ATIVIDADES PRTICAS SUPERVISIONADASEngenharia Eltrica3 Srie Fsica
IIIA atividade prtica supervisionada (ATPS) um mtodo de
ensinoaprendizagem desenvolvido por meio de um conjunto de
atividades
programadas e supervisionadas e que tem por objetivos: Favorecer
a aprendizagem. Estimular a corresponsabilidade do aluno pelo
aprendizado eficiente e eficaz. Promover o estudo, a convivncia e o
trabalho em grupo. Desenvolver os estudos independentes,
sistemticos e o autoaprendizado. Oferecer diferenciados ambientes
de aprendizagem. Auxiliar no desenvolvimento das competncias
requeridas pelas Diretrizes Curriculares Nacionais dos Cursos de
Graduao. Promover a aplicao da teoria e conceitos para a soluo de
problemas relativos profisso. Direcionar o estudante para a
emancipao intelectual. Para atingir estes objetivos as atividades
foram organizadas na forma de um desafio, que ser solucionado por
etapas ao longo do semestre letivo. Participar ativamente deste
desafio essencial para o desenvolvimento das competncias e
habilidades requeridas na sua atuao no mercado de trabalho.
Aproveite esta oportunidade de estudar e aprender com desafios da
vida profissional.
AUTOR: Mauro Vanderlei de Amorim Faculdade Anhanguera de Jundia
Faculdade Anhanguera de Campinas Unidade 3
Engenharia Eltrica 3 Srie - Fsica III
COMPETNCIAS E HABILIDADESAo concluir as etapas propostas neste
desafio, voc ter desenvolvido as competncias e habilidades
descritas a seguir: Aplicar conhecimentos matemticos, cientficos,
tecnolgicos e instrumentais engenharia; Comunicar-se eficientemente
nas formas escrita, oral e grfica; Avaliar o impacto das atividades
da engenharia no contexto social e ambiental; Atuar em equipes
multidisciplinares.
DESAFIOO desafio ser dimensionar um circuito eltrico residencial
submetido a uma diferena de potencial de 110 V. A equipe ir
entender, projetar e dimensionar a distribuio da potncia e da
energia eltrica da rede de distribuio at a casa do consumidor. Esse
desafio importante para que os alunos compreendam a importncia dos
conceitos fsicos envolvidos no curso e apresentem um projeto
simplificado de instalao residencial ressaltando sempre a segurana,
funcionalidade, capacidade de reserva e flexibilidade.
ETAPA 1Aula-tema: Carga Eltrica e Fora Eltrica (Lei de
Coulomb)
Charles Augustin de Coulomb
Esta etapa importante para que voc aprenda a identificar a
grandeza fundamental da eletrosttica que a carga eltrica. As
atividades abaixo devero ser realizadas
individualmente.2______________________________________________________________________________________________________________________________
Mauro Vanderlei de Amorim
Engenharia Eltrica 3 Srie - Fsica III
PASSOSPasso 1 - Um dos itens bsicos de segurana em uma residncia
a instalao de pra-raios. Devido a sua geometria pontiaguda,
favorece o fenmeno da induo eletrosttica.
Descreva como podemos carregar eletricamente um corpo por induo,
observando as etapas apresentadas na ilustrao abaixo.
Passo 2 - Considerando o ambiente eltrico do planeta, podemos
estimar uma carga negativa no planeta terra de aproximadamente -
500.000 C. Calcule o nmero de eltrons nessa situao.
3
______________________________________________________________________________________________________________________________
Mauro Vanderlei de Amorim
Engenharia Eltrica 3 Srie - Fsica III
Passo 3 - Calcule a fora eltrica entre dois corpos puntiformes
de mesma carga - 5X10-6 C e separados por uma distncia de 10 km.
Admita que o meio entre eles seja o vcuo.
ETAPA 2Aula-tema: Campo Eltrico Esta atividade, que deve ser
feita individualmente, importante para voc fixar os conceitos de
campo eltrico e fora eltrica relacionando com os fenmenos
cotidianos. Para realiz-la, importante seguir os passos
descritos.
PASSOSPasso 1 - Sabendo que a carga distribuda no planeta terra
de aproximadamente - 500.000 C e considerando o planeta como uma
partcula, calcule o campo eltrico a uma distncia de 15m. Adote o
meio como sendo o vcuo. Passo 2 - Na figura abaixo, represente as
cargas eltricas negativas e as linhas de fora do campo eltrico
considerando-o como uma esfera perfeita.
ETAPA 3Aula-tema: Lei de Gauss Esta atividade importante para
que voc compreenda os conceitos relacionados com a Lei de Gauss,
que descreve uma relao geral entre o fluxo eltrico resultante de
uma superfcie fechada e a carga no interior da superfcie. A Lei de
Gauss de importncia fundamental no estudo dos campos
eletrostticos.
4
______________________________________________________________________________________________________________________________
Mauro Vanderlei de Amorim
Engenharia Eltrica 3 Srie - Fsica III
Johan Karl Friederich Gauss Para realiz-la, importante seguir os
passos descritos.
PASSOSPasso 1 - Calcule a densidade linear de cargas a uma
distncia de 0,5m de um fio infinito carregado que apresenta ao seu
redor, um campo eltrico de 7,5 x 104 V/m.
Passo 2 - Calcule a densidade superficial mdia de carga sobre a
superfcie da Terra, considerando o planeta como uma esfera e a
carga distribuda de aproximadamente 5 x 105 C.
ETAPA 4Aula-tema: Potencial Eltrico Esta atividade importante
para que voc fixe o conceito de potencial eltrico, que uma funo
escalar da posio e assim, descrever alguns fenmenos eletrostticos.
Para realiz-la, importante seguir os passos descritos.
PASSOSPasso 1 - Determine a diferena de potencial entre a cabea
e os ps de uma pessoa de 1,70m, sabendo que o campo eltrico mdio em
torno do planeta terra de 100 V/m.
5
______________________________________________________________________________________________________________________________
Mauro Vanderlei de Amorim
Engenharia Eltrica 3 Srie - Fsica III
Passo 2 - Um prton liberado de repouso em um campo eltrico
uniforme de 9,0 x 104 V/m dirigido ao longo do eixo x positivo e
orientado da placa positiva para a negativa. Considere que o
deslocamento foi de 0,3 m na direo do campo eltrico.
Calcule a variao no potencial eltrico no deslocamento de 0,3
m.
ETAPA 5Aula-tema: Capacitncia Esta atividade importante para que
voc compreenda a importncia do capacitor, cuja funo de armazenar
energia eltrica.
Para realiz-la, importante seguir os passos descritos.
PASSOSPasso 1 - Leia no captulo 5 do livro-texto na seo 5-5, o
tema energia armazenada em um campo eltrico.
6
______________________________________________________________________________________________________________________________
Mauro Vanderlei de Amorim
Engenharia Eltrica 3 Srie - Fsica III
O Desfibrilador Passo 2 - Determine a energia armazenada no
capacitor de um desfibrilador, cuja capacidade de 50F e submetido a
uma diferena de potencial de 7500 V . Passo 3 - Calcule a
capacitncia para um capacitor de placas planas quadradas e
paralelas, separadas de 2,0 mm com 5,0 cm de lado onde o meio entre
elas o vcuo.
ETAPA 6Aula-tema: Corrente e resistncia Esta atividade
importante para que voc compreenda as propriedades de resistncia
eltrica, diferena de potencial e campo eltrico estudadas nas etapas
anteriores e agora aplicadas a um fio onde voc ir aplicar as leis
de ohm.
Georg Simon Ohm Para realiz-la, importante seguir os passos
descritos.7______________________________________________________________________________________________________________________________
Mauro Vanderlei de Amorim
Engenharia Eltrica 3 Srie - Fsica III
PASSOSPasso 1 - Um fio de cobre possui seo reta com rea A = 6,4
x 10-7 m2 e dimetro igual a 1,0 mm, quando submetido a uma diferena
de potencial acaba conduzindo uma corrente de intensidade 1,5 A.
(Consulte numa tabela a resistividade do cobre). Calcule o mdulo do
campo eltrico no fio. Passo 2 - Calcule a diferena de potencial
entre dois pontos do fio considerando uma distncia entre os pontos
de 40 cm. Passo 3 - Determine a resistncia do fio admitindo que seu
comprimento total seja de 32m.
ETAPA 7Aula-tema: Circuitos Os grupos, compostos por 3 a 6
alunos, iro fazer um diagrama esquemtico, ilustrando uma parte da
rede eltrica de fios de uma casa e apresentar sob forma de relatrio
ao seu professor. Devem mostrar de maneira clara, atravs de um
diagrama seus clculos. Devero, ainda, organizar uma tabela
indicando os elementos do circuito e suas especificaes tcnicas,
tais como diferena de potencial, corrente eltrica e resistncia
eltrica. Esta atividade importante para voc entender a distribuio
de potncias em uma residncia e o consumo de energia eltrica. Para
realiz-la, importante seguir os passos descritos.
PASSOSPasso 1 - Identifique pelo menos dois fios do circuito,
indicando qual deles est com tenso e qual o neutro. Passo 2 -
Indique no seu diagrama a posio do fusvel principal ou disjuntor,
bem como a corrente eltrica mxima permitida. Passo 3 - Calcule a
potncia total recebida na casa em funo da tenso e do valor mximo de
corrente permitido pelo fusvel ou disjuntor. Passo 4 - Represente
pelo menos 5 lmpadas no seu circuito eltrico e numa tabela, indique
os valores das potncias nominais das lmpadas. Passo 5 - Represente
no seu circuito pelo menos 8 tomadas. Passo 6 - Simule a instalao
de aparelhos eltricos em pelo menos 4 tomadas, indicando as
potncias dos aparelhos, diferena de potencial e a corrente que
passa por
ele.8______________________________________________________________________________________________________________________________
Mauro Vanderlei de Amorim
Engenharia Eltrica 3 Srie - Fsica III
Passo 7 - Calcule o consumo de energia eltrica em kWh do seu
circuito, mostrando quais aparelhos esto ligados e quais lmpadas
ficaram acesas, simulando um tempo de funcionamento por dia e
mensal (30 dias). Passo 8 - Consulte o custo do kWh em reais a ser
pago. Passo 9 - Calcule o custo dessa energia consumida em 30 dias.
Passo 10 - Organize todo contedo deste desafio em um documento,
livre de formatao, e entregue para o professor.
9
______________________________________________________________________________________________________________________________
Mauro Vanderlei de Amorim