novatec Eletricidade

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Guia mangá

Eletricidade

Kazuhiro Fujitaki Matsuda Trend-pro Co., Ltd.

novatec

(2)

Portuguese-language rights arranged with Ohmsha, Ltd. and No Starch Press, Inc. for Guia Mangá Eletricidade ISBN 978-85-7522-190-7 © 2009 by Kazuhiro Fujitaki and TREND-PRO Co., Ltd., published by Novatec Editora Ltda.

Direitos para a edição em Português acordados com a Ohmsha, Ltd. e No Starch Press, Inc. para Guia Mangá Eletricidade ISBN 978-85-7522-190-7 © 2009 por Kazuhiro Fujitaki e TREND-PRO Co., Ltd., publicado pela Novatec Editora Ltda. Copyright  2010 da Novatec Editora Ltda.

É proibida a reprodução desta obra, mesmo parcial, por qualquer processo, sem prévia autorização, por escrito, do autor e da Editora.

Editor: Rubens Prates Ilustração: Matsuda Tradução: Silvio Antunha

Revisão gramatical: Lia Gabriele Regius Revisão técnica: Peter Jandl Jr.

Editoração eletrônica: Camila Kuwabata e Carolina Kuwabata ISBN: 978-85-7522-190-7

Histórico de impressões:

Novembro/2011 Primeira reimpressão Janeiro/2010 Primeira edição NOVATEC EDITORA LTDA.

Rua Luís Antônio dos Santos 110 02460-000 – São Paulo, SP – Brasil Tel.: +55 11 2959-6529 Fax: +55 11 2950-8869 E-mail: novatec@novatec.com.br Site: www.novatec.com.br Twitter: twitter.com/novateceditora Facebook: facebook.com/novatec LinkedIn: linkedin.com/in/novatec

Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) (Câmara Brasileira do Livro, SP, Brasil)

Matsuda, Kazuhiro Fujitaki

Guia mangá eletricidade / Kazuhiro Fujitaki Matsuda ; [ilustrações] Matsuda ; [tradução Silvio Antunha ;. -- São Paulo : Novatec Editora ; Tokio : Ohmsha ; São Francisco : No Starch Press, 2009. -- (The manga guide)

Título original: The manga guide to electricity.

ISBN 978-85-7522-190-7

1. Eletricidade - História em quadrinhos 2. Eletricidade - Obras de divulgação I. Matsuda. II. Título. III. Série.

09-13233 CDD-537 Índices para catálogo sistemático:

1. Eletricidade : História em quadrinhos 537 2. Eletricidade : Mangá 537

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Sumário

PREFÁCIO . . . xi

Prólogo: De Electopia, a Terra da Eletricidade. . . .1

1 O QUE É ELETRICIDADE? . . . .13

A eletricidade e a vida cotidiana . . . .14

Unidades elétricas . . . .15

Eletricidade em casa . . . .19

Como a eletricidade funciona . . . .25

A verdadeira natureza da eletricidade . . . .26

Corrente e descarga elétrica. . . .30

Estrutura atômica e condutividade . . . .34

Eletricidade estática . . . .36

A série triboelétrica . . . .40

Usos da eletricidade estática . . . .43

Etiquetas nos produtos elétricos do consumidor. . . .45

Tensão e potencial. . . .46

Átomos e elétrons . . . .47

Eletricidade estática . . . .49

Força eletrostática . . . .49

A série triboelétrica . . . .51

Movimentação de cargas e direção da corrente . . . .51

2 O QUE SÃO CIRCUITOS ELÉTRICOS? . . . .55

Circuitos elétricos em aparelhos do dia-a-dia . . . .56

O circuito de uma lanterna . . . .59

Partes de um circuito elétrico . . . .61

A lei de Ohm e os métodos de conexão de componentes elétricos . . . .67

Circuitos elétricos e lei de Ohm. . . .68

Conexões em série e em paralelo. . . .69

Circuitos elétricos e corrente . . . .73

Símbolos gráficos. . . .73

Circuito de corrente contínua e circuito de corrente alternada. . . .74

Lei de Ohm. . . .76

Resistividade e condutividade . . . .77

(4)

3

Como a eletricidade funciona? . . . .81

Por que a eletricidade produz calor? . . . .82

Eletricidade e calor de Joule. . . .85

Como o calor é gerado pela corrente? . . . .87

Emissão térmica e luminescência. . . .90

Corrente e campos magnéticos . . . .94

Regra da mão esquerda de Fleming (para motores cc) . . . .98

Regra da mão direita de Fleming (para geradores) . . . 100

Calor de Joule . . . 104

Vibração térmica . . . 104

Ondas eletromagnéticas. . . 106

Eletricidade e magnetismo. . . 107

Regra da mão esquerda de Fleming e motores . . . 109

Regra da mão direita de Fleming e os geradores elétricos . . . 110

Eletricidade e bobinas . . . 111

Bobinas e indução eletromagnética . . . 111

Bobinas e indutância. . . 112

Bobinas e corrente alternada. . . 113

Bobinas e transformadores. . . 114

Capacitores . . . 115

Capacitores e corrente alternada . . . 115

4 Como você gera eletricidade?. . . 117

Geradores. . . 118

Como o gerador de energia produz eletricidade? . . . 121

Pilhas (ou baterias) e outras fontes de eletricidade . . . 124

Células químicas. . . 126

O que acontece em uma pilha de célula seca? . . . 132

Água e células de combustível . . . 135

Ânodos e cátodos . . . 138

Criando a sua própria pilha de moeda. . . 140

Pilhas termelétricas. . . 141

Eletricidade gerada por usina de energia . . . 147

Geração de energia térmica . . . 149

Geração de energia nuclear . . . 151

Geração de energia hidrelétrica . . . 152

(5)

Sumário ix 5

Como usar a eletricidade adequadamente?. . . 155

O que são semicondutores?. . . 161

Diodos e transistores . . . 169

Diodos emissores de luz . . . 174

Transistores. . . 176

Diodos . . . 186

Transistores . . . 188

Transistor de efeito de campo. . . 188

Conversores e inversores. . . 189 Sensores . . . 190 Sensores de temperatura . . . 190 Sensores ópticos. . . 192 epílogo. . . 197 Índice . . . 201

(6)

Prólogo:

De Electopia,

(7)

2 Prólogo MAS, OS ESTUDANTES DE ELECTOPIA TÊM O MESMO TIPO DE PROBLEMA QUE OS ESTUDANTES DA TErrA. Rereko...

SABE POR QUE CHAMEI VOCÊ

AQUI?

Uh...um...

BOM, EU NUNCA FUI MUITO ESPERTA... MAS SINCERAMENTE,

NÃO SEI.

TUDO BEM. VOCÊ QUASE ACERTOU A RESPOSTA. ELECToPIA

este é um mundo onde os dispositivos eletrônicos são um pouco mais avançados que

os da terra. * ESCOLA CENTRAL DE TREINAMENTO ELÉTRICO * * * SALA DOS PROFESSORES DA ESCOLA TÉCNICA

(8)

VAMOS VER A PROVA FINAL DE ELETRICIDADE DO

SEMESTRE.

COM ESTA SÃO TRÊS NOTAS NEGATIVAS

CONSECUTIVAS!

MAS EU VOU TÃO BEM NAS OUTRAS

MATÉRIAS!

ESTOU IMPRESSIONADA COM A SUA ATITUDE

POSITIVA.

MAS VOCÊ VAI PRECISAR ESQUECER

AS SUAS FÉRIAS DE VERÃO PARA TER ALGUMAS AULAS DE

RECUPERAÇÃO.

COMO?...

VOCÊ DISSE ESQUECER AS FÉRIAS DE VERÃO?!

ISSO MESMO! VOCÊ VAI ESTUDAR

NA TErrA E COMEÇAR DO BÁSICO! hunf! NÃO se preocupe. LÁ NÃO É MUITO DIFERENTE DAQUI. E COMO O ESTUDO DE ELETRICIDADE É MAIS LENTO, SERÁ PERFEITO

(9)

4 Prólogo

M... MA... MAS... SE EU CHEGAR DE REPENTE, TALVEZ INCOMODE O PROFESSOR DE

LÁ.

M... MA.. MAS... OS MEUS PAIS AINDA NÃO DERAM PERMISSÃO

PARA A MINHA IDA, CERTO?

EU JÁ ENVIEI UMA CARTA, ENTÃO VAI FICAR TUDO BEM.

ELES DISSERAM, “VAI FUNDO!”

PUXA! UMA MULHER INTELIGENTE COMO VOCÊ

JAMAIS COMETE ErrOS, NÃO É MESMO? O QUE É ISSO? UM ROBÔ? É YONOSUKE, UM TRANSMISSOR-RECEPTOR TRANSDIMENSIONAL E ROBÔ DE OBSERVAÇÃO! leve iSSo com você!

CUIDE MUITO BEM DELE! VOCÊ TAMBÉM VAI USÁ-LO COMO PASSAPORTE NA IDA E NA VOLTA

PARA A TErrA.

PRAZER EM CONHECER VOCÊ!

(10)

TÓQUIO, JAPÃO MAS QUE TEMPESTADE DE REPENTE... VOU FICAR ENSOPADO! EU DEVIA TER TRAZIDO UM GUARDA-CHUVA. ESTOU QUASE EM CASA... ACHO QUE VOU DAR UM PIQUE...

oh... { Gulp } NO DIA SEGUINTE...

uau!!!

CREC!

(11)

6 Prólogo

OI. AQUI É O JAPÃO?

OI! _PROFESSORVOCÊ É O

HIKARU?

EU? BEM, O MEU NOME É HIKARU,

MAS...

SOU A REREKO! VIM PARA O CURSO DE VERÃO!! SOU

MEIO BUrrA... SOBRE ELETRICIDADE... POR FAVOR,

ME AJUDE... NÃO! CALMA! ESPERE UM MINUTO! O QUE? HEIN...? profeSSor? 6 Prólogo

(12)

BEM, EU FAÇO PESQUISAS DE ENGENHARIA ELÉTRICA NA UNIVERSIDADE, PORTANTO,

COM CERTEZA POSSO LHE ENSINAR ELETRICIDADE, MAS... AFINAL DE CONTAS, QUEM É VOCÊ? OH CÉUS! VOCÊ NÃO RECEBEU A CARTA? CARTA?... AH! AGORA EU ME LEMBRO... REALMENTE

RECEBI UMA CARTA SUSPEITA, SEM CARIMBO POSTAL...

POR ACASO, SERIA ISTO? SIM! SIM, É ISSO. BEM, VOCÊ É A REREKO CITADA NESTA CARTA?...

SIM, SOU EU! Caro professor Hikaru Yano,

Estou lhe enviando a minha aluna rereko para algumas aulas. Espero que concorde em ensinar algumas lições a ela. Acho que posso

contar com a sua boa vontade.

Atenciosamente, professora Tetekai Escola central de treinamento elétrico

(13)

8 Prólogo

CERTO!... MAS. POR QUE ESTAMOS CONVERSANDO NA CHUVA? VOCÊ NÃO PODERIA DAR MAIS

DETALHES NA MINHA CASA?

SIM, COM CERTEZA!

NÃO REPARE, ESTÁ MEIO BAGUNÇADO SEM PROBLEMAS! DESCULPE INCOMODAR... TOALHA... UMA TOALHA... VOCÊ ESTÁ AÍ? VAMOS VER... ... VOCÊ?!... CRIC NO APARTAMENTO DE HIKARU...

(14)

...

POSSO JURAR QUE ESTAVA EM ALGUM LUGAR POR AQUI.

ISTO É

REVOLTANTE!...

OH! MEU DEUS!!!

ES... ESS... ESSA...

BONECA FALA?!

NÃO É UMA BONECA! YONOSUKE É UM TRANSMISSOR-RECEPTOR TRANSDIMENSIONAL e robô de observação.

O QUÊ FOI QUE VOCÊ DISSE? POR QUE NÃO ME EXPLICA TUDO DIREITINHO DESDE O COMEÇO... BEM, É... SOLTE-ME! OPA!!

(15)

10 Prólogo

ENTÃO FOI ISSO O QUE ACONTECEU... VOCÊ VEIO DE OUTRO MUNDO PARA ESTUDAR AQUI. ELECToPIA É UMA TErrA ONDE A ELETRICIDADE ESTÁ UM POUCO MAIS AVANÇADA DO QUE NESTE MUNDO. COMO O ESTUDO DE ELETRICIDADE É TÃO IMPORTANTE, ATÉ CRIANÇAS

DO MEU NÍVEL PRECISAM SABER O BÁSICO. MAS É QUE EU, NA VERDADE... COMO

POSSO DIZER? EU SOU...

UM FRACASSO!!!

ASSIM, TENDO UMAS AULAS DE RECUPERAÇÃO, VOCÊ TENTARÁ compensar

O TANTO QUE FICOU PARA TRÁS?

A PROFESSORA TETEKA ESTÁ MUITO BEM INFORMADA SOBRE ESTE

MUNDO. MEIA HORA DEPOIS... TAP! 10 Prólogo

(16)

POR ISSO, TENHO CERTEZA QUE VOCÊ ESTÁ BEM QUALIFICADO PARA ME ENSINAR, profeSSor.

ACHO QUE NÃO TENHO TANTA CERTEZA ASSIM... POR FAVOR, profeSSor HIKARU... POR FAVOR VOCÊ NÃO VAI

ME ENSINAR ELETRICIDADE

BÁSICA?

COMO DEIXEI DE LADO AS MINHAS FÉRIAS DE VERÃO PARA VIR ATÉ AQUI, NÃO POSSO VOLTAR ANTES DE

TERMINAR ESTAS AULAS EXTRAS...

EU SEI, MAS... TENHO PESQUISAS

PARA FAZER, E...

...

BEM, QUE TAL ASSIM

-COMO VOCÊ PODE VER, A MINHA SALA ESTÁ UM

POUCO BAGUNÇADA, CERTO?

UM POUCO?!

ESTÁ BEM... BASTANTE BAGUNÇADA, OK?

(17)

12 Prólogo ENQUANTO EU ESTIVER NA UNIVERSIDADE, VOCÊ PODEria VArrER, LIMPAR, E PREPARAR O JANTAR...?

ANDO MUITO OCUPADO, QUASE NÃO TENHO

TEMPO LIVRE.

SE VOCÊ FIZER ESSAS COISAS PARA MIM, VAI ME

SALVAR, E... Huh?

É UMA BAGUNçA MEIO

MOLHADA!!!

EU SEI DISSO! MAS VAI SER NA BASE DO TOMA LÁ, DÁ CÁ,

CERTO?

BEM, BOM, ACHO QUE VOU TENTAR... A... A...

A...

OK! FAREI O POSSÍVEL!... A... A...

...TCHIM!!!

Esquecemos

completamente das

toalhas!

Smack!

(18)

REREKO, VOCÊ SABE O QUE ISTO SIGNIFICA?

profeSSor HIKARU! É CLARO!

VOCÊ ESTÁ ATIRANDO PAPEL, TESOURAS, E PEDRAS! ISSO É

IMBATÍVEL!

NÃO... EU NÃO quis dizer O jogo DE PEDRAS,

PAPEL E TESOURAS.

SE UM CONDUTOR FOR COLOCADO EM UM CAMPO MAGNÉTICO E PASSAR

COrrENTE, UMA FORÇA É EXERCIDA SOBRE O CONDUTOR que SE MOVIMENTA CONFORME A REGRA DA

MÃO ESQUERDA DE FLEMING.

QUANDO A SUA MÃO ESQUERDA É

COLOCADA DESTA FORMA...

ESSA REGRA DIZ QUE O DEDO INDICADOR APONTA NA DIREÇÃO DO

CAMPO MAGNÉTICO (N PARA S), O DEDO MÉDIO APONTA NA DIREÇÃO EM QUE A COrrENTE SE MOVIMENTA, E O CONDUTOR SE MOVIMENTA NA DIREÇÃO

INDICADA PELO POLEGAR, COMO RESULTADO DA FORÇA QUE AGE NA

MESMA DIREÇÃO. A MÃO

ESQUERDA... É ESTA?

Regra da mão esquerda de

fleming (para motores cc)

Papel _tesouras

pedra

O CONDUTOR SE MOVIMENTA NESTA DIREÇÃO

O CAMPO MAGNÉTICO APONTA DE NORTE PARA SUL

NESTA DIREÇÃO

A COrrENTE PASSA NESTA DIREÇÃO

(19)

UM MOTOR CC GIRA USANDO ESSA FORÇA. ESSE É REALMENTE UM JEITO FÁCIL DE LEMBRAR A REGRA! FORÇA (MOVIMENTO) CAMPO MAGNÉTICO COrrENTE CONDUTOR FORÇA

QUANDO PASSA COrrENTE EM UM CONDUTOR COLOCADO ENTRE OS PoLOS NORTE (N) E SUL (S) DE UM CAMPO MAGNÉTICO, O CONDUTOR RECEBE IMPULSO PARA CIMA.

SERÁ QUE VOCÊ PODE USAR A REGRA DA MÃO ESQUERDA DE FLEMING PARA VER POR QUE UM MOTOR CC GIRA? PRIMEIRO, CONSIDERE

O LADO ESQUERDO DO ANEL - A COrrENTE ESTÁ ENTRANDO NA PILHA, LEVANDO A FORÇA

DO anel PARA CIMA. NO LADO DIREITO DO ANEL, A COrrENTE ESTÁ SAINDO DA PILHA,

CRIANDO UMA FORÇA PARA BAIXO.

MOVIMENTO

O ANEL VAI CONTINUAR VIRANDO NESSA DIREÇÃO POIS O CONTATO TROCA QUANDO O ANEL FICA NA VERTICAL (O

QUE SIGNIFICA QUE A DIREÇÃO DAS FORÇAS NÃO VAI MUDAR).

Regra da mão esquerda de fleming (para motores CC) 99 CAMPO MAGNÉTICO COrrENTE CAMPO MAGNÉTICO COrrENTE COrrENTE COrrENTE ANEL

(20)

FLEMING TAMBÉM TEM UMA REGRA DA MÃO

DIREITA!

O QUE ESSA REGRA DIZ? SE UM CONDUTOR SE MOVIMENTA ENTRE OS Polos DE UM IMÃ, O CONDUTOR CRUZA um CAMPO MAGNÉTICO. Ok...

UMA AÇÃO QUE FAZ A ELETRICIDADE FLUIR, QUE É CHAMADA DE FORÇA

ELETROMOTRIZ, É GERADA NO CONDUTOR NESSe momento, E A

COrrENTE PASSA.

O FLUXO DESSA COrrENTE É NA DIREÇÃO DO DEDO MÉDIO DA MÃO

DIREITA, A DIREÇÃO DO CAMPO MAGNÉTICO É A DIREÇÃO DO DEDO

INDICADOR, E A DIREÇÃO DO MOVIMENTO DO condutor ELÉTRICO É

A DIREÇÃO DO POLEGAR.

Regra da mão direita de

fleming (para geradores)

Condutor MOVIMENTO DO CONDUTOR corrente Movimento O CONDUTOR SE MOVIMENTA NESTA DIREÇÃO O CAMPO MAGNÉTICO N-S APONTA NESTA DIREÇÃO A COrrENTE SE MOVIMENTA NESTA DIREÇÃO CAMPO MAGNÉTICO CAMPO MAGNÉTICO

(21)

ESSA É A REGRA DA

MÃO DIREITA DE FLEMING.

SAQUEI.

QUANDO UM GERADOR produz ELETRICIDADE, NÓS APENAS CONSIDERAMOS O LADO DO GIRO (O LADO ESQUERDO, PARA CIMA), E PODEMOS

DETERMINAR A DIREÇÃO DA COrrENTE USANDO A REGRA DA MÃO DIREITA DE

FLEMING. É MELHOR A GENTE NÃO MISTURAR AS MÃOS ESQUERDA E DIREITA! NÓS PODEMOS USAR A REGRA DA MÃO DIREITA

PARA DETERMINAR A DIREÇÃO DA COrrENTE

produzida POR UM GERADOR ELÉTRICO...

...E usar A REGRA DA MÃO ESQUERDA PARA ENTENDER A DIREÇÃO QUE O MOTOR GIRA. MÃO DIREITA MÃO ESQUERDA NÓS APLICAMOS A FORÇA PARA FAZER A BOBINA GIRAR.

Regra da mão direita de fleming (para geradores) 101 corrente Movimento CAMPO MAGNÉTICO corrente corr ente

(22)

QUE TAL NÓS PARARMOS POR AQUI POR HOJE? urra! EI, O QUE ESTÁ ACONTECENDO? HIKARU... VOCÊ ESTÁ BRINCANDO NO LABORATÓRIO? OI! ALÔÔÔ! NÃO. NÃO ESTAMOS BRINCANDO...

UAU! VOCÊ TROUXE A SUA NAMORADINHA AO

LABORATÓRIO!

HEIN?

NAMO...NAMORADA? EU NÃO SOU...

VOCÊ ESTÁ TO… TOTALMENTE ENGANADO!!! ELA É A MINHA PRIMA! OOOOOK... COMO VOCÊ QUISER... ... _{É VERDADE! VOCÊ} ENTENDEU TUDO ErrADO!

(23)

BEM... É... AGORA JÁ ESTAMOS DE

SAÍDA...

OK... ATÉ MAIS TARDE,

BACANA... Hein? O QUE É ISTO? O TONTO DO HIKARU ESQUECEU O LANCHE. ACHO QUE A GAROTA FEZ ISSO!

DEIXARAM ALGUMA COISA AQUI DENTRO. ACHO QUE VOU COMER ISSO, JÁ QUE

EU NÃO QUERO JOGAR ISSO NO LIXO... O QUE FOI ISSO???!!! pam! Pop! * *IIIIIIIICA!!!

(24)

Calor de joule

O calor que é produzido quando passa corrente por uma resistência elétrica é chamado de calor de joule. Por exemplo, a quantidade de calor produzido quando a corrente I passa pela resistência R por t segundos pode ser obtida pela cálculo de I2_{× R × t. A quantidade de calor} é representada pelo símbolo Q e é medida de Joule (J), em homenagem ao físico inglês James Prescott Joule. Um joule corresponde ao consumo de energia elétrica de 1Ws (watt por segundo) - e um joule é equivalente a um kg × m2_{/ s}2._{A quantidade de calor necessária para} elevar 1 grama de água pura de 14,5°C para 15,5°C a 1 atmosfera de pressão é de cerca de 4,2J, e isso é equivalente a 1 caloria (cal).

Vibração térmica

O que é o calor? Os átomos que compõem uma substância estão sempre vibrando, e isso é chamado de vibração térmica. A magnitude da vibração térmica de uma substância está diretamente relacionada à magnitude da temperatura dessa substância - essa vibração térmica de átomos é a verdadeira natureza do calor.

Se os átomos de uma substância não estão vibrando, essa substância não terá tem-peratura - essa temtem-peratura é chamada de zero absoluto, isto é igual a -273,15°C.

Mesmo quando um fio de cobre, que é usado como condutor elétrico por causa de sua baixa resistência, está em temperaturas normais, a vibração dos átomos de cobre resiste ao movimento dos elétrons, criando calor e resistência adicionais.

Porém, se a temperatura de um material cai para perto do zero absoluto, as vibrações dos átomos se tornam muito pequenas. Nesse estado, os elétrons podem circular muito mais facilmente - em outras palavras, a resistência do material diminui. Em alguns materiais, como o alumínio, se a temperatura se tornar suficientemente baixa, os elétrons podem se movimentar sem serem obstruídos pelos

Resistência e calor de Joule

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átomos de modo algum! Quando a resistência de um material se torna zero, nós chamamos o fenômeno de supercondutividade.

Muitos metais são considerados naturalmente supercondutores quando estão bem frios, mas a maioria precisa estar perto do zero absoluto. No entanto, como é extrema-mente difícil baixar de fato a temperatura de uma substância próxima ao zero absoluto, pesquisas estão sendo realizadas sobre fenômenos de supercondutividade que ocorrem em temperaturas muito maiores que o zero absoluto, um campo chamado de supercondutores de altas-temperaturas. Algum dia, materiais como esses poderão ser usados para levar ele-tricidade para casas em toda parte sem perda de corrente devido ao aquecimento de joule.

Em fios a temperaturas normais, os elétrons vão colidir violentamente com outros áto-mos, o que gera ainda mais vibrações térmicas - isto é, mais calor. Conforme o fio aquece, sua resistência aumenta. Ao contrário, conforme sua temperatura diminui, a resistência elétrica diminui.

Supercondutividade e corrente

Colisões com elétrons e geração de calor

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Ondas eletromagnéticas

Quando passa corrente por uma resistência e a temperatura aumenta, calor é gerado. Pri-meiro, raios infravermelhos invisíveis a olho nu são emitidos. Os raios infravermelhos, que também são chamados de raios de calor, são um tipo de onda eletromagnética - uma onda que tem energia térmica. As ondas eletromagnéticas (em ordem decrescente de compri-mento de onda) incluem as ondas de rádio, os raios infravermelhos, a luz visível, os raios ultravioleta, e os raios X, entre outros. As ondas de rádio são usadas para a transmissão e a comunicação de rádio ou TV em navios. A cor da luz visível varia conforme o comprimento de onda - a luz vermelha tem o comprimento de onda mais longo, e a luz violeta tem o mais curto.

Depois que os raios infravermelhos são emitidos de uma substância, a luz visível será emitida se a temperatura continuar aumentando. Esse fenômeno no qual a energia térmica é emitida como ondas eletromagnéticas conforme o aumento da temperatura de uma subs-tância é chamado de emissão térmica. Esse é o princípio da emissão de luz nas lâmpadas. A emissão térmica produz luz vermelha em baixa temperatura, que muda para luz branca azulada conforme a temperatura aumenta.

A emissão de luz devida à emissão térmica quase sempre termina se tornando calor, então ela é ineficaz para ser utilizada como luz. A emissão de luz na qual o emissor não precisa ser aquecido é chamada de luminescência; esse é o princípio usado nas lâmpadas fluorescentes. Na luz fluorescente, os elétrons que escapam do filamento colidem com o vapor de mercúrio dentro do tubo fluorescente; os raios ultravioleta que são gerados nesse momento excitam a substância fluorescente na superfície interna do tubo e se tornam luz visível. A emissão de luz da luz fluorescente é muito eficaz - para o mesmo consumo de energia elétrica, ela emite mais de quatro vezes a luz que uma lâmpada normal produz.

Os fenômenos de emissão de luz incluem a emissão térmica e a luminescência, como foi mostrado aqui.

O COMPRIMENTO DA ONDA É CURTO. A FREQUÊNCIA É ALTA.

O COMPRIMENTO DA ONDA É LONGO. A FREQUÊNCIA É BAIXA. raios γ (GAMA) raios x LUZ VISÍVEL ONDAs DE RÁDIO RADIAÇÃO: COMPRIMENTO DE ONDA: 1mM 720nm 400nm 10nm V i o l e t a a z u l v e r d e a m a r e l o l a r a n j a v e r m e l h o RAIOs INFRAVER-MELHO RAIOs ULTRA-VIOLETA

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Eletricidade e magnetismo 107

Eletricidade e magnetismo

Se limalha de ferro for espalhada em uma folha de papel colocada sobre um imã, um padrão de linhas é produzido. Essas linhas se originam no polo norte (N) e seguem em dire-ção ao polo sul (S); elas são chamadas de campo magnético.

Os campos magnéticos também são gerados quando passa corrente. Esse fenômeno é extremamente importante quando se utiliza a eletricidade, e muitos aparelhos elé-tricos comuns fazem uso do mesmo.

Quando passa corrente em um fio elétrico, um campo mag-nético com um padrão circular é gerado em torno do mesmo. Isso é chamado de Lei de Ampère. A mag-nitude desse campo magnético varia conforme a intensidade da corrente; se a direção da corrente muda, a direção do campo magnético tam-bém muda.

A LÂMPADA COMUM É INEFICIENTE POIS SUA EMIsSÃO DE CALOR É MAIOR.

A LÂMPADA EMITE CALOR. A LUZ FLUORESCENTE TEM LUMINESCÊNCIa. FILAMENTO ELÉTRONS SUBSTÂNCIA FLUORESCENTE LUZ LUZ VAPOR DE MERCÚRIO RAIOS ULTRAVIOLETA -CALOR E LUZ

Emissão de luz em uma lâmpada comum e em uma lâmpada fluorescente

S

N

IMÃ

LINHAS DE FORÇA MAGNÉTICA SAEM DO PoLO NORTE E VÃO EM DIREÇÃO AO PoLO SUL. Um imã e os campos magnéticos

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Se uma corrente da mesma intensidade passa na mesma direção em dois fios elétricos colocados lado a lado, os campos magnéticos gerados em cada fio são combinados para gerar um campo magnético com o dobro da corrente em volta de ambos os condutores. Nessa hora, uma força de atração é gerada entre os dois fios elétricos. Quando passa cor-rente em direções opostas nos dois fios, uma força de repulsão é gerada entre eles. Neste caso, os campos magnéticos ao redor dos fios se anulam mutuamente e se tornam meno-res.

A propriedade aditiva dos campos magnéticos também permanece verdadeira para mais de dois fios (por exemplo, uma bobina ou indutor). Dessa maneira, um grande campo magnético pode ser gerado.

A Lei de Ampère

(29)

4

(30)

Geradores

cheguei...

BEM-VINDO!

ESTÁ PRONTO PARA JANTAR? OU ANTES VAI QUERER

TOMAR UM BANHO?

OU... BEM...

ESTOU COM FOME, VAMOS COMER! MIAMM...JANTAR!

FIQUEI REALMENTE FELIZ COM O QUE PREPAREI PARA HOJE

À NOITE!

SUA COMIDA É DEMAIS! MAS COMO VOCÊ preparou TUDO ISSO? CREC

(31)

RÉ, RÉ! EU SÓ ESTAVA BRINCANDO! BEM, NEM É TÃO HOrrÍVEL ASSIM... ...SABE, ÀS VEZES... ...NÓS ATÉ PARECEMOS UM CASAL, NÃO É?

QUAL ÉÉÉÉÉÉ!!!

NÃO, É FÁCIL DE VER! VOCÊ É SÓ UM BICÃO! FIQUEI APAVORADO COM ESSA SUGESTÃO... ...De CASAL... QUANDO TERMINARMOS DE COMER, VAMOS COMEÇAR NOSSAS LIÇÕES, OK? Ok, ótimo. Geradores 119 GARF GARF come co me come

(32)

bem...

EXEMPLOS DE COISAS QUE GERAM ELETRICIDADE SÃO A USINA DE ENERGIA E A PILHA, CERTO? COMO A GERAÇÃO DE ENERGIA termoelétrica OU A GERAÇÃO DE ENERGIA HIDRELÉTRICA?... GERADOR

ELÉTRICO _{ACIONADO PELA GERAÇÃO DE}UM GERADOR ELÉTRICO É ENERGIA NUCLEAR OU OUTROS

TIPOS DE ENERGIA PARA produzir ELETRICIDADE.

POR OUTRO LADO, A PILHA UTILIZA A ENERGIA DE UMA REAÇÃO QUÍMICA.

UMA REAÇÃO QUÍMICA?

DEPOIS VAMOS FALAR SOBRE ISSO COM

MAIS DETALHES. ELETRICIDADE

ENERGIA (ENERGIA TÉRMICA, ENERGIA HIDRÁULICA, ENERGIA NUCLEAR, ETC)

(33)

epílogo 197 SEM REREKO POR PERTO, VOLTEI

À VIDA NORMAL - PASSANDO TODO O MEU TEMPO NO

LABORATÓRIO.

E EU DEIXEI A MINHA SALA FICAR TOTALMENTE

BAGUNÇADA DE NOVO... PUXA...ESTÁ FICANDO NUBLADO. JÁ PASSOU UM ANO INTEIRO...LEMBRO DE UM DIA COM O TEMPO IGUAL AO DE HOJE. ACHO QUE VOU TER QUE ENFRENTAR A

CHUVA! ufA.

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NO PONTO DE ÔNIBUS DA UNIVERSIDADE.

XIII!! MAS QUE TEMPESTADE DE REPENTE... VOU FICAR ENSOPADO! EU DEVIA TER TRAZIDO UM GUARDA-CHUVA... ? LEMBRO DE TER DITO ISSO NESSE MESMO DIA UM ANO

ATRÁS, TAMBÉM... O QUE...???? UM RAIO ATINGIU O PRÉDIO DO MEU LABORATÓRIO?! INACREDITÁVEL!

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epílogo 199 LaboratÓrIO

SERÁ QUE OS MEUS DADOS ESTÃO OK?!...

profeSSor Hikaru!?

SSSIIIMM?

Re...Rereko!?

SIM, SOU EU!!! QUE BOM VER VOCÊ DE NOVO!

POR QUE VOCÊ VOLTOU? MAIS AULAS DE RECUPERAÇÃO?!

NeCA!

GRAÇAS A VOCÊ, NÃO TIVE PROBLEMAS PARA

ME FORMAR.

vuuuup!

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agora ESTOU TRABALHANDO NA UNIVERSIDADE COMO ASSISTENTE DE PESQUISAS! VERDADE?! SIM! AGORA PODEMOS SER PARCEIROS DE LABORATÓRIO!! Recomendação Assist. Pesquisas Teteka