Introduzindo o tópico das conversões de energia para crianças usando circuitos elétricos simples - parte 2

Rosa Brígida Fernandes

17-4-2014 (2ª atividade da Páscoa)

“Mãos na micro eletricidade”Conversões de energia usando pilhas comerciais e biológicas; medições de

várias pilhas e associações.

A tua pilha química está operacional?Sugestão: mede adiferença de potencial(d.d.p.) aos terminais datua pilha de 4,5 V e verificase esta éaproximadamente quatrovolts e meio.

Nota que este teste nãogarante por si só que apilha esteja carregada,seria necessário tambémmedir a intensidade decorrente que estaconsegue debitar!

Pilha 4,5 V

O multímetro é usado para medir a d.d.p.

aos terminais da pilha

Resultados das medições das crianças diferença de potencial em volts

Todas as diferenças de potencial, aosterminais de cada pilha, apresentaramvalores superiores a quatro volt epróximas dos valores rótulados (4,5 V).

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Os metais que usas na tua pilha biológica como eléctrodos são importantes?

A diferença de potencial aos terminais da tua pilha biológica mudase usares, por exemplo, o parafuso zincado em vez do prego comoeléctrodo negativo?

Sugestão: podes usar o multímetro para medir a tua pilha biológica …

A diferença de potencial aos terminais da tua pilha biológicaaumenta, aproximadamente, para o dobro se usares o parafusozincado em vez do prego como eléctrodo negativo! Passa de 0,5 Vpara 1 V!

prego parafuso

Medindo a ddp aos terminais da laranja com o prego e a moeda como eléctrodos

laranja com prego e moeda

como eléctrodos

ddp: 0,47 V

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O parafuso zincado é umelétrodo muito melhordo que o prego de ferro!

A diferença de potencialpassa deaproximadamente meiovolt, usando o prego,para próximo de umvolt com o parafuso.

Aqui ficam algumas das medidas registradas no quadro …

Nestas medidas o contacto elétricodeve ter

sido defeituoso. Deveriam ter sido

repetidas!

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As pessoas também armazenam energia, qual a ddpmáxima que consegues produzir num gerador elétrico

manual?

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Registo de algumas diferenças de potencial máximas conseguidas no gerador elétrico

manual

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Como podemos conseguir uma diferença de potencial (d.d.p.) maior do que 1 V?

Para acender um LEDvermelho é necessário, nomínimo, 1,5 V e se o LEDfor azul necessitamos deuma diferença depotencial bem maior,cerca de 2,4 V! Issosignifica quenecessitamos de maisd.d.p. do que a queconseguimos só com umapilha biológica!

Este LED vermelho

necessita 1,5 V

Este LED azul

necessita 2,4 V

Sugestão: podemos associar laranjas (ou metades) para conseguir uma d.d.p. maior.

Vamos associar duas laranjinhas.

A moeda tem que estar em contacto com o parafuso (associação em série)

E com estas duas laranjinhas devemos conseguir acender o LED vermelho mas

não o LED azul, percebes porquê?

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Aqui ficam algumas das medidas registradas pelo Miguel, Carolina e Diana

O Miguel associou as laranjas 14 (0,97 V) e 15 (0,64 V) em série e a

diferença de potencial da associação em série foi de 1,58 V

A Carolina e a Diana associaram as laranjas 12 (??) e 18 (0,88 V) em

série e a diferença de potencial da associação em série foi de 1,56 V

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Conseguimos mesmo acender um LED com duas laranjas em série?

Não basta uma diferença de potencial maior que1,5 V para acender um LED vermelho! Se aintensidade de corrente produzida pela associaçãoem série for, por exemplo, igual a 0,00001 A=10µA (microampère) estamos a fornecer ao LED umapotência elétrica de:

1,5 � × 10 μ =15 μW

(microwatt), logo, a luz do LED será muitodificilmente visível!

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Conseguimos mesmo acender o LED com duas laranjas!

A luz emitida pelo LED era muitofraca (dificilmente visível emambientes bem iluminados) porque aintensidade de corrente debitadapelas laranjas era da ordem dos:50 µA=0,00005 A

Voltando a repetir a experiência, no laboratório deFísica, com as luzes apagadas, e, desta vez, comdois tomates cereja, a luz do LED vermelho passa aficar bem visível! Como pilha biológica podesexperimentar usar courgette, brócolos, batata,limão, maça e outros restos de comida em mauestado.

Estas laranjas são das laranjeiras de jardim situadas ao pé do Modelo.

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Jogo do eletroíman

química -> elétrica ->térmica e magnética

Um electroímantransforma-se num ímanse for percorrido porcorrente elétrica masdeixa de ser íman se acorrente elétricadesaparecer.Consegues construir umelectroíman com omaterial colocado à tuadisposição?

Fio elétricoenrolado (solenóide) a prego

Chave de

fendas

Pilha com parafusos: Química � elétrica

disco madeira, rebite de alumínio, anel cobre, prego ferro, clipes, pedaço de corda, berlinde vidro, barra carbono e barra de borracha, parafuso bronze, pedra, pedaço porcelana

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Após algum tempo para experimentação dá-se uma sugestão…

Liga as pontas dosolenóide, que envolve oprego, aos parafusos deligação da pilha.Nota que, tal como no

caso dos ímanes

permanentes, apenas os

materiais

ferromagnéticos são

atraídos pelo

electroíman.

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Da caixinha fornecida, apenas o prego e os clipes são materiais ferromagnéticos!

O eletroíman não atrai o

parafuso!

O eletroíman atrai o

prego.

O eletroíman atrai os

clipes.

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Porque é que um eletroíman atrai maior quantidade de materiais do que o outro?

Este eletroíman atrai, no máximo, um prego e dois clipes (massa total de 3,1 g).

Este eletroíman atrai, no máximo, um prego e três clipes (massa total de 3,5 g).

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Observa bem a diferença entre os dois eletroímanes e descobre a resposta …

Massa total de material ferromagnético atraída por um dos eletroímanes , cerca de 3,5 grama.

Massa total de material ferromagnético atraída por um dos eletroímanes, cerca de 3,1 grama.

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A luz é uma forma de energia mas podemos medir a luz?

Na primeira atividade de “mãos na microeletricidade”, da semana passada, observamosque a energia elétrica, no filamento dalâmpada, se convertia em energia luminosa:

Energia elétrica���� energia luminosa

É possível observar o contrário, isto é, convertera energia luminosa em energia elétrica?

Energia luminosa���� Energia elétrica??

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Sugestão: usamos o painel solar (energia luminosa�elétrica) e o multímetro

Este mini painel solar, de 5 cm por 5 cm, exposto a céu aberto, num dia nublado, dá meio volt (0,5 V). É aproximadamente a mesma diferença de potencial que uma laranja com um prego e uma moeda de 2 cêntimos como eléctrodos. Mas a intensidade de corrente poderá ser diferente …

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Outra sugestão: usamos o luxímetro para medir a intensidade de luz visível

Valor registrado pelo luxímetro relativo à luz azul de uns LEDs de Natal.

A luz também pode ser convertida em energia do movimento?

Obrigada Ricardo e Eduardo por nos terem

emprestado o vosso helicóptero e carrinho

solar. Com eles observamos a conversão da energia luminosa em energia do movimento

de uma forma tão divertida!

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O carrinho solar andava bem na estrada asfaltada, sempre que o painel estava ao Sol …

Para o parar bastava fazer sombra com a mão de modo

a coincidir com o painel!

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