ACENDEU? - (ASSOCIAÇÃO DE LÂMPADAS)

FUNDAÇÃO ESCOLA TÉCNICA LIBERATO SALZANO VIEIRA DA CUNHA
Projeto de Pesquisa da Primeira Série
Série: Primeira
Curso: Eletrotécnica
Turma: 2124
Sala: 237
Início: 02 de junho de 2009
Entrega: 25 de agosto de 2009
Aluno: Amanda Souza de Almeida (02) Aluno: Júlia Brage Cezar (19)
Aluno: Rafael Molling (28)
Aluno: Pâmela da Silva
Viliano(25)
Orientador: Prof. Ivo de Souza
Co-orientador: Prof. Luiz Mützenberg
ACENDEU? - (ASSOCIAÇÃO DE LÂMPADAS)
1
INTRODUÇÃO
Neste trabalho temos como objetivo reproduzir uma experiência existente no Museu
de Ciência e Tecnologia da PUC-RS.
No museu, selecionamos três experimentos que achamos interessantes. Entre eles o de
associação de lâmpadas, que acabou sendo o escolhido.
Os principais argumentos para a escolha deste foram:
•
Custo dos materiais necessários;
•
Ser um assunto para o nível de conhecimento dos alunos da primeira serie do
curso de eletrotécnica.
1.1
Tema
A nossa experiência fala sobre associação de lâmpadas, englobando o tema ligações
do tipo série e paralelo, ou seja, mista. Ainda pesquisaremos sobre:
•
Associação em serie: onde a corrente é sempre a mesma;
•
Associação em paralelo: onde a tensão é sempre a mesma;
•
Associação mista: ora a corrente é a mesma (série), ora a tensão é a mesma
(paralelo).
1.2
Justificativa(s)
Os principais argumentos para a escolha deste projeto foram:
•
Custo dos materiais necessários;
•
Facilidade de desenvolvimento por nós mesmos, pois se não iríamos ter que
contratar pessoas para desenvolver o trabalho que pretendemos construir.
Escolher um projeto que tenha haver com a matéria de eletricidade.
1.3
Delineamento
Decidimos por fazer uma pesquisa exploratória, tendo como objetivo aumentar a
familiaridade com o tema associações em série, em paralelo e misto, permitindo a elaboração
de problemas e a construção de hipóteses que poderão ser testadas em pesquisas futuras.
1.4
Problema
(a) - Considerando que temos uma residência ligada a um circuito serie, o que
aconteceria se ligássemos uma das chaves (na hipótese que tenha mais de um interruptor)?
(b) - Qual a diferença de um circuito paralelo, serie ou misto?
(c) - Qual é o circuito mais comum em residências?
1.5
Hipótese(s)
(a) - Ligaria todos os elementos, pois no circuito em série à corrente elétrica passa por
um só caminho.
(b) - Circuito série é aqueles cujos componentes estão ligados de tal modo, que
permitem só um caminho à passagem da corrente elétrica. Desse modo o circuito paralelo
permite vários caminhos independentes para a passagem da corrente elétrica. Circuito misto é
aquele que possui os componentes ligados tanto em serie como paralelo. Para os componentes
ligados em serie e, para componentes ligados em paralelo, adotar as mesmas características do
circuito paralelo.
(c) - O circuito mais comum em residências é o paralelo.
1.6
Objetivo(s)
Construir uma associação de lâmpadas em um circuito paralelo e serie que funcione a
maneira que estiver posicionada as três chaves, comandadas por um interruptor.
2
2.1
CONTEXTUALIZAÇÃO DA PESQUISA
Contextualização histórica
A invenção da bateria - capaz de produzir um fluxo contínuo de corrente - tornou
possível o desenvolvimento dos primeiros circuitos elétricos. Alessandro Volta inventou a
primeira bateria, a pilha voltaica, em 1800. Os primeiros circuitos utilizavam uma bateria e
eletrodos imersos em um recipiente cheio de água. O fluxo da corrente pela água produzia
hidrogênio e oxigênio. A primeira aplicação ampla dos circuitos elétricos para uso prático foi
a iluminação elétrica. Pouco depois que Thomas Edison inventou a lâmpada incandescente,
ele procurou aplicações práticas para o produto por meio do desenvolvimento de um sistema
completo de geração e distribuição de energia. O primeiro sistema desse tipo nos Estados
Unidos foi a Pearl Street Station, no centro de Manhattan, que fornecia eletricidade para
alguns quarteirões de Nova York, primordialmente para iluminação. Uma das classificações
dos circuitos tem a ver com a natureza do fluxo da corrente. Os circuitos mais antigos eram
acionados a bateria, ou seja, por uma corrente constante que fluía sempre na mesma direção.
Esse é o sistema de corrente contínua, ou CC. O uso da corrente contínua se manteve no
período inicial de desenvolvimento dos circuitos elétricos. Um grande problema do sistema
CC é que as estações de energia só podiam servir a uma área de cerca de 2,5 km², devido à
perda de energia na transmissão.
2.2
Contextualização teórica
O que acontece quando você aciona uma chave elétrica que liga a luz, a televisão, o
aspirador de pó ou o computador de sua casa? O que o ato de acionar ligar essa chave realiza?
Em todos esses casos, você estará completando um circuito elétrico e permitindo que uma
corrente, ou fluxo de elétrons, percorra os fios. Um circuito elétrico se assemelha, de muitas
maneiras, ao sistema circulatório do corpo. Os vasos sanguíneos, as artérias, as veias e os
capilares são como os fios de um circuito. Os vasos sanguíneos transportam o sangue pelo
corpo. Os fios de um circuito carregam a corrente elétrica a diversas porções de um sistema
elétrico ou eletrônico. O coração é a bomba que impele a circulação do sangue no corpo. Ele
gera a força ou a pressão necessária para que o sangue circule. O sangue que circula pelo
corpo abastece diversos órgãos, como os músculos, o cérebro e o sistema digestivo. Uma
bateria ou gerador gera voltagem - a força que distribui a corrente pelo circuito.
Tome como exemplo uma simples lâmpada elétrica. Dois fios se conectam a ela. Para
que os elétrons façam seu trabalho e produzam luz, é preciso que exista um circuito fechado
permitindo que eles cheguem à lâmpada e continuem circulando.
2.3
Contextualização tecnológica
A importância da eletricidade em nossas vidas é inquestionável. Ela ilumina nosso lar,
movimenta nossos eletrodomésticos, permite o funcionamento dos aparelhos elétricos e
eletrônicos e que aquece nosso banho. Por outro lado, a eletricidade traz consigo, quando mal
empregada, alguns perigos: como choque, às vezes fatais e os curtos circuitos causadores de
tantos incêndios. A melhor forma de convivermos em harmonia com a eletricidade é conhecêla, tirando-lhe o maior proveito, desfrutando de todo o seu conforto com máxima segurança.
3
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Neste tópico será relatado o que o circuito do nosso projeto necessita para funcionar
corretamente.
3.1
Tipos de circuitos
Em nosso trabalho há três tipos de circuitos. São eles:
3.1.1 Circuito paralelo
Circuito paralelo é aquele em que as cargas estão ligadas diretamente aos condutores
da fonte.
Dessa maneira, o circuito paralelo permite vários caminhos para a passagem da
corrente, sendo cada carga um caminho independente para passagem da corrente elétrica. As
tensões das cargas devem ser iguais e as intensidades de corrente das cargas podem ser
diferente assim como cada carga pode funcionar independentemente das demais.
3.1.2 Circuito série
Circuito série é aquele cujos componentes estão ligados de tal modo, que permitem um
só caminho à passagem da corrente elétrica. No circuito série as cargas funcionam
simultaneamente e no circuito série as cargas funcionam simultaneamente. A corrente de
funcionamento das cargas deve ser igual, mas o valor da tensão de funcionamento das cargas
podem ser diferentes.
3.1.3 Circuito misto
Circuito misto é aquele que possui os componentes ligados tanto em série como em
paralelo. É uma mistura dos tipos de circuitos, o circuito misto e o circuito paralelo.
Para os componentes ligados em série, adotar as mesmas características do circuito
série e, para componentes ligados em paralelo, adotar as mesmas características do circuito
paralelo.
3.2
Fonte geradora de energia
Existem muitos tipos de fontes geradoras de energia; algumas delas são: pilha, bateria,
geradores, luz solar, etc. O nosso circuito é movido à energia transmitida pela tomada.
3.3
Fonte consumidora de energia
Esse é o item que usará toda a energia passada pela fonte geradora; mas somente
haverá consumo quando uma das fontes necessitadas de energia estiver ligada ao próprio
circuito. A fonte consumidora do nosso projeto são as lâmpadas, que quando ativadas
consomem um determinado número de ampérs (unidade de medida da corrente elétrica).
3.4
Fonte condutora de energia
A fonte condutora de energia é aquela que conduz a eletricidade até o sistema
necessitado da mesma. Nesse caso a fonte é o fio elétrico. Quando ligamos um fio metálico na
tomada, os elétrons deste material começam a oscilar, cada um deles transmitindo seu
movimento ao vizinho. Esse vaivém forma a onda que transporta metade da energia sob a
forma de uma corrente elétrica. A outra metade é transmitida pelo campo magnético criado ao
redor do fio: ele acompanha a onda e se reveza com ela para conduzir a força que chega até a
fonte consumidora, assim ativando por completo o circuito.
3.5
Comando
Todo circuito precisa de um comando, ao contrario ele ficaria ligado o tempo todo.
Até que uma hora , quando a energia acabasse, ele desligaria.
O interruptor é um aparelho que, ligado a um circuito elétrico, tem como função
interferir na circulação e distribuição de energia. Funciona a partir da modificação da sua
posição de comutação.
4
METODOLOGIA
Pretendemos mostrar como iremos resolver a solução de nossa pesquisa nesse item.
Isso inclui uma proposta de solução, um orçamento e um cronograma, que serão citados a
seguir.
4.1
Proposta de solução
O projeto irá ser feito com a orientação do professor Ivo Pereira, professor de
eletricidade, nos ajudando a realizar os testes de funcionamento e a elaborar o projeto, ele
será. O projeto funcionar da seguinte forma:
Quando P1 estiver fechado e P2 e P3 aberto irão acender as lâmpadas L1, L2 E L3.
Quando somente P4 estiver aberto irá acender L1 e L2. L1 e L3 fechados e L2 e L4 abertos
irá acender todas as lâmpadas do circuito.
4.2
Orçamento
Qual é a origem e que custos terão os materiais necessários para realizar a pesquisa?
Quanto tempo será necessário para executar cada etapa da pesquisa? Há necessidade de
contratar alguém para executar alguma tarefa? Quanto ele vai cobrar? As tabelas 1 e 2 são
sugestões para organizar os orçamentos de material e de serviços.
Tabela 1.Orçamento de materiais para execução do projeto.
Orçamentos
Melhor
Material
Loja A
Loja B
Loja C
Preço
Lâmpada
R$1,50
R$ 2,00
R$ 1,75
R$ 1,50
Flecha
R$ 5,35
R$ 4,99
R$ 5,50
R$ 4,99
Fio (2 m)
R$3,00
R$4,50
R$4,00
R$ 3,00
Interruptor
R$6,50
R$ 6,00
R$5,20
R$5,20
Soquete
R$1,50
R$1,70
R$1,95
R$1,50
TOTAL
4.3
Custo
R$ 6,00
R$ 4,99
R$ 6,00
R$20,80
R$6,00
R$ 43,50
Cronograma
No cronograma nós iremos estipular datas de entregas de trabalhos e dia das próximas
data de entregas.
Tabela 2.Previsão de prazos para execução das atividades do projeto.
Abr.
Mai.
Jun.
Jul.
Ago.
Set.
Out. Nov. Dez.
16 a 31
01 a 15
16 a 30
01 a 15
16 a 31
01 a 15
16 a 30
01 a 15
16 a 31
01 a 15
16 a 31
01 a 15
16 a 30
01 a 15
16 a 31
01 a 15
16 a 30
01 a 15
Atividade
Orientações de formatação de X
texto
Trabalhos sobre conhecimento
X
científico
Apresentação do trabalho
X
sobre métodos científicos
Visita ao museu da PUC
X
Continuação da apresentação
X
sobre métodos científicos
Trabalho
constando
três
X
experiências que tenham nos
interessados
Escolha do projeto final
X
Elaboração do delineamento
X
Entrega do delineamento
X
Começo da contextualização
X
Entrega da contextualização
X
Inicio
da
fundamentação
X
teórica
Entrega da fundamentação
X
teórica
Elaboração da metodologia
X
Realização do relatório final
X
Finalização do relatório final
X
Impressão do relatório
X
Entrega do relatório impresso
X
Elaboração da parte pratica do
X
projeto
Fazer os testes para ver se o
X
experimento está funcionando
corretamente
Fazer apresentação do projeto
X
para a turma
BIBLIOGRAFIA
VALKENBURGH, Van. Eletricidade básica. Rio de Janeiro: Copiryght, 1960, p. 3-7.
MARIOTTO, Paulo. Analise de circuitos elétricos. São Paulo: Prentice Hall, 2003, p. 2-3
FOERSTER, Gerd. Circuitos elétricos. São Paulo: McGraw-Hill do Brasil, 1985, p. 12-13.
FOWLR, Richard J. Eletricidade: princípios e aplicações. São Paulo: Macro, 1960, p. 10-11.
OLIVEIRA, Rômulo. Curso de eletricidade básica. Disponível on line:
http://www.geocities.com/romulo1954/CursoCC/cursoCCaula3.htm - Acessado em:
19.08.2009.
NOÇÕES GERAIS DE ELETRICIDADE. Disponível on line:
http://www.conesul.org.br/doc_concursos/portoalegre0022008/glossarioTED.pdf - Acessado
em: 18.08.2009.
ELETRICIDADE PARA ESTUDANTES. Disponível on line:
http://www.ceee.com.br/pportal/cee. aspx?CC=3326 - Acessado em: 14.07.2009.