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CAPÍTULO
10 Consumo de energia elétrica
Leia as manchetes a seguir.
País tem maior consumo de energia elétrica para fevereiro desde 2004, diz EPE✚
Disponível em: https://oeds.link/Zfiy8i. Acesso em: 2 ago. 2022.
Nordeste bate novo recorde de geração de energia eólica, aponta ONS✚
Disponível em: https://oeds.link/LIEUin. Acesso em: 5 ago. 2022.
- EPE
- : Empresa de Pesquisa Energética.↰
- ONS
- : Operador Nacional do Sistema Elétrico.↰
Questão 1.
Em sua opinião, qual é a importância da situação relatada na segunda
manchete para a situação descrita na primeira manchete?
Questão 2.
Qual é a vantagem do uso de energia como a citada na segunda
manchete? Justifique sua resposta.
Questão 3.
A energia eólica consiste na transformação da energia mecânica do
movimento das hélices de turbinas
pelo vento em energia elétrica.
Em sua opinião, o que é necessário para que ocorra a transformação
da energia mecânica em energia elétrica?
Quando precisamos utilizar um equipamento elétrico, temos de fornecer energia elétrica a ele para que funcione. Para isso, geralmente, inserimos pilhas ou o conectamos à rede de distribuição de energia elétrica por meio de uma tomada.
As pilhas e os geradores conectados à rede elétrica são capazes de transformar um tipo de energia – como a química e a mecânica – em energia elétrica e manter uma corrente elétrica em um circuito, ou seja, eles movimentam as cargas elétricas de maneira organizada em um circuito elétrico. Há diferentes tipos de gerador, como o mecânico, o químico e o fotoelétrico (que utiliza a luz solar).
Vamos estudar a seguir alguns desses geradores.
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Os geradores mecânicos transformam energia mecânica em energia elétrica. Entre eles, podemos citar os dínamos e os geradores das usinas elétricas, com exceção das usinas solares, que funcionam com painéis fotovoltaicos.
Os geradores químicos fornecem energia elétrica por meio de reações químicas. É o caso das pilhas e das baterias. O funcionamento desses dispositivos baseia-se na troca de elétrons entre as substâncias.
As baterias de automóvel também são chamadas acumuladores. Elas são constituídas de diversas placas de chumbo e dióxido de chumbo , imersas em ácido sulfúrico .
Representação com elementos não proporcionais entre si. Cores-fantasia.
![Ilustração de uma bateria de automóvel em recorte. Possui formato retangular com placas retangulares dispostas verticalmente, separadas por camadas. Há placas cinzas, que são de dióxido de chumbo, e placas claras, que são de chumbo. Elas estão intercaladas e separadas por placas escuras. Ao redor delas, há um líquido azul, o ácido sulfúrico. Acima dos conjuntos de placas há hastes cilíndricas.](../resources/images/capitulo10/i1469_8mdc_g24_e001.png)
Fonte de pesquisa: KOTZ, John C. et al. Química geral e reações químicas. Tradução: Noveritis do Brasil. 9. ed. São Paulo: Cengage Learning, 2015. v. 2. p. 887.
O fornecimento de energia elétrica de um acumulador ocorre por meio de uma reação química do chumbo e do dióxido de chumbo com o ácido sulfúrico.
À medida que ocorre essa reação, a corrente elétrica gerada vai diminuindo. No entanto, se for usada outra fonte para circular uma corrente elétrica nos elementos dos acumuladores, ocorre uma reação química inversa à primeira, restabelecendo os reagentes. Com isso, a bateria pode ser recarregada.
As pilhas comuns que utilizamos atualmente são conhecidas como pilhas secas. Analise a seguir a estrutura interna dessas pilhas.
Representação com elementos não proporcionais entre si. Cores-fantasia.
![Ilustração de uma pilha cilíndrica em recorte. Indicada com a letra A, no centro da pilha, uma haste cilíndrica de coloração escura. Indicada com a letra B, uma camada marrom-clara que envolve a haste cilíndrica indicada pela letra A. Indicada com a letra C, uma camada marrom-escura que envolve a camada B. Em volta da camada marrom-escura está o material externo que envolve toda a lateral da pilha.](../resources/images/capitulo10/i1470_8mdc_g24_e001.png)
Fonte de pesquisa: KOTZ, John C. et al. Química geral e reações químicas. Tradução: Noveritis do Brasil. 9. ed. São Paulo: Cengage Learning, 2015. v. 2. p. 886.
A. As pilhas são constituídas de uma haste de carvão mineral, que é o polo positivo.
B. Essa haste fica mergulhada em uma pasta contendo cloreto de amônio , cloreto de zinco e dióxido de manganês .
C. Essa pasta fica em um recipiente cilíndrico de zinco , que é o polo negativo.
Os componentes da pasta reagem com o carvão e com o zinco, separando as cargas elétricas e gerando energia elétrica.
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Com o uso prolongado, as pilhas secas param de fornecer energia e se tornam inutilizáveis. No entanto, atualmente, essas pilhas estão sendo substituídas pelas recarregáveis.
A primeira pilha foi desenvolvida em 1799 pelo físico italiano Alessandro Volta (1745-1827), quando estava realizando experimentos para investigar o trabalho do físico italiano Luigi Galvani (1737-1798). Este havia descoberto que ocorriam contrações musculares em pernas de rã quando elas entravam em contato com o cobre e com o ferro das ferramentas metálicas que utilizava.
![Pintura do físico Alessandro Volta representado da cintura para cima, com cabelos claros e curtos. Ele está vestindo um casaco escuro com um lenço branco em volta do pescoço e segura um livro. À frente dele, há uma mesa com dois objetos: um com base redonda e uma haste vertical, e outro com base quadrada, quatro hastes verticais em suas extremidades e vários discos empilhados horizontalmente entre as hastes.](../resources/images/capitulo10/f1471_8mdc_g24_e001.png)
Na época, Galvani acreditou que existia uma "força vital" nos organismos vivos, a qual ele chamou de eletricidade vital. Essa crença foi abandonada posteriormente, após resultados de diversos outros estudos.
Com a realização de vários experimentos, Alessandro Volta concluiu que as contrações musculares ocorriam devido à eletricidade que era gerada por meio de reações químicas entre os diferentes metais e as substâncias nos músculos das pernas da rã.
Com essa descoberta, Volta desenvolveu a primeira pilha elétrica, composta de discos de cobre e discos de zinco, separados por tecidos contendo água e sal.
![Ilustração. Um objeto com uma base quadrada e vários discos empilhados um em cima do outro. No disco de coloração escura há a seguinte indicação: disco de cobre. Abaixo dele, há um disco de coloração azul com a seguinte indicação: disco de zinco; e, abaixo dele, um disco branco com a seguinte indicação: tecido com água e sal. Eles se repetem nessa ordem. Ao redor dos discos há hastes verticais. No topo há uma haste central e uma linha com a letra p. Na parte de baixo, na base, uma linha com a letra n.](../resources/images/capitulo10/f1547_8mdc_g24_e001.png)
O desenvolvimento da pilha elétrica foi extremamente importante, pois, antes da construção da pilha de Volta, os cientistas não eram capazes de produzir correntes elétricas duradouras em laboratório.
Sugestões complementares
Para verificar a análise da teoria de Alessandro Volta com relação à construção da pilha, bem como o funcionamento de um esquema desse tipo de pilha, acesse o site do Museu Interativo da Física, da Universidade Federal da Paraíba.
Museu Interativo da Física. Disponível em: https://oeds.link/Pyd9MY. Acesso em: 5 ago. 2022.
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Usinas elétricas
Leia o trecho de reportagem a seguir.
Sob o risco da escassez
Estiagem histórica expõe vulnerabilidades do sistema elétrico nacional, fortemente dependente da geração de usinas hidrelétricas
VASCONCELOS, Yuri. Sob o risco da escassez. Pesquisa Fapesp, São Paulo, ed. 310, dez. 2021. p. 30-31.
Questão 4.
Qual é o problema de o país ser fortemente dependente das usinas
hidrelétricas para a geração de energia?
Questão 5.
Em sua opinião, como
esse problema poderia ser
amenizado?
O sistema de distribuição de energia elétrica no Brasil conta com mais de de extensão, ligando todas as regiões do país. A energia elétrica distribuída por esse sistema é gerada por diferentes tipos de usina elétrica, como as hidrelétricas, as termelétricas a gás, a carvão e a óleo, as eólicas, as solares e as termonucleares.
Vamos estudar um pouco mais cada uma dessas usinas.
Usina solar
As usinas solares fotovoltaicas transformam a energia luminosa proveniente do Sol em energia elétrica por meio de painéis solares fotovoltaicos. Esses painéis são feitos de materiais semicondutores✚, como o silício .
Glossário
![Fotografia de um local aberto com várias placas escuras retangulares, planas e quadriculadas, que estão suspensas em uma superfície gramada. Elas estão com a superfície escura voltada para o céu.](../resources/images/capitulo10/f1476_8mdc_g24_e001.png)
Representação com elementos não proporcionais entre si. Cores-fantasia.
![Ilustração. Estrutura quadrada com duas camadas inferiores, indicadas como semicondutores. Acima delas há uma camada escura intercalada por listras claras. Há setas amarelas representando os raios solares indo de cima para baixo, apontando para as regiões escuras.](../resources/images/capitulo10/f1534_8mdc_g24_e001.png)
Fonte de pesquisa: PINHO, João Tavares; GALDINO, Marco Antonio (Org.). Manual de engenharia para sistemas fotovoltaicos. Rio de Janeiro: CEPEL-CRESESB, 2014. Disponível em: https://oeds.link/2tRiYC. Acesso em: 3 ago. 2022.
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Usina hidrelétrica
As usinas hidrelétricas transformam a energia mecânica da água represada em energia elétrica. Leia a seguir, como ocorre essa transformação.
Representação com elementos não proporcionais entre si. Cores-fantasia.
![Esquema em recorte de uma usina hidrelétrica. Marcado com o número 1, do lado esquerdo, um rio, com nível de água alto. Há uma seta apontando para o número 2. Marcada com o número 2, um ducto para captação de água do rio. Marcada com o número 3, a barragem, localizada acima do rio. Ela é composta por uma parede alta com hastes verticais. Marcada com o número 4, após o ducto com água, encontra-se uma turbina, estrutura circular com várias pás. Há uma seta apontando para baixo, indicando o fluxo de água, e outra apontando para a direita, indicando a continuação em direção a um corpo de água do lado direito, com nível mais baixo. Acima da turbina, marcado com o número 5, um gerador elétrico, estrutura cilíndrica achatada. Acima dele, marcado com o número 6, há um transformador, estrutura quadrada com hastes verticais conectadas com fios na parte superior das hastes. Marcado com o número 7, há uma torre elétrica em meio a um ambiente gramado com árvores.](../resources/images/capitulo10/f1535_8mdc_g24_e001.png)
Fonte de pesquisa: TYPES of hydropower plants. Energy.gov. Disponível em: https://oeds.link/5cJbpV. Acesso em: 5 ago. 2022.
As usinas hidrelétricas têm um reservatório de água (1) com ductos de captação de água (2). Além de represar a água, formando o reservatório, a barragem (3) é construída de maneira que ocorra um desnível entre o reservatório e o local onde a água é direcionada para retornar ao rio.
A água do reservatório entra nos ductos de captação e chega até as turbinas (4). Com o desnível, essa água é conduzida pelos ductos com muita pressão, movimentando as turbinas. Em cada uma delas, há um gerador elétrico (5) conectado. O movimento das turbinas pela água gera energia mecânica, que é transformada em energia elétrica pelo gerador elétrico.
Nos transformadores das usinas (6), a tensão elétrica gerada é aumentada para que possa ser transportada até as cidades por meio das redes de distribuição de energia (7). Antes de chegar até residências, hospitais e estabelecimentos comerciais, a tensão elétrica é reduzida por meio de outros tipos de transformadores.
Além das estruturas indicadas na imagem anterior, as usinas hidrelétricas têm os chamados vertedouros. Essa estrutura está presente na barragem e recebe a água excedente do reservatório da usina, e que não foi utilizada para a geração de energia.
![Fotografia. À esquerda, um lago artificial. À direita, uma parte da barragem com estruturas verticais e quedas de água. A água está caindo em um canal estreito com nível mais baixo. No local onde a água está escorrendo há a seguinte indicação: vertedouro.](../resources/images/capitulo10/f1474_8mdc_g24_e001.png)
Além disso, o vertedouro mantém o nível de água do reservatório dentro do limite previamente estabelecido na construção da usina.
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Usina eólica
As usinas eólicas transformam a energia da movimentação do ar em energia elétrica. Essas usinas são compostas de estruturas chamadas aerogeradores, que são formados por pás com formato aerodinâmico, rotor e torre.
![Fotografia. Vista de um campo gramado com árvores, e três aerogeradores, equipamento com uma haste vertical alta e três hélices em sua extremidade.](../resources/images/capitulo10/f1475_8mdc_g24_e001.png)
Verifique a seguir como ocorre a geração de energia elétrica nos aerogeradores.
Representação com elementos não proporcionais entre si. Cores-fantasia.
![Ilustração de um aerogerador em corte. Marcada com o número 1, as pás, hélices que ficam na parte externa. Marcado com o número 2, há um rotor, estrutura pequena e retangular com várias faces. Ele está conectado ao número 3. Marcado com o número 3, há um multiplicador, estrutura retangular maior e mais espessa. Ele está conectado ao número 4. Marcado com o número 4, há um gerador elétrico, estrutura arredondada com seção retangular no centro. Marcado com o número 5, há um fio saindo da seção retangular e indo em direção à estrutura marcada com o número 6. Marcado com o número 6, há um transmissor, estrutura retangular pequena acoplada na parte posterior do aerogerador.](../resources/images/capitulo10/f1536_8mdc_g24_e001.png)
Fonte de pesquisa: PICOLO, Ana Paula; RÜHLER, Alexandre J.; RAMPINELLI, Giuliano A. Uma abordagem sobre a energia eólica como alternativa de ensino de tópicos de física clássica. Revista Brasileira de Ensino de Física, São Paulo, v. 36, n. 4, dez. 2014. Disponível em: https://oeds.link/UbVPoP. Acesso em: 5 ago. 2022.
O ar em movimento, ou seja, o vento, atinge as pás do aerogerador (1), movimentando-as. Essas pás estão conectadas a um rotor (2). Com o movimento delas, o rotor gira, gerando energia mecânica.
A energia mecânica gerada pelo rotor é transmitida ao multiplicador (3). Nele, a velocidade dos giros realizados pelo rotor aumenta e a energia mecânica é então transmitida ao gerador elétrico (4), sendo transformada em energia elétrica.
Ao longo da torre, há uma linha de transmissão (5) que conecta o gerador elétrico ao transmissor (6). A energia elétrica passa por esse transmissor e, então, é destinada às redes de distribuição de energia.
A energia elétrica gerada pelas usinas hidrelétricas, eólicas e solares é considerada limpa, pois sua geração utiliza recursos renováveis e não libera gases poluentes na atmosfera. No Brasil, grande parte da energia elétrica é gerada por usinas que utilizam fonte renovável, principalmente as hidrelétricas.
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Apesar das vantagens de usar fontes renováveis para gerar energia elétrica, essas usinas têm algumas desvantagens. Confira a seguir.
- A construção de usinas hidrelétricas provoca alguns impactos ambientais, como a inundação de grandes áreas, causando perda de vegetação e do hábitat de seres vivos, bem como alterações no curso de rios, o que resulta em possíveis impactos na reprodução e na migração de peixes.
- As usinas eólicas têm alto custo de instalação, modificam a paisagem, provocam poluição sonora e, em alguns casos, interferem na vida de animais, como as aves, que colidem com os aerogeradores. Além disso, a geração de energia elétrica por essas usinas depende de condições climáticas, como a força dos ventos.
- As usinas solares também têm alto custo de instalação, e a quantidade de energia elétrica que conseguem gerar depende da intensidade de luz que atinge as placas fotovoltaicas. Por isso, em dias nublados o rendimento das placas é menor.
Apesar de ajudar na realização de diversas tarefas do cotidiano, muitas pessoas ainda não usufruem do direito à energia elétrica. Para tentar mudar esse realidade, alguns projetos promovem a instalação de painéis fotovoltaicos em residências, propriedades rurais e locais sem acesso à rede elétrica.
![Fotografia. Placas pretas retangulares, planas e quadriculadas, apoiadas em hastes verticais, que estão fixadas no chão de terra.](../resources/images/capitulo10/f1480_8mdc_g24_e001.png)
Usina termelétrica
As usinas termelétricas utilizam a energia térmica proveniente da queima de um combustível para gerar energia elétrica, que pode ser a biomassa ou combustíveis fósseis, como gás natural, carvão mineral e petróleo.
![Fotografia. Vista de um local com ruas e diversas construções ao centro, tais como torres de ferro, prédios e estruturas cilíndricas. Há vegetação ao redor.](../resources/images/capitulo10/f1477_8mdc_g24_e001.png)
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Observe a seguir como ocorre a transformação de energia térmica em elétrica em uma usina desse tipo.
Representação com elementos não proporcionais entre si. Cores-fantasia.
![Esquema com ilustrações. Interior de uma usina termelétrica. Marcado com o número 1, no interior de uma caldeira, estrutura retangular com uma torre que está liberando fumaça, há fogo na parte inferior. Marcado com o número 2, há um cano curvo com uma coloração azul na parte inferior e vermelha na parte superior. Da parte vermelha, o cano segue em direção à estrutura 3. Sobre o cano, há uma seta vermelha apontando para a direita. Marcada com o número 3, há uma turbina, estrutura com formato triangular, contendo engrenagens circulares em seu interior. À direita, há uma seta vermelha indicando o movimento circular da turbina. Marcado com o número 4, há um gerador elétrico, estrutura retangular com um cilindro em seu interior e fios verdes enrolados ao redor dele. Há dois fios saindo do número 4 em direção ao número 5. Marcado com o número 5, há um transformador, estrutura quadrada com cilindros em seu interior e uma torre circular com fios que seguem em direção ao número 6. Marcado com o número 6, uma torre elétrica com fios. Marcado com o número 7, abaixo da turbina marcada com o número 3, há um condensador, estrutura retangular com um cano curvo de coloração vermelha saindo da turbina e se tornando azul ao sair do condensador em direção ao número 8. Marcado com o número 8, um círculo com hastes que conduz o cano azulado para a caldeira novamente.](../resources/images/capitulo10/f1537_8mdc_g24_e001.png)
Fonte de pesquisa: SÉRIE Termoeletricidade em Foco: uso de água em termoelétricas. São Paulo: Instituto de Energia e Ambiente, 2016. p. 10.
1. O calor proveniente da queima dos combustíveis aquece a água na caldeira.
2. Em razão da alta temperatura na caldeira, a água passa do estado físico líquido para o gasoso.
3. O vapor de água em alta pressão faz as turbinas girarem, transformando energia térmica em energia mecânica.
4. O movimento de rotação das turbinas aciona o gerador elétrico, convertendo a energia mecânica em energia elétrica.
5. A energia elétrica é conduzida até um transformador.
6. Em seguida, é distribuída pelas redes elétricas para a população.
7. O vapor de água na turbina é direcionado para o condensador, onde a água em estado físico gasoso passa para o estado físico líquido.
8. Após ser resfriada, a água é encaminhada por bombeamento até a caldeira.
Usina termonuclear
As usinas termonucleares funcionam de maneira semelhante às termelétricas, porém o que fornece energia térmica para a geração de energia elétrica é o processo de fissão nuclear✚ do urânio.
Glossário
![Fotografia. Vista de um local que apresenta vegetação, ruas e diversas construções, incluindo uma torre muito alta, uma construção em cúpula, prédios e estruturas cilíndricas, localizadas no centro.](../resources/images/capitulo10/f1478_8mdc_g24_e001.png)
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Observe a seguir como ocorre o funcionamento de uma usina termonuclear.
Representação com elementos não proporcionais entre si. Cores-fantasia.
![Esquema com ilustrações. Interior de uma usina termonuclear. Marcado com o número 1, na parte inferior, dentro da terra, um reservatório de água com formato semicircular. Há um cano com seta apontando para cima em direção a outro reservatório de água com formato retangular, com dois canos à direita. Há um cano superior com seta apontando para direita e outro inferior com seta apontando para a esquerda. O cano superior vai em direção ao número 8. Marcado com o número 8, há um condensador, estrutura quadrada no interior da terra. Essa estrutura possui canos verticais dispostos lado a lado, contendo água. Um dos canos retorna para o reservatório retangular. Na parte inferior dessa estrutura quadrada, há um cano com uma seta apontando para a esquerda, que se direciona para um reservatório cilíndrico localizado dentro de uma construção, indicado com o número 2. Indicado com o número 3, ao lado do reservatório cilíndrico, há um reator, estrutura comprida e arredondada com hastes verticais em seu interior. Essa estrutura apresenta uma coloração amarelada e avermelhada, e possui canos laterais que atravessam o reservatório cilíndrico. Há uma seta vermelha apontando para a direita e uma seta amarela apontando para a esquerda nessa estrutura. Do reservatório cilíndrico, parte um cano para o número 4, as turbinas, estrutura quadrada com engrenagens retangulares, ligado ao número 5, um gerador elétrico, estrutura cilíndrica com fios que se ligam ao número 6, um transformador, estrutura retangular com grade e fios ligados ao número 7, uma torre elétrica. Marcado com o número 9, uma torre cilíndrica liberando uma névoa branca. Ao fundo, há montanhas e árvores. O céu está azul, com nuvens brancas e o Sol.](../resources/images/capitulo10/f1538_8mdc_g24_e001.png)
Fonte de pesquisa: CARDOSO, Eliezer de Moura et al. Energia nuclear. Rio de Janeiro: Comissão Nacional de Energia Nuclear. Disponível em: https://oeds.link/pCQkTh. Acesso em: 5 ago. 2022.
A água necessária para o funcionamento da usina termonuclear é bombeada de uma fonte de água (1) até o gerador de vapor (2).
No reator (3), ocorre a fissão nuclear do urânio. Nele, há materiais que controlam a velocidade da reação de fissão, evitando, assim, possíveis acidentes. O calor liberado pela fissão nuclear no interior do reator aquece a água no gerador de vapor. Ao aquecer, essa água passa do estado físico líquido para o estado físico gasoso.
O vapor de água sob pressão movimenta as turbinas (4), transformando a energia térmica em energia mecânica. A rotação das turbinas aciona o gerador elétrico (5), que transforma a energia mecânica em energia elétrica, que é conduzida a um transformador (6). Em seguida, a energia elétrica é distribuída pelas redes elétricas (7) para a população.
O calor liberado no gerador de vapor pela fissão do urânio que não foi usado na geração de energia deve ser amenizado. Assim, o vapor de água é encaminhado para um condensador (8), onde a água passa para o estado físico líquido e é redirecionada para o gerador de vapor. Parte do vapor de água também é liberada pelas chaminés (9).
Como estudamos, as usinas termelétricas e termonucleares utilizam recursos não renováveis para a geração de energia elétrica e, dessa maneira, têm a vantagem de não depender das condições climáticas para funcionar.
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No entanto, por utilizarem combustíveis fósseis, as termelétricas emitem grande quantidade de gases poluentes responsáveis pelo efeito estufa e consomem recursos naturais não renováveis. Já as usinas termonucleares geram resíduo radioativo, que não pode ser descartado no ambiente.
Por usar material radioativo como o urânio, a segurança no funcionamento das usinas termonucleares deve ser redobrada, a fim de prevenir acidentes, como os ocorridos em Chernobyl, na Ucrânia, em 1986, e em Fukushima, no Japão, em 2011.
Tanto no acidente em Chernobyl quanto em Fukushima houve liberação de radiação no ambiente. No entanto, na usina ucraniana, a quantidade de radiação emitida foi maior, pois falhas humanas e erros no projeto de construção ocasionaram uma grande explosão em um dos reatores nucleares, tornando a cidade inabitável até hoje.
![Fotografia. À direita, há um corpo de água com margens revestidas de concreto. Ao redor, há uma área gramada com árvores e ao fundo, uma grande construção metálica em formato de arco, com estruturas cilíndricas e triangulares ao lado.](../resources/images/capitulo10/f1539_8mdc_g24_e001.png)
Em Fukushima, o acidente foi causado por um intenso terremoto, seguido de um tsunami, que atingiu o local. Devido aos efeitos dessas catástrofes naturais, os reatores nucleares ficaram superaquecidos e explodiram.
![Fotografia. À esquerda, há uma torre cilíndrica comprida com construções mais baixas ao redor. À direita, há torres de ferro e outras construções.](../resources/images/capitulo10/f1540_8mdc_g24_e001.png)
Questão 6.
Vire-se para um colega e fale o nome de um tipo de usina que
estudamos. Ele deverá falar as
vantagens e as desvantagens da instalação
desse tipo de usina. Em
seguida, faça o mesmo após
ele falar o nome de outro tipo
de usina para você.
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Atividades
Faça as atividades no caderno.
1. Explique qual é a importância do condensador para a geração de energia elétrica em usinas termelétricas e termonucleares.
2. Leia os tipos de usina apresentados a seguir. Depois, identifique a alternativa que contém as características de cada uma.
usina hidrelétrica
usina eólica
usina solar
a) Dependem das reservas de combustíveis fósseis.
b) Não provocam impactos ambientais.
c) Utilizam fontes de energia renováveis.
d) Não dependem das condições climáticas.
e) Não provocam impactos socioambientais.
3. Escreva as frases a seguir no caderno e substitua ▲ pela palavra adequada.
vertedouros
solares
aerogeradores
eólicas
semicondutores
hidrelétricas
a) Nas usinas ▲, são utilizados os painéis fotovoltaicos. Esses painéis são feitos de materiais ▲, como o silício.
b) Nas usinas ▲, os ▲ recebem a água excedente do reservatório que não foi utilizada para a geração de energia elétrica.
c) Nas usinas ▲, os ▲ são formados por pás com formato aerodinâmico, rotor, gerador elétrico e torre.
4. Leia a manchete a seguir e faça as atividades propostas.
Mais de 200 toneladas de pilhas foram recicladas em Juiz de Fora em 2021 [...]
Disponível em: https://oeds.link/gli1ZF. Acesso em: 5 ago. 2022.
a) Qual é a importância da atitude citada na manchete?
b) Em seu caderno, faça um esquema explicativo sobre a estrutura da pilha e conte como ela foi criada.
Versão adaptada acessível
b) Descreva a estrutura de uma pilha e explique como ela foi criada.
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Diferença de potencial
Analise a foto a seguir.
![Fotografia. Uma lâmpada com três estruturas verticais brancas em formato de U e a base metálica em forma de espiral. A lâmpada está dentro de uma embalagem que contém as seguintes informações textuais: 25 watts. 127 volts. Economiza até 80% de energia. Luz branca fria. 7 anos de duração. Também há o desenho de três cifrões lado a lado.](../resources/images/capitulo10/f1485_8mdc_g24_e001.png)
Questão 7.
Em sua opinião, o que significam as palavras
volts e watts, escritas na
embalagem da lâmpada representada na foto?
Questão 8.
Considere que a lâmpada representada na foto foi comprada para uma
residência cuja rede elétrica é de
. Explique, com suas palavras, se essa lâmpada funcionará
adequadamente ou não.
Ao analisar a embalagem de uma lâmpada de LED representada na foto, você deve ter percebido na descrição do produto que essa lâmpada é de . Essa informação está relacionada a uma grandeza física importante no estudo da eletricidade: a tensão elétrica, também conhecida como diferença de potencial.
A tensão elétrica é a diferença de potencial elétrico entre dois pontos ao longo de um condutor. Popularmente, o termo voltagem refere-se à diferença de potencial elétrico. No entanto, o Sistema Internacional (SI) estabeleceu que a unidade de medida da diferença de potencial é o volt , nome dado em homenagem a Alessandro Volta.
A imagem a seguir ajuda a compreender o conceito de diferença de potencial.
Representação com elementos não proporcionais entre si. Cores-fantasia.
![Ilustração de um circuito elétrico fechado. Marcada com o número 1, uma pilha com polo negativo à esquerda em azul e polo positivo à direita em verde. Marcado com o número 2, há um fio condutor que parte do polo positivo em direção a uma lâmpada acesa, localizada na parte superior e marcada com o número 3. Da lâmpada, outro fio condutor sai em direção ao polo negativo da pilha. Em volta do fio há setas saindo do polo positivo da pilha, passando pela lâmpada e chegando no polo negativo da pilha.](../resources/images/capitulo10/i1486_8mdc_g24_e001.png)
1. Considere uma pilha comum de . Em cada polo dessa pilha, há cargas elétricas de sinais opostos. Essas cargas, que estão separadas, têm diferentes valores de energia, ou seja, o polo positivo tem mais energia do que o polo negativo.
2. Essa variação origina uma diferença de potencial elétrico entre os dois polos, fazendo os elétrons se movimentarem ao longo de um condutor, do polo positivo para o negativo, em um circuito fechado.
3. A corrente elétrica gerada pela diferença de potencial dos polos faz a lâmpada permanecer acesa.
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Quanto maior a diferença de potencial, maior a tendência de os elétrons se movimentarem pelo condutor.
Nas pilhas comuns, como a do exemplo da página anterior, a diferença de potencial é de , que é menor se comparada à gerada por outros dispositivos presentes em nosso cotidiano, como a rede elétrica residencial, que, geralmente, fornece uma diferença de potencial de ou .
![Fotografia de um voltímetro. Um aparelho com um visor exibindo o número 12,51 e fios conectados a hastes com pontas metálicas, uma preta e outra vermelha. Essas pontas estão encostadas em dois contatos metálicos de em um retângulo preto que está ao lado do voltímetro.](../resources/images/capitulo10/f1487_8mdc_g24_e001.png)
A diferença de potencial fornecida por um gerador elétrico pode ser medida por meio de um instrumento conhecido como voltímetro.
Em alguns casos, como para se referir à tensão elétrica da energia elétrica gerada nas usinas, é usado o termo quilovolt . corresponde a .
Analise a seguir os valores de tensão elétrica na geração, transmissão e distribuição de energia elétrica por uma hidrelétrica.
Representação com elementos não proporcionais entre si. Cores-fantasia.
![Esquema com ilustrações. Um sistema de rede elétrica. Marcado com o número 1, uma usina, estrutura localizada entre um rio acima e um rio abaixo, com barreiras de concreto e construções ao lado. Marcada com o número 2, uma subestação de transmissão, uma construção com fios que se ligam a um aparelho retangular com hastes, e esses fios estão conectados a torres elétricas. Marcada com o número 3, outra subestação de transmissão, onde os fios elétricos das torres se conectam a hastes que estão sobre um objeto quadrado, o qual possui fios ligados a postes elétricos. Marcadas com o número 4, várias casas estão dispostas lado a lado, com postes ao lado de cada uma, interligadas por fios.](../resources/images/capitulo10/i1546_8mdc_g24_e001.png)
Fonte de pesquisa: ANEEL. Disponível em: https://oeds.link/SOed7x. Acesso em: 5 ago. 2022.
1. Nas usinas, a energia elétrica é gerada com tensão elétrica entre e .
2. Em seguida, as subestações de transmissão elevam a tensão elétrica para valores que variam de a , para diminuir perdas de energia na rede de transmissão.
3. Próximo às unidades consumidoras há subestações de distribuição que baixam a tensão elétrica para .
4. Por fim, a tensão elétrica ainda sofre mais um rebaixamento para valores compatíveis com os equipamentos elétricos que utilizamos nas residências, geralmente ou . Algumas indústrias utilizam tensões mais elevadas, até .
Página 259
Resistência elétrica
Atualmente, algumas pessoas utilizam churrasqueiras elétricas para assar carnes e legumes. Diferentemente das churrasqueiras a carvão, esse equipamento deve ser ligado a uma fonte de energia elétrica para aquecer.
![Fotografia. Alguns pequenos pães estão espetados em palitos de madeira e colocados sobre uma grade metálica com filamentos alaranjados na parte de baixo.](../resources/images/capitulo10/f1488_8mdc_g24_e001.png)
Para compreender o funcionamento de uma churrasqueira elétrica, vamos retomar o conceito de corrente elétrica, que é o movimento ordenado de elétrons por um condutor. Confira a seguir.
Representação com elementos não proporcionais entre si. Cores-fantasia.
![Ilustração. Uma estrutura retangular com esferas vermelhas alinhadas e próximas umas das outras. Essas esferas representam os átomos do condutor. A parte superior e inferior estão delimitadas por linhas horizontais espessas, onde há a seguinte indicação: condutor. Por entre os átomos há esferas com um sinal de menos se movimentando, com a seguinte indicação: elétrons.](../resources/images/capitulo10/i1489rm_8mdc_g24_e001_aj.png)
Fonte de pesquisa: GREF. Física 3: eletromagnetismo. 5. ed. São Paulo: Editora da Universidade de São Paulo, 2006. p. 47.
Quando uma corrente elétrica passa por um condutor, os elétrons interagem com átomos desse condutor e com outros elétrons. Isso causa o aquecimento do condutor, ou seja, parte da energia elétrica é transformada em energia térmica.
Ao analisar a imagem da churrasqueira elétrica, você deve ter percebido que uma parte dela está incandescente✚. Essa parte é chamada resistor, também conhecida popularmente como resistência, e está relacionada à resistência elétrica dos condutores ao movimento dos elétrons.
Glossário
Quando uma corrente elétrica passa pelo resistor da churrasqueira elétrica, ele se aquece e libera grande quantidade de energia térmica.
A resistência elétrica varia dependendo do tipo de material de que são feitos os condutores. Por exemplo, a resistência elétrica específica do cobre é menor do que a do alumínio . Além do material utilizado na fabricação do condutor, outros fatores determinam sua resistência elétrica, como os destacados a seguir.
- Extensão do condutor: quanto maior a extensão, maior a sua resistência elétrica.
- Temperatura do condutor: para a maioria dos materiais, quanto maior a temperatura, maior a resistência elétrica do condutor.
- Espessura do condutor: quanto maior a espessura, menor a resistência elétrica do condutor à passagem de corrente elétrica.
Página 260
O aquecimento do condutor, ou seja, quando parte da energia elétrica é transformada em energia térmica, é conhecido como efeito Joule. No entanto, nem sempre esse efeito é desejável. O aumento da temperatura de um fio, por exemplo, resulta no aumento de sua resistência elétrica e da energia dissipada, de modo que essa energia não é aproveitada pelo aparelho elétrico. Além disso, em muitos casos, o aquecimento dos condutores requer cuidados especiais para evitar danos ou mau funcionamento dos equipamentos.
Lei de Ohm
Ao usar o chuveiro elétrico, você já deve ter percebido que ele tem uma chave que nos permite escolher entre formas de aquecimento – quente ou inverno (maior aquecimento), morno ou verão (menor aquecimento) e frio ou desligado (sem aquecimento). O que muda nesse processo é o comprimento do resistor, conforme a imagem a seguir.
![Fotografia de um chuveiro elétrico aberto. Há duas espirais, uma maior e outra menor. Uma extremidade da espiral menor está indicada com a letra A, e a sua outra extremidade com a letra B, onde também está ligada uma extremidade da espiral maior. A outra extremidade da espiral maior está indicada com a letra C. Na lateral do chuveiro há um duto e fios elétricos.](../resources/images/capitulo10/f1490_8mdc_g24_e001.png)
Quando a chave do chuveiro é colocada na posição quente, a corrente elétrica passa pelos pontos A e B do resistor, ou seja, apenas por uma parte dele.
Quando é colocada na posição morna, a corrente elétrica passa pelos pontos A e C do resistor, isto é, por todo o seu comprimento.
Quando o chuveiro está na posição quente, a corrente elétrica é maior que quando a chave está na posição morna; consequentemente, mais energia elétrica é transformada em energia térmica, tornando a água mais aquecida. Assim, quando a chave do chuveiro está na posição morna, a corrente elétrica é menor e menos energia elétrica é transformada em energia térmica, tornando a água menos aquecida.
Quando o chuveiro está posicionado como frio ou desligado, o resistor não é acionado e a água não é aquecida.
A resistência elétrica de um condutor é simbolizada pela letra R, e, de acordo com o Sistema Internacional, a unidade de medida dessa grandeza é o ohm, simbolizada pela letra grega ômega , em homenagem ao físico alemão Georg Simon Ohm (1789-1854).
Página 261
Esse físico estudou as relações entre a diferença de potencial , a intensidade de corrente elétrica e a resistência elétrica .
![Pintura. Retrato do físico Georg Simon Ohm, em preto e branco. Ele está representado do peito para cima, com cabelo curto e olhando para a frente. Ele usa uma camisa clara com gola escura, um casaco escuro e um colar.](../resources/images/capitulo10/f1541_8mdc_g24_e001.png)
Nessa relação, quando a diferença de potencial permanece, a intensidade de corrente eleva-se se diminuirmos a resistência elétrica do condutor. Da mesma maneira, se essa resistência for aumentada, a intensidade de corrente diminui.
Em seus estudos, Ohm realizou diversos experimentos com circuitos elétricos e percebeu que a diferença de potencial aplicada entre as extremidades de qualquer parte de um circuito é o produto da intensidade da corrente elétrica e da resistência elétrica daquela parte do circuito. Essa relação é representada pela equação a seguir.
em que:
- é a diferença de potencial;
- é a resistência elétrica;
- é a intensidade de corrente elétrica.
Ao verificarmos essa equação, percebemos que o quociente entre a diferença de potencial e a corrente elétrica, em determinado trecho do condutor, é igual à resistência elétrica nesse trecho. Essa relação é representada pela equação a seguir.
Quando o valor de é constante, essa relação é conhecida como lei de Ohm.
Dica!
Note que a letra usada para representar a diferença de potencial é U, e não V, pois V é usada para indicar a unidade de medida, isto é, o Volt.
De acordo com o Sistema Internacional, as unidades de medida da diferença de potencial, da corrente elétrica e da resistência elétrica são, respectivamente, o volt , o ampere e o ohm .
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Potência elétrica
Analise as fotos a seguir.
![Fotografia. Uma embalagem contendo uma lâmpada arredondada com uma base metálica em forma de espiral. À direita, a informação: LED 9 watts.](../resources/images/capitulo10/f1491_8mdc_g24_e001.png)
![Fotografia. Uma embalagem contendo uma lâmpada arredondada com uma base metálica em forma de espiral. À direita, a informação: LED 16 watts.](../resources/images/capitulo10/f1492_8mdc_g24_e001.png)
Questão 9.
Em sua opinião, qual das lâmpadas de
LED ilumina mais o ambiente
quando está em funcionamento? A ou
B?
Questão 10.
Em qual das informações da embalagem você se baseou para responder à
questão anterior?
Os equipamentos elétricos têm várias utilidades em nosso dia a dia. Com o funcionamento deles, conseguimos, por exemplo, escutar música, tomar um banho quente, enviar um e-mail e acender uma lâmpada. Como estudamos, há vários tipos de energia que podem ser transformados em energia elétrica, e vice-versa. Por exemplo, ao ligarmos o chuveiro elétrico, a energia elétrica é transformada em energia térmica para que a água fique aquecida.
A quantidade de energia transformada pelo equipamento elétrico em determinado intervalo de tempo é chamada potência elétrica. No Sistema Internacional, a unidade de medida da potência é o watt , que corresponde ao joule por segundo .
Para entendermos melhor o conceito de potência elétrica, considere a lâmpada de LED de . Ela transforma de energia elétrica em energia luminosa e térmica a cada segundo que passa. É importante ressaltar que os equipamentos elétricos não armazenam energia, mas sim transformam a energia elétrica em outras formas de energia.
Página 263
A potência de um equipamento elétrico pode ser calculada pela equação a seguir.
em que:
- é a potência;
- é a intensidade de corrente;
- é a diferença de potencial.
Lembrando que, no Sistema Internacional, as unidades de medida de potência dissipada, de corrente elétrica e da diferença de potencial são, respectivamente, o watt , o ampere e o volt .
Em diversos equipamentos elétricos que podemos utilizar em nosso dia a dia, há etiquetas com informações sobre o seu funcionamento, como a corrente elétrica que passa por eles e a diferença de potencial que deve ser aplicada. Analise a seguir.
![Fotografia. Uma etiqueta com várias especificações e códigos, incluindo as seguintes informações: Tensão nominal: 127 volts; Frequência: 60 hertz; Capacidade: 27 litros; Faixa de tensão: 103 a 135 volts; Corrente: 14,0 amperes.](../resources/images/capitulo10/f1493_8mdc_g24_e001.png)
Com base nas informações técnicas do forno de micro-ondas podemos, por exemplo, calcular a resistência elétrica e a potência elétrica desse equipamento.
Confira primeiro como calcular a resistência elétrica desse micro-ondas.
Dados:
Resolução:
Conclusão:
A resistência elétrica desse forno de micro-ondas é de aproximadamente .
Agora, confira como calcular a potência elétrica do forno de micro-ondas quando ligado à rede de e percorrido por uma corrente elétrica de .
Dados:
Resolução:
Conclusão:
A potência do forno de micro-ondas, ligado à rede de , é de .
Questão 11.
O que acontecerá com a intensidade da corrente elétrica do
micro-ondas se diminuirmos a diferença de potencial aplicada a
ele?
Página 264
Conhecer o valor da potência de um equipamento elétrico possibilita mensurar a sua eficiência energética, ou seja, a quantidade de energia elétrica que será consumida de acordo com seu funcionamento.
O consumo de energia de um equipamento elétrico pode ser calculado pela equação a seguir.
em que:
- é a energia elétrica consumida ou transformada;
- é a potência elétrica do aparelho, em watt;
- é o intervalo de tempo, em segundos.
Retornando ao exemplo da lâmpada de LED, vamos analisar qual lâmpada consome mais energia se ficar ligada durante horas, ou segundos, a de ou a de .
Lâmpada de LED A.
Dados:
Resolução:
Conclusão:
O consumo de energia da lâmpada de LED de durante segundos é de .
Lâmpada de LED B.
Dados:
Resolução:
Conclusão:
O consumo de energia da lâmpada de LED de durante segundos é de .
No Sistema Internacional, a unidade de medida de energia consumida é o joule , no entanto a medida comumente usada para expressar esse consumo é o quilowatt-hora . Confira a seguir.
O consumo de energia da lâmpada de LED de durante horas é de .
O consumo de energia da lâmpada de LED de durante horas é de .
Com base nos cálculos, podemos verificar que, ao permanecer ligada durante horas, a lâmpada de LED de consome menos energia que a lâmpada de LED de . Assim, é possível concluir que, dependendo do material de que é feita e do tempo de uso, a lâmpada que apresenta maior potência consome mais energia elétrica.
Página 265
Cuidados com a energia elétrica
Observe a imagem a seguir.
Representação com elementos não proporcionais entre si. Cores-fantasia.
![Ilustração. À direita, há uma pessoa usando óculos de proteção, capacete e luvas, segurando uma chave de fenda na direção de um painel com fios coloridos, alavancas e botões.](../resources/images/capitulo10/i1495bi_8mdc_g24_e001_aj_ly.png)
Questão 12.
Em sua opinião, a profissional que está mexendo na instalação
elétrica representada na imagem está segura contra choque elétrico?
Justifique sua resposta.
Como estudamos, a eletricidade é muito importante em nosso cotidiano, pois ela facilita diversas atividades que realizamos, proporcionando eficiência e conforto. No entanto, em muitas situações, a eletricidade pode causar sérios danos ao corpo humano e até mesmo ser fatal.
Quando entramos em contato com um fio condutor ou com algum outro material eletrizado, a corrente elétrica pode passar pelo nosso corpo e causar o choque elétrico. Nesse caso, o coração é um dos órgãos mais prejudicados, pois a corrente elétrica pode causar sérias alterações nos batimentos cardíacos, provocando infarto✚ ou arritmia✚.
Glossário
Vamos conhecer a seguir alguns cuidados para evitar choques elétricos.
- Não soltar pipas em locais onde haja fios elétricos.
- Não subir em postes elétricos.
- Não tocar em fios elétricos.
- Não manipular aparelhos elétricos descalço ou com as mãos molhadas.
- Não mudar a chave seletora do chuveiro elétrico com ele ligado.
- Não tentar fazer reparos nas instalações elétricas de sua residência nem em aparelhos elétricos. Somente profissionais especializados e com equipamentos de segurança podem realizar essa tarefa.
Representação com elementos não proporcionais entre si. Cores-fantasia.
![Ilustração. Duas crianças estão lado a lado em um ambiente aberto com gramado. Uma delas está segurando a linha de uma pipa vermelha com uma rabiola que está no ar.](../resources/images/capitulo10/i1500bi_8mdc_g24_e001_aj_ly.png)
Página 266
Conforme apresentado na imagem da página anterior, as instalações elétricas devem ser realizadas e reparadas por profissionais especializados. Além disso, eles devem utilizar materiais adequados. Por exemplo, quando uma instalação elétrica é feita com fios de espessura menor que a indicada para a corrente elétrica a ser aplicada, pode ocorrer um superaquecimento desses fios, causando o derretimento do material isolante, o que também pode provocar curtos-circuitos, incêndios e choques elétricos.
Vamos conhecer a seguir alguns cuidados para evitar os curtos-circuitos.
- Não utilizar benjamins (também conhecidos como "tês") para conectar vários equipamentos em uma mesma tomada.
- Evitar o uso de extensões elétricas, principalmente para uso de aparelhos elétricos de alta potência.
- Contratar um eletricista para verificar se os fios condutores estão conservados e se precisam de reparos.
- Ao realizar emendas em fios elétricos, o eletricista deve utilizar fita isolante ou conectores isolantes.
- Toda instalação elétrica deve ter fusíveis✚ ou disjuntores✚.
Glossário
Os fusíveis e os disjuntores são dispositivos que desempenham praticamente a mesma função: proteger a instalação elétrica contra sobrecargas e curtos-circuitos.
Existem diversos modelos de fusíveis, para as mais variadas aplicações.
![Fotografia. Vários tubos cilíndricos transparentes com as extremidades metálicas, ao lado de pequenas placas retangulares coloridas que exibem números na parte superior e possuem hastes metálicas na parte inferior.](../resources/images/capitulo10/f1544_8mdc_g24_e001.png)
Quando a corrente elétrica ultrapassa determinados valores, os fusíveis e os disjuntores abrem o circuito, cessando a corrente e evitando danos que podem causar incêndios.
Quando um fusível abre o circuito, ele deve ser trocado, pois o condutor em seu interior se rompe e, como ele não tem mais a capacidade de fechar o circuito, não pode ser utilizado novamente. O disjuntor, por sua vez, pode ser reutilizado várias vezes.
Página 267
Em geral, em uma casa ou edifício, há uma caixa de disjuntores com diversos deles conectados aos diferentes cômodos da residência. Geralmente, há um disjuntor (ou um par de disjuntores) específico para o chuveiro elétrico, pois é um dispositivo elétrico de alta potência.
![Fotografia. Uma caixa retangular de metal com a tampa aberta. No centro da caixa, há uma série de pequenas alavancas retangulares pretas com algumas informações escritas nelas e marcações coloridas ao lado.](../resources/images/capitulo10/f1504_8mdc_g24_e001.png)
Linhas vivas
a)
Você já ouviu falar em linha viva? Se sim, conte para os seus
colegas o que você sabe
sobre
esse assunto.
Profissionais especializados que executam a manutenção das linhas de transmissão de energia elétrica estão expostos à ocorrência de diversos acidentes que podem até mesmo causar a morte. Diante disso, criou-se a linha viva, um procedimento de trabalho cujo objetivo é proteger esses profissionais que trabalham diretamente com a energia elétrica.
Esse procedimento é definido por meio de alguns cuidados, como o uso de plataformas isoladas, luvas especiais, vestimentas com as mangas cobertas e antichamas✚.
Glossário
Esses equipamentos de segurança, chamados Equipamentos de Proteção Individual (EPIs), são fundamentais para que os índices de acidentes diminuam. Portanto, seu uso é obrigatório.
![Fotografia. Um homem está dentro de uma plataforma elevada que está presa a uma haste horizontal. Ele está usando luvas, capacete e um macacão, e está manuseando fios elétricos que estão no alto de um poste.](../resources/images/capitulo10/f1505_8mdc_g24_e001.png)
b)
Você já viu algum profissional fazendo a manutenção de linhas
de transmissão de energia elétrica em sua cidade? Em caso
afirmativo, conte aos colegas se
ele estava usando
EPIs e como eram
esses equipamentos.
Página 268
O tema é ...
Educação para o consumo
Evitando o desperdício de energia elétrica
Pense um pouco em como a energia elétrica faz parte do seu cotidiano. Ao refletir a esse respeito, podemos perceber que grande parte da população mundial se tornou muito dependente da energia elétrica.
No entanto, sabemos que algumas fontes de energia utilizadas para a geração de energia elétrica são recursos naturais não renováveis, que podem se esgotar, bem como emitir poluentes na atmosfera, causando danos ao ambiente e aos seres vivos. Aliás, mesmo as fontes renováveis de energia têm as suas desvantagens, principalmente com relação aos impactos ambientais provocados pela instalação das usinas de geração de energia elétrica.
Dessa maneira, é necessário avaliarmos diariamente como consumimos a energia elétrica, visando minimizar os impactos ambientais causados pela geração de energia elétrica nas usinas. Isso pode ser feito por meio de pequenas atitudes cotidianas individuais ou coletivas.
Vamos conhecer a seguir algumas atitudes que contribuem para evitar o desperdício e reduzir o consumo de energia elétrica.
- Sempre que possível, utilizar a iluminação natural proveniente da luz solar.
- Dar preferência às lâmpadas fluorescentes ou de LED, pois consomem menos energia elétrica.
- Apagar as luzes dos ambientes que não estão em uso.
- Evitar deixar aparelhos elétricos ligados quando não estiverem sendo utilizados.
- Desligar o monitor do computador sempre que possível.
- Retirar os plugues dos aparelhos elétricos das tomadas, pois as luzes de stand by também consomem energia elétrica.
Representação com elementos não proporcionais entre si. Cores-fantasia.
![Ilustração. Uma TV em cima de um móvel, com caixas de som nas laterais e abaixo dela. Há um destaque para os plugues desses equipamentos desconectados das tomadas da parede.](../resources/images/capitulo10/i1494Aro_8mdc_g24_e001_aj_ly.png)
Página 269
- Evitar guardar alimentos aquecidos no interior da geladeira.
- Evitar deixar as portas da geladeira e do congelador abertas por muito tempo e verificar se as borrachas de vedação estão conservadas para que as portas fiquem fechadas.
- Utilizar a máquina de lavar roupas na capacidade máxima indicada e com a dosagem correta de sabão.
- Manter os filtros da máquina limpos.
- Acumular roupas para passar todas de uma vez.
- Evitar banhos muito longos e, sempre que possível, utilizar a chave na posição "morno" ou "frio", para reduzir o consumo de energia elétrica.
- Manter o registro do chuveiro fechado ao se ensaboar.
- Não reaproveitar resistores de chuveiros elétricos queimados.
Representação com elementos não proporcionais entre si. Cores-fantasia.
![Ilustração. Um homem em pé segurando um ferro de passar roupa sobre uma peça de roupa que está colocada em cima de uma tábua de passar. Ao fundo, há uma prateleira com roupas dobradas.](../resources/images/capitulo10/i1494Bro_8mdc_g24_e001_aj_ly.png)
Quando a energia elétrica é utilizada de forma adequada, além da redução dos impactos ambientais, o valor da conta de energia elétrica também reduz.
Agora, responda às questões a seguir em seu caderno.
1. De que maneira economizar energia elétrica contribui para conservar o ambiente?
2. Você e sua família adotam diariamente as atitudes apresentadas nestas páginas? Caso não adotem, o que precisam melhorar?
3. O chuveiro elétrico está entre os equipamentos que mais consomem energia elétrica em uma residência. Quais atitudes para economizar energia elétrica estão associadas a esse aparelho?
4. Faça cartazes ilustrados sobre as atitudes que sua família precisa melhorar com relação à economia de energia elétrica e apresente-os a eles, propondo uma conversa, a fim de conscientizá-los.
Página 270
Atividades
Faça as atividades no caderno.
1. Considere que a diferença de potencial de funcionamento de determinado aquecedor elétrico é de . Com base nessa informação, responda às questões a seguir.
![Fotografia. Um aparelho retangular com base redonda e uma tela metálica na parte frontal. Dentro dele há filamentos horizontais que estão brilhando com uma coloração amarelo-alaranjada. O equipamento possui botões na parte superior.](../resources/images/capitulo10/f1506_8mdc_g24_e001.png)
a) Se esse aquecedor for conectado a uma diferença de potencial de ele funcionará adequadamente? Por quê?
b) Se esse aquecedor elétrico for ligado em uma diferença de potencial de , como será o funcionamento desse aparelho?
c) Explique quais transformações de energia ocorrem em um aquecedor elétrico para que ele funcione.
2. Reescreva as frases a seguir em seu caderno substituindo os algarismos romanos pelas palavras maior ou menor, completando-as de maneira adequada.
a) Quando um chuveiro elétrico está conectado a uma tensão elétrica constante, quanto maior for sua potência elétrica, I será a corrente elétrica estabelecida.
b) Quanto menor a espessura de um condutor elétrico, II a sua resistência elétrica.
c) Quanto III o comprimento de um fio condutor, menor a sua resistência elétrica.
d) Considerando a maioria dos materiais, quanto IV a sua temperatura, menor o valor de sua resistência elétrica.
e) Quanto maior a diferença de potencial estabelecida em um circuito elétrico, V o movimento dos elétrons pelo condutor.
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3. Leia a tirinha a seguir.
![Tirinha com três quadrinhos. O menino Armandinho está conversando com uma amiga e, entre eles, há um sapo no chão. Q1. Armandinho diz para sua amiga: 'Meu pai reclama até do aumento da conta de energia...'. Q2. A amiga de Armadinho diz: 'Lá em casa não vai ter problema...'. Q3. A amiga de Armadinho continua falando: '... porque a gente já reduziu o consumo!'.](../resources/images/capitulo10/f1507_8mdc_g24_e001.png)
BECK, Alexandre. Armandinho Doze. Florianópolis: A. C. Beck, 2019. p. 93.
a) Cite atitudes que Armandinho poderia realizar a fim de contribuir para reduzir o consumo de energia elétrica.
b) Considerando que, após mudanças nos hábitos diários na casa de Armandinho, a fatura de energia elétrica tenha indicado um consumo de , calcule o valor do consumo, em reais, considerando a tarifa da região de aproximadamente R$ 0,51 por , sem considerar os impostos e a taxa de iluminação pública.
4. Leia a manchete e o trecho de reportagem a seguir e responda à questão proposta.
Incêndios por sobrecarga é a principal causa de acidentes na rede elétrica no Triângulo e Alto Paranaíba; [...]
Disponível em: https://oeds.link/bwggkI. Acesso em: 2 ago. 2022.
Piauí é o 7º do Brasil em mortes por choque elétrico; [...]
No estado foram contabilizadas 30 mortes em 2021. No Brasil foram 674.
MOURÃO, Layza. Piauí é o 7º do Brasil em mortes por choque elétrico; veja orientações. G1, 7 jun. 2022. Disponível em: https://oeds.link/AzLhVT. Acesso em: 2 ago. 2022.
a) Como os acidentes citados na manchete e no trecho de reportagem poderiam ser evitados? Converse com seus colegas sobre isso. Em seguida, elaborem juntos um resumo sobre esses cuidados.
Página 272
5. A resistência elétrica de um condutor é de . Determine a intensidade da corrente elétrica que o atravessa quando submetido a uma diferença de potencial de .
6. Quando você acende uma lâmpada de de potência, qual é a corrente elétrica que se estabelece, sabendo que a tensão elétrica em sua casa é de ?
7. Nos aparelhos elétricos e eletrônicos comercializados atualmente, há uma etiqueta com as características técnicas do produto. Confira a seguir fotos de três etiquetas com as características técnicas de três chuveiros elétricos A, B e C. Eles apresentam o mesmo modelo, porém com configurações diferentes.
![Ilustração. Uma etiqueta de energia elétrica. Ela contém as seguintes informações: Chuveiro. Eficiência Energética superior a 95 por cento. Tensão nominal 220 volts. Potência Nominal 7500 watts. Classes de Potência. 2400 watts. Barra verde-escura com a indicação da letra A. 3500 watts. Barra verde-clara com a indicação da letra B. 4600 watts. Barra ciano com a indicação da letra C. 5700 watts. Barra amarela com a indicação da letra D. 6800 watts. Barra laranja-clara com a indicação da letra E. 7900 watts. Barra laranja-escura com a indicação da letra F. 9000 watts. Barra vermelha com a indicação da letra G. Ao lado das classes de potência, há uma seta apontando para esquerda com a letra F. Abaixo outras informações: Consumo (em quilowatt-hora), 1 banho diário de 8 minutos. Mensal mínimo. Elevação de temperatura 10 graus Celsius. Vazão 3,3 litros por minuto. 10,5. Mensal máximo. Elevação de temperatura 35,8 graus Celsius. Vazão 3 litros por minuto. 36,8. Abaixo estão os selos do INMETRO e do PROCEL.](../resources/images/capitulo10/f1508_8mdc_g24_e001.png)
![Ilustração. Uma etiqueta de energia elétrica. Ela contém as seguintes informações: Chuveiro. Eficiência Energética superior a 95 por cento. Tensão nominal 220 volts. Potência Nominal 6800 watts. Classes de Potência. 2400 watts. Barra verde-escura com a indicação da letra A. 3500 watts. Barra verde-clara com a indicação da letra B. 4600 watts. Barra ciano com a indicação da letra C. 5700 watts. Barra amarela com a indicação da letra D. 6800 watts. Barra laranja-clara com a indicação da letra E. 7900 watts. Barra laranja-escura com a indicação da letra F. 9000 watts. Barra vermelha com a indicação da letra G. Ao lado das classes de potência, há uma seta apontando para esquerda com a letra E. Abaixo outras informações: Consumo (em quilowatt-hora), 1 banho diário de 8 minutos. Mensal mínimo. Elevação de temperatura 10 graus Celsius. Vazão 3,3 litros por minuto. 10,5. Mensal máximo. Elevação de temperatura 31 graus Celsius. Vazão 3 litros por minuto. 31,5. Abaixo estão os selos do INMETRO e do PROCEL.](../resources/images/capitulo10/f1509_8mdc_g24_e001.png)
![Ilustração. Uma etiqueta de energia elétrica. Ela contém as seguintes informações: Chuveiro. Eficiência Energética superior a 95 por cento. Tensão nominal 127 volts. Potência Nominal 5500 watts. Classes de Potência. 2400 watts. Barra verde-escura com a indicação da letra A. 3500 watts. Barra verde-clara com a indicação da letra B. 4600 watts. Barra ciano com a indicação da letra C. 5700 watts. Barra amarela com a indicação da letra D. 6800 watts. Barra laranja-clara com a indicação da letra E. 7900 watts. Barra laranja-escura com a indicação da letra F. 9000 watts. Barra vermelha com a indicação da letra G. Ao lado das classes de potência, há uma seta apontando para esquerda com a letra D. Abaixo outras informações: Consumo (em quilowatt-hora), 1 banho diário de 8 minutos. Mensal mínimo. Elevação de temperatura 10 graus Celsius. Vazão 3 litros por minuto. 9,2. Mensal máximo. Elevação de temperatura 26,1 graus Celsius. Vazão 3 litros por minuto. 26,2. Abaixo estão os selos do INMETRO e do PROCEL.](../resources/images/capitulo10/f1510_8mdc_g24_e001.png)
Etiquetas que fornecem informações sobre as características técnicas de um mesmo modelo de chuveiro elétrico: A, B e C.
a) Classifique, em ordem crescente de economia, os modelos dos chuveiros elétricos apresentados. Justifique sua resposta.
b) Calcule a corrente elétrica necessária para o funcionamento dos chuveiros A, B e C, de acordo com cada uma das etiquetas.
c) Classifique, em ordem crescente, a intensidade da corrente elétrica dos modelos desses três chuveiros elétricos.
d) De acordo com as classificações feitas nos itens a e c, explique por que o modelo que necessita de maior corrente elétrica é o mais econômico.
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O que eu estudei?
Faça as atividades em uma folha de papel avulsa.
1. Considere a seguinte situação.
Gabriela recebe uma descarga elétrica quando encosta a mão na porta de seu automóvel.
Por meio de seus conhecimentos adquiridos com os estudos dos processos de eletrização, elabore uma explicação para a situação.
2. Em uma folha de papel avulsa, desenhe um circuito elétrico mostrando como ocorre o funcionamento de uma lâmpada. Indique em seu desenho o dispositivo elétrico, o gerador elétrico, o interruptor e o fio condutor. Aponte também o sentido da corrente elétrica nesse circuito.
Versão adaptada acessível
2. Explique com suas palavras o funcionamento de uma lâmpada em um circuito elétrico formado por pilhas, fios condutores, interruptor e lâmpada, descrevendo a participação de cada um desses elementos. Não se esqueça de comentar o sentido da corrente elétrica nesse circuito.
3. O Eletromagnetismo possibilitou o desenvolvimento de diversas tecnologias, as quais são compostas de diversos dispositivos acionados por meio da corrente elétrica induzida por fenômenos magnéticos.
De acordo com seus conhecimentos adquiridos nos estudos sobre o Eletromagnetismo, explique como o fenômeno elétrico influencia o fenômeno magnético, e vice-versa.
4. Junte-se a um colega e escrevam em pedaços de papel avulsos o nome de diferentes fontes de energia. Em seguida, colem esses pedaços em uma folha de papel avulsa, classificando as fontes em não renováveis e renováveis. Feito isso, indiquem ao lado da fonte o tipo de usina elétrica que a utiliza para gerar energia elétrica.
5. Cite os tipos de transformação de energia que ocorrem nos equipamentos elétricos citados a seguir.
Lâmpada de LED
Ventilador
6. Você estudou os tipos de usinas geradoras de eletricidade. Com base nos conhecimentos adquiridos nesse estudo, explique, com suas palavras, quais são as vantagens e as desvantagens de cada uma das usinas estudadas.
7. Com as informações estudadas no capítulo 10 (Consumo de energia elétrica), explique qual é a relação entre o dispositivo chamado resistor e a potência elétrica de determinado aparelho elétrico. Depois, explique como calcular o consumo de energia elétrica de um equipamento elétrico. Em seguida, proponha uma ação coletiva e uma individual de como podemos evitar o desperdício de energia elétrica.
8. Elabore um esquema relacionando os conteúdos trabalhados nos capítulos 9 e 10 desta unidade. Em seguida, exponha seu esquema aos colegas da turma.
Versão adaptada acessível
8. Produza um resumo relacionando os conteúdos trabalhados nos capítulos 9 e 10 desta unidade. Em seguida, apresente-o oralmente aos colegas da turma.