P

• •• • F

• •

• ••

•

• •

F• •

• •

• •

3. Complete o quadro seguinte:

Dados: H(Z = 1); C(Z = 6); N(Z = 7); O (Z= 8); Cl (Z = 17).

Prof.:Fórmula molecular: Cl2; HCN

Fórmula eletrônica: ; ;

Fórmula estrutural: Cl — Cl; H — C ≡ N; O = C = O

O • • C • • O• •

• •• •

• •

• •• •Cl • • C • • Cl

• •

• •

• •

• •

• •

• •

• •

• •

Cl• •

• •

• •

Cl • •

• •

• •

H • • Cl• •

• •

• •

FórmulaMolecular

HCl

CO2

CCl4

FórmulaEletrônica

FórmulaEstrutural

• • Cl • • Cl• •

• •

• •

• •

• •

H • • C N• •• •• •

• •

H — Cl

Cl — C — Cl

—

Cl

—

Cl


66 –

OBJETIVO: Estudar a formação de cátions e ânionse a determinação de fórmulas de compostos iônicos.

MATERIAL:– Alfinetes com cabeça de plástico de uma única cor– Cartolina

PROCEDIMENTO:– Cole os átomos sobre a cartolina e recorte-os.

– Faça as configurações eletrônicas e determine o nú -mero de elétrons em cada camada desses átomos.

– Coloque os elétrons (espetando os alfinetes) nas ca -madas de um átomo de cada tipo.

– Torne-os estáveis como um gás nobre (8 elétrons naúltima camada).

– Determine a carga adquirida por esses átomos e repre -sente-a nos cartões.

Lab.

3Formação de cátions e ânions e ligação iônicaData: _____/_____/_____

Átomo

Na

Mg

Al

F

O

N

Configuraçãoeletrônica em

níveis

Íonformado

RESULTADOS:

Prof.: Configuração eletrônica em níveis: K = 2; L = 8; M = 1 / K = 2; L = 8; M = 2 / K = 2; L = 8; M = 3 / K = 2;L = 7 / K = 2; L = 6 / K = 2; L = 5. Íon formado: Na+; Mg+2; Al+3; F–; O–2; N–3.


– 67

– Determine, utilizando os cartões, as fórmulas doscompostos resultantes das ligações entre os elementosabaixo e complete a tabela:

Prof.:Fórmula: NaF, MgO, AlN, Na2O, Na3N, Al2O3

O aluno deverá transferir os elétrons dos metaispara os ametais e, dessa maneira, determinar arelação entre os íons no composto. (Os cátions eânions já feitos não devem ser utilizados.)

ELEMENTOS FÓRMULA

Na e F

Mg e O

Al e N

Na e O

Na e N

Al e O

CONCLUSÃO:Qual a soma das cargas positiva e negativa em umcomposto iônico?

Prof.: Zero


68 –


– 69


70 –


– 71


72 –


– 73

Condutibilidade elétricaOcorre com materiais que possuem cargas elétricas

capazes de se movimentar.

Condutibilidade das soluções iônicasQuando se dissolve uma substância iônica em água,

os íons dispersam-se por toda a solução. Sendo assim, asolução é formada por moléculas de água, cátions eânions livres e que, portanto, podem se movimentar. Assoluções iônicas, então, conduzem a corrente elétrica, e apresença desses íons pode ser detectada. Portanto, umasolução não condutora deverá ser formada porsubstâncias cujos átomos estão associados por ligaçõescovalentes.

Entretanto, compostos iônicos puros não sãocondutores, pois os íons estão presos por atração elétrica.

OBJETIVO: Diferenciar compostos iônicos decovalentes.

MATERIAL:– Testador de condutibilidade– Gerador (bateria ou pilha)

– 5 béqueres de 150mL– Açúcar– Sal de cozinha– Água destilada

PROCEDIMENTO:Numerar os béqueres de 1 a 5. Prepará-los de acordo coma tabela abaixo:

Obs.: As soluções devem ser preparadas com águadestilada.

Béquer Material a ser testado

1

2

3

4

5

açúcar

água destilada

solução aquosade açúcar

sal de cozinha

solução aquosade sal de cozinha

Lab.

3Cont.

Experiência – diferenciandocompostos iônicos e covalentes Data: _____/_____/_____


74 –

Teste a condutibilidade elétrica de cada material, conforme o desenho abaixo:

A lâmpada acende: há presença de íons em solução,portanto sal de cozinha é composto iônico.

A lâmpada não acende: há presença de moléculas emsolução, portanto açúcar é composto covalente ou mole cular.

RESULTADO:Seque os fios entre cada teste, anotando os resultados naseguinte tabela:

Prof.: 1 – não conduz; 2 – não conduz; 3 – nãoconduz; 4 – não conduz; 5 – conduz.

CONCLUSÕES:1. Que tipo de ligação ocorre entre os átomos das

substâncias analisadas?

sal de cozinha →açúcar →água →

Prof.: Sal de cozinha: iônica; açúcar: covalente;água: covalente.

2. Por que o sal de cozinha puro não conduz correnteelétrica?

Prof.: Porque os íons não podem se movimentar,uma vez que estão presos por forças elétricas.

3. Pesquise as fórmulas químicas das substânciasanalisadas e faça um desenho que represente assoluções aquosas dessas substâncias.

Prof.:

Béquer Conduz / Não conduz

1

2

3

4

5


– 75

Data: _____/_____/_____ Nome: ____________________________________ Sala: _____

Tarefa Aulas 7 a 10Química

Após reler atentamente os textos das aulas 7 a10, observando os gráficos, esquemas e figuras,responda as perguntas da maneira maiscompleta possível. Lembre-se, em química éimportante prestar atenção aos detalhes comoíndices de fórmulas químicas, e símbolosquímicos dos principais elementos. Nosexercícios com cálculos, sempre que possível,coloque os dados, a fórmula, a resolução e aresposta, não esquecendo das unidades.

1. Nestas aulas vimos como o átomo está organi -zado. Vimos que as massas de prótons e nêu -trons são iguais e muito maiores do que amassa de um elétron: são necessários 1840elétrons para igualar a massa de apenas umpróton. Por isso a massa de um átomo é dadapela soma do número de prótons com o númerode nêutrons que ele possui. O número atômico,por sua vez, corresponde ao número de prótonsque existe num átomo. Como o átomo éeletricamente neutro, a soma de suas cargaselétricas sempre resulta 0 (zero); desta forma, aquantidade (número de unidades) de elétrons éigual a quantidade (número de unidades) deprótons, apesar das massas destas partículasserem muito diferentes.Também vimos que umátomo pode ser isótopo, isótono ou isóbaro deoutro átomo. O que são átomos isótopos,isótonos e isóbaros?

Prof.: Quando dois átomos apresentam o mesmonúmero atômico, ou seja o mesmo número deprótons, dizemos que eles são isótopos. Quandodois átomos apresentam o mesmo número denêutrons dizemos que eles são isótonos. Quandodois átomos apresentam o mesmo número demassa, ou seja quando a somatória do número deprótons e de nêutrons for igual, dizemos que elessão isóbaros.

2. Se somássemos todas as partículas doselementos químicos abaixo, qual seria o valortotal obtido?56Ba137

80Hg20115P31

Prof.: 56Ba137

prótons: 56elétrons: 56nêutrons: n = A – Z = 137 – 56 = 8156 + 56 + 81 = 193Total Ba = 193

80Hg201

prótons: 80elétrons: 80nêutrons: n = A – Z = 201 – 80 = 12180 + 80 + 121 = 281Total Hg = 281

15P31

prótons: 15elétrons: 15nêutrons: n = A – Z = 31 – 15 = 1615 + 15 + 16 = 46Total P = 46

Resp.: O valor obtido será 193 + 281 + 46 = 520


76 –

3. (CEFET-SP) – Um átomo genérico X apresentaa seguinte estrutura:

O número de massa deste átomo é igual a:a) 13. b) 14. c) 26. d) 27. e) 40.

Prof.: Alternativa D. Como o número de massa(A) é dado pela somatória do número de prótons enêutrons de um átomo temos:A = p+ + n A = 13 + 14 = 27

4. O fósforo é um dos elementos químicos maisimportantes da natureza. Ele é largamenteutilizado na industria, para a confecção de ligasmetálicas, além de sua importância biológica,pois está presente em diversas biomoléculascomo o ATP. Outro elemento químico muitoimportante para a indústria é o enxofre, utilizadona fabricação do ácido sulfúrico. Sabendo que oátomo de fósforo (15P31) é isótono do átomo deenxofre (16S). Calcule o número de massa doenxofre.

Prof.: Como n = A – Z temos:15P31

n = 31 – 15 = 16Logo, o número de massa do enxofre será dadopor:A = Z + n A = 16 + 16 = 32

5. Represente o número atômico e o número demassa para os seguintes átomos:a) Hélio – 2 prótons e 2 nêutrons (He)b) Lítio – 3 prótons e 4 nêutrons (Li)c) Cálcio – 20 prótons e 20 nêutrons (Ca)d) Ferro – 26 prótons e 30 nêutrons (Fe)

_____________________________________

_____________________________________

_____________________________________

6. Sabendo que os átomos xY2x e 18Ar40 são

isótopos, calcule o número de massa de Y.

Prof.:

AY = 2x AY = 2 . 18 AY = 36

7. Os isótopos do elemento iodo 53I128 e 53I131 sãousados no tratamento da glândula tireoide.Quantos prótons, elétrons e nêutrons possuemos átomos de cada isótopo?

Prof.:

53I12853I131

53 prótons 53 prótons



Prótons 13

Nêutrons 14

Elétrons 13

xY 2x

18Ar40

isótopos

Prof.:

a) 24He b) 3

7Li c) 2040Ca d) 26

56Fe


– 77

8. Efetue a distribuição eletrônica dos elementosquímicos abaixo e determine quantos elétronseles possuem na camada de valência.a) Rubídio, Rb (Z = 37)

Prof.: K = 2 ) L = 8 ) M = 18 ) N = 8 ) O = 1Camada de valência: O - 1 elétron

b) Gálio, Ga (Z = 31)Prof.: K = 2 ) L = 8 ) M = 18 ) N = 3Camada de valência: N - 3 elétrons

c) Silício, Si (Z = 14)Prof.: K = 2 ) L = 8 ) M = 4Camada de valência: M - 4 elétrons

d) Estrôncio, Sr (Z = 38)Prof.: K = 2 ) L = 8 ) M = 18 ) N = 8 ) O = 2Camada de valência:O - 2 elétrons

e) Cloro, Cl (Z = 17)Prof.: K = 2 ) L = 8 ) M = 7Camada de valência: M - 7 elétrons

f) Boro, B (Z = 5)Prof.: K = 2 ) L = 3Camada de valência: L - 3 elétrons

9. Indique a composição nuclear(prótons e nêutrons) dos seguinteselementos químicos:

a) 35Br80

_____________________________________

_____________________________________

_____________________________________

_____________________________________

_____________________________________

_____________________________________

b) 26Fe56

_____________________________________

_____________________________________

_____________________________________

_____________________________________

_____________________________________

_____________________________________

10. Complete a tabela:

11. Qual é o número de prótons, deelétrons e de nêutrons do átomo29Cu63?

_____________________________________

_____________________________________

_____________________________________

_____________________________________

_____________________________________

_____________________________________

_____________________________________

_____________________________________

_____________________________________

_____________________________________

_____________________________________

_____________________________________

_____________________________________

Elemento químico Símbolo Z P E N A

Alumínio 13 14

Potássio K 19 40

Nitrogênio N 77

Prof.:

Número de prótons = 29

Número de elétrons = 29

Número de nêutrons = 34

Prof.: 26 prótons e 30 nêutrons

Prof.: 35 prótons e 45 nêutrons

Al 13 13 27

19 19 21

7 7 14


78 –

12. As letras A, B, C, D, E e F sãosímbolos fictícios de alguns átomos.Agrupe os isótopos.

8A1617B35

8C1710D20

17E378F18

Prof.: A, C e F; B e E.

13. Preencha os espaços, usandosempre o máximo de elétrons possível.

a) Camada L __________________________

b) Camada M __________________________

c) Camada N __________________________

d) Camada O __________________________

e) Camada P __________________________

f) Camada Q __________________________

14. Complete o crucigrama.a) O elemento de menor número atômico.b) O “pai” da tabela periódica.c) Um dos principais elementos radioativos.d) Elemento sólido que “sobra” da queima de

matéria orgânica.

a)

d)

O

I

ONOBRAC

Ê

G

O

OINÂRUc)

VEYELEDNEMb)

I

H

8

18

32

32

18

4


Após reler atentamente os textos das aulas 11e 12, observando os gráficos, esquemas efiguras, responda as perguntas da maneiramais completa possível. Lembre-se, emquímica é importante prestar atenção aosdetalhes como índices de fórmulas químicas, esímbolos químicos dos principais elementos.Nos exercícios com cálculos, sempre quepossível, coloque os dados, a fórmula, aresolução e a resposta, não esquecendo dasunidades.

1. Nestas aulas vimos como os átomos podem seunir para formar novos compostos. Através deligações efetuadas entre os elétrons da camadade valência de cada átomo, podemos obter umainfinidade de novas substâncias. Cada umadessas novas substâncias pode serrepresentada por uma fórmula química, afórmula molecular. Ela é composta pelossímbolos químicos dos elementos do compostoe de números que indicam a quantidade decada elemento naquele composto. É importantenotar que estes números, são sempre escritoslogo após o elemento químico, e subscritos, ouseja, são escritos em tamanho menor e abaixodo alinhamento dos símbolos químicos. Comoexemplo podemos analisar a fórmula moleculardo ácido sulfúrico: H2SO4. Este ácido é com -posto por 2 átomos de hidrogênio (H2), um úni -co átomo de enxofre (S), e 4 átomos de oxigê -nio (O4). Como vimos, as ligações iônicas ocor -rem entre átomos que querem doar elé trons eentre átomos que desejam receber elé trons, porisso há a formação de íons. O que são íons equais os tipos que podemos encon trar?

Prof.: Íons são átomos eletricamente carregados.Quando perdem elétrons, ficam com excesso decarga positiva e são chamados de cátions. Quandoganham elétrons, ficam com excesso de carganegativa e são chamados de ânions.

2. Faça a distribuição eletrônica e dê os possíveiscátions formados pelos elementos químicosabaixo:a) K (Z = 19)

Prof.: K = 2 ) L = 8 ) M = 8 ) N = 1Cátion formado: K+

b) Sr (Z = 38)Prof.: K = 2 ) L = 8 ) M = 18 ) N = 8 ) O = 2Cátion formado: Sr+2

c) Al (Z = 13)Prof.: K = 2 ) L = 8 ) M = 3Cátion formado: Al+3

3. Faça a distribuição eletrônica e dê os possíveisânions formados pelos elementos químicosabaixo:a) Br (Z = 35)

Prof.: K = 2 ) L = 8 ) M = 18 ) N = 7Ânion formado: Br–

b) S (Z = 16)Prof.: K = 2 ) L = 8 ) M = 6Ânion formado: S–2

c) N (Z = 7)Prof.: K = 2 ) L = 5Ânion formado: N–3

4. Utilizando os cátions e os ânions obtidos nosexercícios 2 e 3, dê as fórmulas moleculares detodos os compostos possíveis, resultantes dasligações iônicas entre estes íons.

Prof.: KBr, K2S, K3N, BaBr2, BaS, Ba3N2, AlBr3,Al2S3, AlN

– 79– 79

Data: _____/_____/_____ Nome: ____________________________________ Sala: _____

Tarefa Aulas 11 e 12Química


80 –

5. No composto iônico X2Y3, X é o cátion e Y oânion. Qual o número de elétrons nas camadasde valência dos átomos neutros X e Y?

Prof.:X

+32 Y

–23

X+3 ⇒ doou 3 elétrons, portanto X tem 3 elétronsna camada de valência.Y–2 ⇒ recebeu 2 elétrons, portanto Y tem 6elétrons na camada de valência.

6. Dê as estruturas de Lewis para osseguintes elementos, indicando onúmero de ligações covalentes que

cada um pode realizar:a) H (Z = 1) b) C (Z = 6) c) N (Z = 7)d) O (Z = 8) e) F (Z = 9) f) Ne (Z = 10)

Prof.:

7. Os compostos abaixo surgiram deligações covalentes. Para cada umdeles indicar sua fórmula eletrônica e

sua fórmula estrutural.

a) Cl2Prof.: fórmula eletrônica fórmula estrutural

• • • ••• Cl • • Cl •• Cl — Cl

• • • •

b) CH4Prof.: fórmula eletrônica fórmula estrutural

H H•• |

H •• C • • H H—C —H•• |H H

c) H2OProf.:fórmula eletrônica fórmula estrutural

••H ••O ••H H —O —H

••

d) O2Prof.:fórmula eletrônica fórmula estrutural

• ••• O •• •• O •• O=O

• •

8. Observe a fórmula estrutural doácido acético (vinagre) e determine onúmero de pares de elétrons

compartilhados neste composto:

Prof.:8 pares

H — C — C

—

H

—

H

—

O — H

———O

a) H • ⇒ 1 ligação

b) • C • ⇒ 4 ligações

c) • N • ⇒ 3 ligações

d) • O • ⇒ 2 ligações

e) F • ⇒ 1 ligação

f) Ne ⇒ nenhuma ligação, já é estável (gás

nobre)

•

•• •

•• •

• •

• •

• •

• •

• • • •

• •

• •


Documents

C2 9ano prof_2bim_ciencias