Tema · 16 jogos
Uma pilha eleva a carga a um potencial mais alto, e a carga volta a descer pelo circuito. Uma tensão mede-se sempre entre dois pontos: V = V_vermelho − V_preto.
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Pilhas em fila somam as suas tensões, uma pilha ao contrário subtrai a sua, e pilhas lado a lado dão a tensão de uma só. Uma bateria dá V joules a cada coulomb que move: W = Q·V. Empilha, vira, alinha, acende uma lâmpada e conta pilhas.
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Um voltímetro indica o potencial na ponta vermelha menos o potencial na ponta preta: V = V_red − V_black. Troca as pontas, experimenta um interruptor aberto e um simples fio, encontra a tensão num nó e põe duas pilhas uma contra a outra.
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Uma corrente é a carga que atravessa uma secção do fio em cada segundo: I = Q ÷ t, e um ampere é um coulomb por segundo, cerca de 6 × 10¹⁸ elétrons. Conta a carga na porta, converte minutos e horas em segundos e cronometra uma corrente lenta.
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Os elétrons agitam-se a cerca de um milhão de metros por segundo, mas avançam ao longo de um fio como caracóis: I = n·e·A·v_d dá menos de uma décima de milímetro por segundo para 1 A em cobre. Mesmo assim, uma lâmpada acende logo, porque o sinal percorre o fio a 2 × 10⁸ m/s.
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A resistência de um fio cresce com o comprimento e diminui com a secção: R = ρ·L ÷ A. O dobro do comprimento duplica R, o dobro do diâmetro deixa-a num quarto, e esticar um fio até ao dobro do comprimento multiplica-a por quatro. Desenrola, estica e corta uma bobina à medida.
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Um metal resiste mais quanto mais aquece: R = R₀·(1 + α·(T − T₀)). Um filamento a 2500 °C tem doze vezes a sua resistência a frio, por isso uma lâmpada puxa um pico de corrente ao ligar, e um fio de platina faz um termómetro. Aquece, faz brilhar e lê a temperatura.
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Numa resistência fixa, a corrente cresce em proporção à tensão: V = I·R, uma reta que passa pela origem num gráfico I–U. Encontra uma corrente, uma resistência ou uma tensão a partir das outras duas, lê uma reta e escolhe a resistência que mantém um LED a 20 mA.
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I = V ÷ R define aqui cada corrente, e um fusível funde assim que a corrente atinge o seu valor nominal. Encontra a corrente de uma chaleira, a menor resistência que um fusível aguenta, porque é que um fusível não protege uma pessoa, a maior tensão que uma resistência suporta e a enorme corrente de um curto-circuito.
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Num circuito em série há um só caminho, então a mesma corrente passa por todas as lâmpadas e as resistências se somam: R = R₁ + R₂ + …. Descubra a corrente, a resistência total, a parte da tensão de uma lâmpada, por que uma quarta lâmpada enfraquece todas e quantas lampadinhas a rede elétrica exige.
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Dois resistores em série dividem a fonte em proporção às suas resistências: V_out = V·R₂ ÷ (R₁ + R₂). Descubra uma tensão de saída, projete um divisor para 5 V, leia um sensor de luz e um termistor e encontre a tensão no meio de uma cadeia de três.
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Ramos em paralelo recebem cada um a tensão total: as correntes se somam e a resistência equivalente cai, 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …. Encontre uma resistência equivalente e uma corrente principal, veja por que as outras lâmpadas continuam acesas quando uma é desligada, escolha um resistor e conte as lâmpadas que um disjuntor permite.
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A corrente nunca se gasta num nó: o que entra, sai, I = I₁ + I₂ + …. Ramos em paralelo compartilham uma mesma tensão, então a menor resistência fica com a maior parte. Encontre uma corrente que falta, divida uma corrente, some os ramos, veja por que um ramo novo não muda o antigo e projete um shunt.
JOGUE AGORA · 114
Potência é o ritmo em que uma lâmpada transforma energia elétrica em luz e calor: P = V·I = I²·R = V² ÷ R. Os valores nominais só fixam a sua resistência. Descubra uma potência, a resistência de uma lâmpada, o que duas lâmpadas em série dão, por que a de 60 W ganha ao lado de uma de 100 W e o que faz a metade da tensão.
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A mesma potência pode ser enviada como uma corrente grande em baixa tensão ou uma corrente pequena em alta tensão, e o aquecimento da linha cresce com o quadrado da corrente: P_loss = I²·R. Descubra a perda em duas tensões, projete uma linha que perde 1 %, aqueça uma linha e dimensione um aquecedor na casa.
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A energia que uma chaleira fornece é a sua potência vezes o tempo, E = P·t, e a água precisa de m·c·ΔT para esquentar. Faça uma chaleira correr contra o tempo previsto, ache a energia que ela usa, veja o que as perdas de calor fazem, escolha uma potência e descubra por que uma chaleira no exterior demora quatro vezes mais.
JOGUE AGORA · 117
O quilowatt-hora da conta de luz não é uma potência, mas uma energia: 1 kW durante 1 h, ou 3600 kJ. Ache a energia de uma lâmpada, quanto custa um mês em stand-by, um carregador portátil em quilojoules, o que um LED economiza em 1000 horas e quanta energia cabe numa bateria de celular.
11 jogos
Posição, velocidade, aceleração e gravidade.
2 jogos
Unidades, prefixos do SI e notação científica.
3 jogos
Isolar a incógnita: operações inversas e verificação de unidades.
3 jogos
Soma de vetores, deslocamento e forças.
3 jogos
Triângulos retângulos, funções inversas e o círculo trigonométrico.
3 jogos
Lançamento horizontal e oblíquo: dois movimentos ao mesmo tempo.
3 jogos
Movimento circular uniforme, velocidade angular e força centrípeta.
3 jogos
Lei da gravitação universal de Newton, peso, órbitas e leis de Kepler.
3 jogos
Equilíbrio de forças, tração em cabos, torque e reações de apoio.
5 jogos
Torque, braço de alavanca, tombamento e aceleração angular.
3 jogos
Centro de massa, pontos de equilíbrio, objetos compostos e tombamento.
9 jogos
Densidade, empuxo, flutuação, pressão debaixo d'água e pressão atmosférica.
3 jogos
Escoamento, princípio de Bernoulli, jatos, canos e sustentação.
10 jogos
Amplitude, período, frequência, pêndulos, molas, energia e ressonância.
27 jogos
O que é uma onda, amplitude, comprimento de onda, frequência, período e som.
10 jogos
Carga elétrica, elétrons e forças entre cargas.