iências da Natureza
E SUAS TE
ECN
CNOLOG
GIIAS
Ficha de Estudo
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Tema
Energia, Ambiente e Transformações
Tópico de estudo
Energia.
Entendendo a competência
Competência 6 – Apropriar-se de conhecimentos da física para, em situações problema, interpretar, avaliar ou planejar
intervenções científico-tecnológicas.
A Física está presente em nosso dia a dia, seja por meio da utilização da tecnologia, seja por possibilidades de explicações dos diversos fenômenos que nos cercam. Você consegue se lembrar de quando acreditava que vivia no interior da
Terra? Ou quando quis saber por que os objetos caem? Ou como se produz um raio?
Os conhecimentos produzidos no interior da Física nos permitem perceber o funcionamento do universo e propor soluções tecnológicas para a saúde, o transporte, a produção de alimentos ...
Procure, ao aprender todos os conceitos, relacionar com o que você observa em seu dia a dia. Dessa forma, seu aprendizado será mais significativo e duradouro.
Desvendando a habilidade
Habilidade 23 – Avaliar possibilidades de geração, uso ou transformação de energia em ambientes específicos, considerando implicações éticas, ambientais, sociais e/ou econômica.
Você é a favor ou contra a construção da Usina de Belo Monte? Apoia as usinas nucleares? Você acha que é melhor
investirmos em energias alternativas? O mais importante não é se você disse “sim” ou “não” a essas perguntas. Fundamental mesmo é o argumento que você utilizou. Para isso, você precisa desenvolver a habilidade proposta nesta ficha.
Toda vez que utilizamos parte da energia disponível para transformarmos em energia elétrica, pagamos um preço (que
pode variar, dependendo do processo), que é o da intervenção na natureza. Isso é inevitável!
Leia as reportagens sobre esses temas com um olhar bem crítico. Procure analisar os dois lados de uma discussão.
Conheça os argumentos e a lógica de cada pessoa. Essa é uma habilidade importantíssima que exige a utilização de
muitos recursos. A avaliação que você fará dependerá sempre de muitos fatores. Fique atento!
Situações-problema e conceitos básicos
Você saberia dizer o que há de comum entre todas as formas de transformação de energia elétrica em larga escala? Quais são as características comuns entre as usinas hidroelétricas, termoelétricas e termonucleares? E, além
disso, o que elas têm de diferente?
Vamos começar pelas características em comum: o processo da indução eletromagnética.
No século XIX, Hans Oersted demonstrou que uma corrente elétrica gera um campo magnético.
Início: circuito aberto
Quando se fecha
o circuito a agulha
magnética desvia-se
da posição inicial.
Ao permutar as ligações
da pilha, inverte-se
o sentido da
corrente elétrica.
A agulha magnética
desvia-se em
sentido contrário.
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Curso Pré-ENEM
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Extraído de http://fqsanches.blogspot.com.br/2009/03/electromagnetismo-magnetismo-e-uma.html. Acesso em 20.mai.2012
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Vários cientistas, então, começaram a melhorar o experimento que ele havia realizado.
Na época, não havia ainda uma compreensão exata do que hoje se apresenta como as conclusões de Oersted.
A noção de campo magnético não estava ainda bem estruturada. Coube ao inglês Michael Faraday a realização de
experimentos para verificar se havia simetria na descoberta de Oersted. Em outras palavras, Faraday queria saber
se um campo magnético pode gerar corrente elétrica.
A figura a seguir é uma ilustração de um dos experimentos realizados por Faraday.
Extraído de http://clavedepi.blogspot.com.br/2009/12/michael-faraday.html. Acesso em 20.mai.2012
A bateria gera uma corrente elétrica contínua na bobina quando a chave for fechada. No entanto, não há condução de eletricidade entre as duas bobinas, pois os fios são esmaltados. Com uma corrente elétrica, o campo magnético gerado pela bobina da direita atua sobre a da esquerda. Se isso bastasse para haver uma corrente elétrica à
esquerda, a bússola deveria sofrer um desvio em sua orientação sempre que a chave ficasse fechada.
Também é possível verificar a existência de corrente elétrica quando um ímã e uma bobina são
colocados em movimento um em relação ao outro, como indicado nesta figura.
A movimentação relativa entre um ímã e uma bobina
induz o aparecimento de uma corrente elétrica.
Assim, você pode concluir que qualquer variação do fluxo magnético em uma região fechada está associada ao
aparecimento de uma corrente elétrica (chamada de corrente induzida). Experimentos posteriores permitem mostrar que, quanto mais rápida for a variação do fluxo magnético, mais intensa é a corrente elétrica induzida.
A aplicação mais direta desse fenômeno é a geração de corrente elétrica em usinas hidrelétricas, termelétricas
ou nucleares.
Em uma usina hidrelétrica, a água represada possui energia potencial gravitacional. Ao se deslocar para baixo,
a água vai ganhando energia cinética. Quando passa pela turbina, faz com que ela gire rapidamente, acionando o
gerador. A quantidade de energia elétrica que pode ser liberada depende, portanto, do tamanho do reservatório de
água. Por isso, grandes hidrelétricas exigem a formação de um grande lago, o que, certamente, afeta o ecossistema
local. Além disso, há uma questão relacionada às pessoas que moram nessa região. Às vezes, cidades devem ser
inundadas e, com elas, diversas recordações, locais sagrados, belezas naturais, etc.
Nas usinas termelétricas (a gás, carvão, óleo, nucleares), há uma fonte inicial de energia potencial que, após ser
liberada, aquece água e a faz ferver. O vapor assim formado é pressurizado e faz o gerador elétrico funcionar. Para
“fechar” o ciclo, é necessário que parte dessa energia seja lançada no ambiente, o que provoca desequilíbrios ecológicos. Além disso, algumas dessas usinas emitem poluentes no ar atmosférico. Apesar disso, elas ocupam, em geral,
pequenos espaços. A energia original nesse processo pode ser liberada pela combustão (no caso do gás, do carvão
e do óleo) ou pela fissão de átomos radioativos como o Urânio 235 (que é o caso das usinas nucleares).
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O funcionamento desse gerador é semelhante ao que está mostrado a seguir.
Esquema de funcionamento de um gerador.
Um ímã gera um campo magnético e, com a rotação
da espira, há a indução de corrente elétrica.
O gerador pode ser entendido como uma espira que gira dentro de um campo magnético muito intenso, gerado
por ímãs muito fortes. Com o giro da turbina, a variação do fluxo magnético produzida induz o aparecimento de
uma corrente elétrica, que é transmitida aos centros consumidores.
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