| Central | Suplementar |
|---|---|
| 1 Descrever as forças entre polos magnéticos e entre ímãs e materiais magnéticos, incluindo o uso dos termos polo norte (polo N), polo sul (polo S), atração e repulsão, magnetizado e não magnetizado | 10 Explicar que as forças magnéticas devem-se a interações entre campos magnéticos |
| 2 Descrever magnetismo induzido | |
| 3 Enunciar as diferenças entre as propriedades de ímãs temporários (feitos de ferro mole) e as propriedades de ímãs permanentes (feitos de aço) | |
| 4 Enunciar a diferença entre materiais magnéticos e não magnéticos | |
| 5 Descrever um campo magnético como uma região em que um polo magnético experimenta uma força | |
| 6 Desenhar o padrão e a direção das linhas de campo magnético ao redor de um ímã em barra | 11 Saber que a intensidade relativa de um campo magnético é representada pelo espaçamento das linhas de campo magnético |
| 7 Afirme que a direção de um campo magnético em um ponto é a direção da força sobre o polo N de um ímã naquele ponto | |
| 8 Descreva o mapeamento das linhas de campo magnético com uma bússola ou limalhas de ferro e o uso de uma bússola para determinar a direção do campo magnético | |
| 9 Descreva os usos de ímãs permanentes e eletroímãs |
Eletricidade e magnetismo
Física do IGCSE · Tópico 4
31:58
Eletricidade & Magnetismo
Acione um interruptor e uma luz acende. Segure um ímã perto de ferro e ele puxa. Essas duas forças — eletricidade e magnetismo — parecem separadas, mas estão profundamente…
Narração em inglês · Legendas em inglês + 中文 gravadas
4.1
Magnetismo
Programa
Fonte: Programa Cambridge International
Um ímã 磁体 pode atrair alguns metais. Todo ímã tem duas extremidades, chamadas de polos 磁极: um polo norte 北极 (N pole) e um polo sul 南极 (S pole).

A regra para dois polos é semelhante à regra para cargas:
- Polos iguais (N e N, ou S e S) repelem 排斥 (empurrar para longe): isso é repulsão 排斥力.
- Polos diferentes (N e S) atraem 吸引 (puxar juntos): isso é atração 吸引力.
Um ímã atrai um material magnético 磁性材料, como ferro, aço, cobalto e níquel. Outros materiais (cobre, plástico, madeira) são não-magnéticos e não sentem força.
Magnetização induzida
Coloque um pedaço de ferro perto ou tocando um ímã, e o ferro torna-se um ímã por si só. Isso é magnetização induzida 感应磁性. A extremidade do ferro mais próxima do ímã adquire o polo oposto, então eles então se atraem.
Ímãs temporários e permanentes
- Ferro mole 软铁 é fácil de magnetizar 磁化 mas perde sua magnetização rapidamente. É usado para um ímã temporário 临时磁体.
- Aço 钢 é mais difícil de magnetizar mas mantém sua magnetização. É usado para um ímã permanente 永磁体.
Assim, um pedaço de ferro mole não-magnetizado 未磁化 é o melhor núcleo para um eletroímã, enquanto o aço é ideal para um ímã de barra.
Campos magnéticos
Um campo magnético 磁场 é uma região 区域 onde um polo magnético sente uma força. Desenhamos usando linhas de campo magnético 磁场线:
- As linhas saem do polo N e entram nenhuma polo S.
- A direção do campo em um ponto é a direção da força sobre o polo N de um pequeno ímã teste colocado ali.
- Onde as linhas estão juntas, o campo é forte; onde estão distantes, o campo é fraco.

Você pode mostrar o padrão espalhando limalha de ferro 铁屑 em papel sobre um ímã, ou movendo uma pequena bússola de traçado 指南针 ao redor dele (a agulha aponta ao longo do campo).

Usos dos ímãs
- Ímãs permanentes: fechos de porta de geladeira, agulhas de bússola, alto-falantes.
- Eletroímãs 电磁铁 (magnéticos apenas enquanto há corrente fluindo): guindastes que levantam sucata de ferro, campainhas elétricas, relés. Um eletroímã pode ser ligado e desligado e tornado mais forte, algo que um ímã permanente não pode fazer.
Forças magnéticas ocorrem porque os campos dos dois ímãs empurram e puxam uns aos outros.
Tornar o campo magnético visível
Agulhas de bússola traçam o campo de N para S; alterne entre atrair e repelir e observe todo o padrão se reorganizar, com um ponto neutro aparecendo para polos iguais.
| Inglês | Chinês | Pinyin |
|---|---|---|
| magnet/ˈmæɡnɪt/ | 磁体 | cí tǐ |
| poles/pəʊlz/ | 磁极 | cí jí |
| north pole/nɔːθ pəʊl/ | 北极 | běi jí |
| south pole/saʊθ pəʊl/ | 南极 | nán jí |
| repel/rɪˈpel/ | 排斥 | pái chì |
| repulsion/rɪˈpʌlʃn/ | 排斥力 | pái chì lì |
| attract/əˈtrækt/ | 吸引 | xī yǐn |
| attraction/əˈtrækʃn/ | 吸引力 | xī yǐn lì |
| magnetic material/mæɡˈnetɪk məˈtɪərɪəl/ | 磁性材料 | cí xìng cái liào |
| induced magnetism/ɪnˈdjuːst ˈmæɡnɪtɪzəm/ | 感应磁性 | gǎn yìng cí xìng |
| soft iron/sɒft ˈaɪən/ | 软铁 | ruǎn tiě |
| magnetise/ˈmæɡnɪtaɪz/ | 磁化 | cí huà |
| temporary magnet/ˈtemprəri ˈmæɡnɪt/ | 临时磁体 | lín shí cí tǐ |
| steel/stiːl/ | 钢 | gāng |
| permanent magnet/ˈpɜːmənənt ˈmæɡnɪt/ | 永磁体 | yǒng cí tǐ |
| unmagnetised/ʌnˈmæɡnɪtaɪzd/ | 未磁化 | wèi cí huà |
| magnetic field/mæɡˈnetɪk fiːld/ | 磁场 | cí chǎng |
| region/ˈriːdʒn/ | 区域 | qū yù |
| magnetic field lines/mæɡˈnetɪk fiːld laɪnz/ | 磁场线 | cí chǎng xiàn |
| iron filings/ˈaɪən ˈfaɪlɪŋz/ | 铁屑 | tiě xiè |
| compass/ˈkʌmpəs/ | 指南针 | zhǐ nán zhēn |
| electromagnet/ɪˌlektrəʊˈmæɡnɪt/ | 电磁铁 | diàn cí tiě |
| electric charge/ɪˈlektrɪk tʃɑːdʒ/ | 电荷 | diàn hè |
| positive charge/ˈpɒzɪtɪv tʃɑːdʒ/ | 正电荷 | zhèng diàn hè |
| negative charge/ˈneɡətɪv tʃɑːdʒ/ | 负电荷 | fù diàn hè |
| electron/ɪˈlektrɒn/ | 电子 | diàn zi |
| charging by friction/ˈtʃɑːdʒɪŋ baɪ ˈfrɪkʃn/ | 摩擦起电 | mó cā qǐ diàn |
| conductor/kənˈdʌktə/ | 导体 | dǎo tǐ |
| insulator/ˈɪnsjuːleɪtə/ | 绝缘体 | jué yuán tǐ |
4.2
Eletricidade estática
Programa
4.2.1 Carga elétrica
| Central | Suplementar |
|---|---|
| 1 Afirme que existem cargas positivas e negativas | 7 Afirme que a carga é medida em coulombs |
| 2 Afirme que cargas positivas repelem outras cargas positivas, cargas negativas repelem outras cargas negativas, mas cargas positivas atraem cargas negativas | 8 Descreva um campo elétrico como uma região em que uma carga elétrica experimenta uma força |
| 3 Descreva experimentos simples para mostrar a produção de cargas eletrostáticas por atrito e para mostrar a detecção de cargas eletrostáticas | 9 Afirme que a direção de um campo elétrico em um ponto é a direção da força sobre uma carga positiva naquele ponto |
| 4 Explique que o carregamento de sólidos por atrito envolve apenas a transferência de carga negativa (elétrons) | 10 Descreva padrões simples de campo elétrico, incluindo a direção do campo: (a) ao redor de uma carga pontual (b) ao redor de uma esfera condutora carregada (c) entre duas placas condutoras paralelas com cargas opostas (efeitos de borda não serão cobrados) |
| 5 Descreva um experimento para distinguir entre condutores e isolantes elétricos | |
| 6 Lembre-se e use um modelo simples de elétron para explicar a diferença entre condutores e isolantes elétricos e dê exemplos típicos |
4.2.2 Corrente elétrica
| Central | Suplementar |
|---|---|
| 1 Saiba que a corrente elétrica está relacionada ao fluxo de carga | 5 Defina corrente elétrica como a carga que passa por um ponto por unidade de tempo; lembre-se e use a equação $I = \frac{Q}{t}$ |
| 2 Descreva o uso de amperímetros (analógicos e digitais) com diferentes faixas | |
| 3 Descreva a condução elétrica em metais em termos do movimento de elétrons livres | 6 Afirme que a corrente convencional vai do positivo para o negativo e que o fluxo de elétrons livres vai do negativo para o positivo |
| 4 Saiba a diferença entre corrente contínua (c.c.) e corrente alternada (c.a.) |
4.2.3 Força eletromotriz e diferença de potencial
| Central | Suplementar |
|---|---|
| 1 Defina força eletromotriz (f.e.m.) como o trabalho elétrico realizado por uma fonte ao mover uma unidade de carga ao longo de um circuito completo | 6 Lembre-se e use a equação para f.e.m. $E = \frac{W}{Q}$ |
| 2 Saiba que a f.e.m. é medida em volts (V) | |
| 3 Defina diferença de potencial (d.p.) como o trabalho realizado por uma unidade de carga passando por um componente | 7 Lembre-se e use a equação para d.p. $V = \frac{W}{Q}$ |
| 4 Saiba que a d.p. entre dois pontos é medida em volts (V) | |
| 5 Descreva o uso de voltímetros (analógicos e digitais) com diferentes faixas |
4.2.4 Resistência
| Central | Suplementar |
|---|---|
| 1 Lembre-se e use a equação para resistência $R = \frac{V}{I}$ | 4 Esboce e explique os gráficos de corrente–tensão para um resistor de resistência constante, uma lâmpada de filamento e um diodo |
| 2 Descreva um experimento para determinar a resistência usando um voltímetro e um amperímetro e faça os cálculos apropriados | |
| 3 Afirme, qualitativamente, a relação da resistência de um fio metálico com seu comprimento e sua área transversal | 5 Lembre-se e use a seguinte relação para um condutor elétrico metálico: (a) a resistência é diretamente proporcional ao comprimento (b) a resistência é inversamente proporcional à área transversal |
4.2.5 Energia elétrica e potência elétrica
| Central | Suplementar |
|---|---|
| 1 Entenda que circuitos elétricos transferem energia de uma fonte de energia elétrica, como uma pilha ou rede elétrica, para os componentes do circuito e depois para o ambiente | |
| 2 Lembre-se e use a equação para potência elétrica $P = IV$ | |
| 3 Lembre-se e use a equação para energia elétrica $E = IVt$ | |
| 4 Defina o quilowatt-hora (kWh) e calcule o custo de uso de aparelhos elétricos onde a unidade de energia é o kWh |
Fonte: Programa Cambridge International
Existem dois tipos de carga elétrica 电荷: carga positiva 正电荷 e carga negativa 负电荷. A regra é similar à regra dos polos — cargas iguais se repelem, cargas diferentes se atraem.

Carregamento por atrito
Quando você esfrega dois materiais diferentes juntos, elétrons 电子 (partículas negativas minúsculas) se movem de um para o outro. Isso é carregamento por atrito 摩擦起电.
- O material que ganha elétrons torna-se negativo.
- O material que perde elétrons torna-se positivo.
Apenas os elétrons negativos se movem; a carga positiva permanece no lugar. Por exemplo, uma haste de plástico esfregada com um pano torna-se negativa porque elétrons se movem do pano para a haste, deixando o pano positivo.
Detectando uma carga. Uma haste carregada recolhe pequenos pedaços de papel e desvia um fino jato de água de uma torneira. Pendure uma haste carregada por um fio e aproxime outra haste carregada dela: se as duas tiverem o mesmo tipo de carga, a haste pendurada se afasta. A repulsão é o único teste seguro para uma carga, pois a atração também ocorre com objetos não carregados.
Condutores e isolantes
- Um condutor 导体 (cobre e outros metais) permite que a carga flua facilmente através dele, pois possui elétrons livres que podem se mover.
- Um isolante 绝缘体 (plástico, borracha, vidro) não permite que a carga flua, pois seus elétrons não podem se mover livremente.
Para testar um material, conecte-o em um circuito com uma lâmpada e uma bateria: a lâmpada acende apenas para um condutor.
Campos elétricos e íons
A carga é medida em coulombs 库仑 (C). Um campo elétrico 电场 é uma região onde uma carga elétrica sente uma força. Sua direção em um ponto é a direção da força sobre uma carga positiva. Padrões simples de campo (as setas mostram a direção):
- ao redor de uma carga pontual 点电荷: linhas retas, apontando para longe de uma carga positiva e para uma carga negativa;
- ao redor de uma bola carregada (esfera): o mesmo, espalhando-se uniformemente ao redor;
- entre duas placas paralelas com cargas opostas: linhas retas, uniformemente espaçadas da placa positiva para a placa negativa.

Um átomo normalmente é neutro. Se perder elétrons torna-se um íon 离子 positivo; se ganhar elétrons torna-se um íon negativo.
Esfregue um balão e veja ele carregar
A fricção move elétrons para o balão, tornando-o negativo — então ele atrai uma parede neutra ou seu cabelo, mas repele outro balão negativo.
| Inglês | Chinês | Pinyin |
|---|---|---|
| coulomb/ˈkuːlɒm/ | 库仑 | kù lún |
| electric field/ɪˈlektrɪk fiːld/ | 电场 | diàn chǎng |
| point charge/pɔɪnt tʃɑːdʒ/ | 点电荷 | diǎn diàn hè |
4.2
Corrente elétrica
Uma corrente elétrica 电流 é um fluxo de carga elétrica. É medida em amperes 安培 (A) com um amperímetro 电流表, conectado em série no circuito.
Um amperímetro analógico 模拟 possui uma agulha que se move sobre uma escala; um amperímetro digital 数字 exibe a leitura como um número. Ambos vêm com diferentes faixas 量程. Escolha a faixa logo acima da maior corrente que você espera, para que a leitura seja precisa: uma faixa de 0–1 A para uma corrente de aproximadamente 0.4 A, ou uma faixa de 0–100 mA para alguns miliamperes.
Corrente é a carga que passa por um ponto a cada segundo:
Aqui $I$ é corrente (A), $Q$ é carga (C) e $t$ é tempo (s). Reorganizando, $Q = It$.
Exemplo resolvido. Uma corrente de $3.0\ \text{A}$ flui através de uma lâmpada por $20\ \text{s}$. Quanto de carga passa por ela?
Em um metal, a corrente é um fluxo de elétrons livres 自由电子. Existem duas "direções" para saber:
- Corrente convencional 常规电流 é considerada fluindo de + para − ao redor do exterior da célula.
- Os elétrons livres realmente derivam na outra direção, de − para +.
Uma corrente contínua 直流电 (d.c.) sempre flui em uma única direção, como a de uma bateria. Uma corrente alternada 交流电 (a.c.) inverte sua direção várias vezes por segundo, como a do fornecimento de rede 市电.

| Inglês | Chinês | Pinyin |
|---|---|---|
| ion/ˈaɪɒn/ | 离子 | lí zi |
| electric current/ɪˈlektrɪk ˈkʌrənt/ | 电流 | diàn liú |
| ampere/ˈæmpeə/ | 安培 | ān péi |
| ammeter/ˈæmiːtə/ | 电流表 | diàn liú biǎo |
| analogue/ˈænəlɒɡ/ | 模拟 | mó nǐ |
| digital/ˈdɪdʒɪtl/ | 数字 | shù zì |
| ranges/ˈreɪndʒɪz/ | 量程 | liáng chéng |
| free electrons/friː ɪˈlektrɒnz/ | 自由电子 | zì yóu diàn zi |
| conventional current/kənˈvenʃənl ˈkʌrənt/ | 常规电流 | cháng guī diàn liú |
| direct current/daɪˈrekt ˈkʌrənt/ | 直流电 | zhí liú diàn |
| alternating current/ˈɔːltəneɪtɪŋ ˈkʌrənt/ | 交流电 | jiāo liú diàn |
| mains supply/meɪnz səˈplaɪ/ | 市电 | shì diàn |
4.2
f.e.m. e diferença de potencial
Uma célula fornece energia 能量 às cargas que se movem através dela. Duas grandezas descrevem isso, e ambas são medidas em volts 伏特 (V).
- A força eletromotriz 电动势 (f.e.m.) de uma fonte é o trabalho elétrico que ela realiza para impulsionar uma carga unitária ao longo de um circuito 电路 completo.
- A diferença de potencial 电势差 (d.p.) em um componente é o trabalho realizado por uma carga unitária ao passar por esse componente.
Um voltímetro 电压表 mede f.e.m. ou d.p. Ele é conectado em paralelo (sobre o componente). Assim como os amperímetros, os voltímetros são analógicos ou digitais e possuem diferentes faixas: selecione a faixa logo acima da maior tensão que você espera.

Ambos são trabalho realizado por unidade de carga:
onde $W$ é a energia transferida (J) e $Q$ é a carga (C). Por exemplo, se uma célula faz $120\ \text{J}$ de trabalho movendo $60\ \text{C}$ de carga ao redor de um circuito, sua f.e.m. é $120 / 60 = 2\ \text{V}$.
| Inglês | Chinês | Pinyin |
|---|---|---|
| volt/vəʊlt/ | 伏特 | fú tè |
| electromotive force/ɪˌlektrəʊˈməʊtɪv fɔːs/ | 电动势 | diàn dòng shì |
| circuit/ˈsɜːkɪt/ | 电路 | diàn lù |
| potential difference/pəˈtenʃl ˈdɪfrəns/ | 电势差 | diàn shì chā |
| voltmeter/ˈvəʊltmiːtə/ | 电压表 | diàn yā biǎo |
| resistance/rɪˈzɪstəns/ | 电阻 | diàn zǔ |
4.2
Resistência
Resistência 电阻 mede quão difícil é para a corrente fluir. Uma resistência maior resulta em uma corrente menor. É medida em ohms 欧姆 (Ω).
Medindo resistência. Conecte o componente em série com uma célula, uma chave, um amperímetro e um resistor variável 可变电阻器, e conecte um voltímetro sobre o componente. Feche a chave, leia $I$ e $V$, depois altere o resistor variável para obter vários pares a mais de leituras. Ou calcule $R = V/I$ para cada par e tire a média, ou plote $V$ contra $I$: para um fio metálico à temperatura constante, o gráfico é uma linha reta que passa pela origem, e sua inclinação é $R$.
Exemplo resolvido. Uma bateria de $12\ \text{V}$ aciona uma corrente de $0.50\ \text{A}$ através de uma lâmpada. Encontre a resistência da lâmpada.
Para um fio metálico à temperatura constante:
- um fio mais longo tem maior resistência — a resistência é diretamente proporcional 成正比 ao comprimento, $R \propto l$;
- um fio mais grosso tem menor resistência — a resistência é inversamente proporcional 成反比 à área da seção transversal 横截面积, $R \propto \dfrac{1}{A}$.
Portanto, dobrar o comprimento dobra a resistência; dobrar a área a reduz à metade. (A área depende do diâmetro ao quadrado, então uma pequena mudança no diâmetro altera muito a resistência.)
Gráficos de corrente-tensão mostram como três componentes se comportam:
| Componente | Formato do gráfico I–V | O que diz |
|---|---|---|
| resistor 电阻器 (fixo) | linha reta pela origem | a resistência é constante, então $I \propto V$ |
| lâmpada de filamento 灯丝灯泡 | forma de S, ficando mais plana conforme $V$ aumenta | o fio esquenta, então sua resistência sobe |
| diodo 二极管 | corrente apenas num sentido | resistência muito alta no sentido "errado" |

Lei de Ohm
V = IR
Para um condutor ôhmico, a corrente é proporcional à tensão — a inclinação é 1/resistência.
Características I–V
Um resistor dá uma linha reta; uma lâmpada de filamento e um diodo não. Escolha um componente e leia I e R na curva.
Resistência
V = R·I
Lei de Ohm: a tensão é proporcional à corrente — a inclinação é a resistência R.
| Inglês | Chinês | Pinyin |
|---|---|---|
| ohm/əʊm/ | 欧姆 | ōu mǔ |
| variable resistor/ˈveərɪəbl rɪˈzɪstə/ | 可变电阻器 | kě biàn diàn zǔ qì |
| directly proportional/daɪˈrektli prəˈpɔːʃənl/ | 成正比 | chéng zhèng bǐ |
| inversely proportional/ɪnˈvɜːsli prəˈpɔːʃənl/ | 成反比 | chéng fǎn bǐ |
| cross-sectional area/krɒs ˈsekʃənl ˈeərɪə/ | 横截面积 | héng jié miàn jī |
| resistor/rɪˈzɪstə/ | 电阻器 | diàn zǔ qì |
| filament lamp/ˈfɪləmənt læmp/ | 灯丝灯泡 | dēng sī dēng pào |
| diode/ˈdaɪəʊd/ | 二极管 | èr jí guǎn |
| electrical power/ɪˈlektrɪkl ˈpaʊə/ | 电功率 | diàn gōng lǜ |
4.2
Energia elétrica e potência
Um circuito transfere energia de uma fonte (uma célula ou a rede) para os componentes, e depois para o ambiente (muitas vezes como calor, luz ou som).
Potência elétrica 电功率 é a energia transferida a cada segundo, medida em watts 瓦特 (W):
A energia elétrica 电能 transferida em um tempo $t$, medida em joules 焦耳 (J), é:
Exemplo resolvido. Um motor $12\ \text{V}$ consome uma corrente de $2.0\ \text{A}$. Encontre sua potência e a energia que ele transfere em $30\ \text{s}$.
O quilowatt-hora
As contas de eletricidade domésticas usam uma unidade de energia maior, o quilowatt-hora 千瓦时 (kWh). Um quilowatt-hora é a energia consumida por um aparelho 电器 de $1\ \text{kW}$ em $1$ hora.
Por exemplo, um aquecedor 加热器 de $2\ \text{kW}$ usado por $3$ horas usa $2 \times 3 = 6\ \text{kWh}$. Se um kWh custa $20$ centavos, o custo é $6 \times 20 = 120$ centavos.

| Inglês | Chinês | Pinyin |
|---|---|---|
| energy/ˈenədʒi/ | 能量 | néng liàng |
| watt/wɒt/ | 瓦特 | wǎ tè |
| electrical energy/ɪˈlektrɪkl ˈenədʒi/ | 电能 | diàn néng |
| joule/dʒuːl/ | 焦耳 | jiāo ěr |
| kilowatt-hour/ˈkɪləwɒt ˈaʊə/ | 千瓦时 | qiān wǎ shí |
| appliance/əˈplaɪəns/ | 电器 | diàn qì |
| heater/ˈhiːtə/ | 加热器 | jiā rè qì |
| cell/sel/ | 电池 | diàn chí |
| battery/ˈbætəri/ | 电池组 | diàn chí zǔ |
| power supply/ˈpaʊə səˈplaɪ/ | 电源 | diàn yuán |
| switch/swɪtʃ/ | 开关 | kāi guān |
| fuse/fjuːz/ | 保险丝 | bǎo xiǎn sī |
| thermistor/ˈθɜːmɪstə/ | 热敏电阻 | rè mǐn diàn zǔ |
| light-dependent resistor/laɪt dɪˈpendənt rɪˈzɪstə/ | 光敏电阻 | guāng mǐn diàn zǔ |
| light-emitting diode/laɪt ɪˈmɪtɪŋ ˈdaɪəʊd/ | 发光二极管 | fā guāng èr jí guǎn |
| relay/ˈriːleɪ/ | 继电器 | jì diàn qì |
4.3
Circuitos
Programa
4.3.1 Diagramas de circuitos e componentes de circuitos
| Central | Suplementar |
|---|---|
| 1 Desenhe e interprete diagramas de circuitos contendo pilhas, baterias, fontes de alimentação, geradores, divisores de potencial, interruptores, resistores (fixos e variáveis), aquecedores, termistores (apenas NTC), fotoresistores (LDRs), lâmpadas, motores, campainhas, amperímetros, voltímetros, bobinas de magnetização, transformadores, fusíveis e relés e saiba como esses componentes se comportam no circuito | 2 Desenhe e interprete diagramas de circuitos contendo diodos e diodos emissores de luz (LEDs) e saiba como esses componentes se comportam no circuito |
4.3.2 Circuitos em série e paralelo
| Central | Suplementar |
|---|---|
| 1 Saiba que a corrente em cada ponto de um circuito em série é a mesma | 8 Lembre-se e use em cálculos, o fato de que: (a) a soma das correntes entrando em um nó em um circuito paralelo é igual à soma das correntes que saem do nó (b) a d.p. total nos componentes de um circuito em série é igual à soma das d.p.s individuais em cada componente (c) a d.p. em um arranjo de resistências em paralelo é a mesma que a d.p. em um dos ramos do arranjo de resistências em paralelo |
| 2 Saiba como construir e usar circuitos em série e paralelo | |
| 3 Calcule a f.e.m. combinada de várias fontes em série | |
| 4 Calcule a resistência combinada de dois ou mais resistores em série | |
| 5 Afirme que, para um circuito em paralelo, a corrente da fonte é maior do que a corrente em cada ramo | 9 Explique que a soma das correntes entrando em um nó é a mesma que a soma das correntes saindo do nó |
| 6 Afirme que a resistência combinada de dois resistores em paralelo é menor do que a de qualquer resistor sozinho | 10 Calcule a resistência combinada de dois resistores em paralelo |
| 7 Afirme as vantagens de conectar lâmpadas em paralelo em um circuito de iluminação |
4.3.3 Ação e uso de componentes de circuitos
| Central | Suplementar |
|---|---|
| 1 Saiba que a d.p. através de um condutor elétrico aumenta à medida que sua resistência aumenta para uma corrente constante | 2 Descreva a ação de um divisor de potencial variável |
| 3 Lembre-se e use a equação para dois resistores usados como divisor de potencial $$\frac{R_1}{R_2} = \frac{V_1}{V_2}$$ |
Fonte: Programa Cambridge International
Componentes de circuito
Você deve conhecer estes componentes e seu comportamento:
| Componente | O que faz |
|---|---|
| célula 电池 / bateria 电池组 | aciona a corrente ao redor do circuito (uma bateria é duas ou mais células) |
| fonte de alimentação 电源 | uma fonte de c.c. ou c.a. |
| chave 开关 | interrompe ou completa o circuito |
| resistor (fixo) | oferece uma resistência fixa |
| resistor variável | uma resistência que você pode alterar, para controlar a corrente |
| fusível 保险丝 | derrete e interrompe o circuito se a corrente for muito grande |
| lâmpada / aquecedor | converte energia elétrica em luz / em calor |
| termistor 热敏电阻 | sua resistência diminui quando esquenta |
| resistor dependente de luz 光敏电阻 (LDR) | sua resistência diminui quando a luz fica mais brilhante |
| diodo / diodo emissor de luz 发光二极管 (LED) | permite corrente apenas num sentido; um LED também emite luz |
| relé 继电器 | uma chave acionada por um eletroímã (pequena corrente controla uma grande) |
| motor 电动机 | converte energia elétrica em movimento |
| sinaleiro 电铃 | produz um som |
| transformador 变压器 | altera a magnitude de uma tensão CA |


Série e paralelo
Em um circuito em série 串联 as partes formam um único laço:
- a corrente é a mesma em todos os pontos;
- a d.p. da fonte é compartilhada entre os componentes;
- células em série somam suas f.e.m.s (quando apontam na mesma direção);
- resistores em série se somam: $R_{\text{total}} = R_1 + R_2 + \dots$
Em um circuito em paralelo 并联 as partes estão em ramos separados:
- cada ramo recebe a d.p. total da fonte;
- a corrente se divide, então a corrente da fonte é maior que a corrente em qualquer único ramo;
- a resistência total 总电阻 é menor que a menor resistência individual.
Lâmpadas em casa são ligadas em paralelo: cada uma recebe a tensão total, e se uma falhar, as outras permanecem acesas.

Para cálculos (com as regras acima):
- em um nó 节点, a corrente total que entra é igual à corrente total que sai;
- em série, a d.p. da fonte é igual à soma das d.p.s sobre os componentes;
- em paralelo, a d.p. sobre cada ramo é a mesma;
- dois resistores em paralelo combinam como
Exemplo resolvido. Um resistor de $6\ \Omega$ e um resistor de $3\ \Omega$ estão conectados em paralelo. Encontre sua resistência combinada.
Observe que a resistência combinada ($2\ \Omega$) é menor que a menor dos dois resistores.
Divisores de potencial
Dois resistores em série dividem a tensão da fonte. Este é um divisor de potencial 分压器. Para a mesma corrente, uma resistência maior tem uma d.p. maior sobre ela, então o resistor maior absorve a maior parte:
Um divisor de potencial variável (ou um resistor variável) permite alterar suavemente a tensão de saída, por exemplo, de $0\ \text{V}$ até a tensão total da fonte. Se você usar um termistor ou um LDR como um dos resistores, a tensão de saída muda com a temperatura ou a luz — útil para ligar e desligar automaticamente um aquecedor ou uma lâmpada.
Construa a corrente com a lei de Ohm
Aumente a tensão e os elétrons aceleram e a lâmpada brilha mais; adicione resistência e a corrente cai. I = V/R, brilho = potência.
| Inglês | Chinês | Pinyin |
|---|---|---|
| motor/ˈməʊtə/ | 电动机 | diàn dòng jī |
| bell/bel/ | 电铃 | diàn líng |
| series/ˈsɪəriːz/ | 串联 | chuàn lián |
| parallel/ˈpærəlel/ | 并联 | bìng lián |
| total resistance/ˈtəʊtl rɪˈzɪstəns/ | 总电阻 | zǒng diàn zǔ |
| junction/ˈdʒʌŋkʃn/ | 节点 | jié diǎn |
| potential divider/pəˈtenʃl dɪˈvaɪdə/ | 分压器 | fēn yā qì |
| hazard/ˈhæzəd/ | 危险 | wēi xiǎn |
| insulation/ˌɪnsjuːˈleɪʃn/ | 绝缘层 | jué yuán céng |
| overheating/ˌəʊvəˈhiːtɪŋ/ | 过热 | guò rè |
| damp/dæmp/ | 潮湿 | cháo shī |
| overloading/ˌəʊvəˈləʊdɪŋ/ | 过载 | guò zài |
| socket/ˈsɒkɪt/ | 插座 | chā zuò |
| live wire/laɪv ˈwaɪə/ | 火线 | huǒ xiàn |
| neutral wire/ˈnjuːtrəl ˈwaɪə/ | 零线 | líng xiàn |
| earth wire/ɜːθ ˈwaɪə/ | 地线 | dì xiàn |
| fuse rating/fjuːz ˈreɪtɪŋ/ | 额定值 | é dìng zhí |
| trip switch/trɪp swɪtʃ/ | 跳闸开关 | tiào zhá kāi guān |
| casing/ˈkeɪsɪŋ/ | 外壳 | wài ké |
| earthed/ɜːθt/ | 接地 | jiē dì |
| double-insulated/ˈdʌbl ˈɪnsjuːleɪtɪd/ | 双重绝缘 | shuāng chóng jué yuán |
4.4
Segurança elétrica
Programa
| Central | Suplementar |
|---|---|
| 1 Afirme os perigos de: (a) isolamento danificado (b) superaquecimento de cabos (c) condições úmidas (d) excesso de corrente devido a sobrecarga de plugues, extensões, tomadas simples e múltiplas ao usar a rede elétrica | |
| 2 Saiba que um circuito de rede consiste em um fio fase (fio de linha), um fio neutro e um fio terra e explique por que um interruptor deve ser conectado ao fio fase para que o circuito seja desligado com segurança | |
| 3 Explique o uso e funcionamento de disjuntores e fusíveis e escolha classificações adequadas de fusível e configurações de disjuntor | |
| 4 Explique por que a carcaça externa de um aparelho elétrico deve ser não condutora (duplo isolamento) ou aterrada | |
| 5 Afirme que um fusível sem fio terra protege o circuito e a fiação para um aparelho de duplo isolamento |
Fonte: Programa Cambridge International
Uma casa é alimentada pela rede. A rede é perigosa se mal utilizada.
Perigos
Estes são perigos 危险 (riscos) com eletricidade da rede:
- isolamento 绝缘层 danificado — fios nus podem causar choque ou incêndio;
- cabos superaquecidos 过热 — muita corrente torna o cabo quente, o que pode causar incêndio;
- condições úmidas 潮湿 — a água permite que a corrente passe para uma pessoa, aumentando o risco de choque;
- sobrecarga 过载 - conectar muitos aparelhos em uma única tomada 插座 extrai muita corrente.
Fio fase, neutro e terra
Um cabo da rede tem três fios:
- o fio fase 火线 carrega a alta tensão;
- o fio neutro 零线 completa o circuito em cerca de zero voltagem;
- o fio terra 地线 é um fio de segurança ligado ao solo.
Uma chave (e um fusível) devem ser instalados no fio fase. Assim, quando a chave está desligada, o aparelho é desconectado da alta tensão e é seguro tocar.

Fusíveis, disjuntores e aterramento
Um fusível é um fio fino que derrete se a corrente ficar muito grande, abrindo o circuito antes que o cabo superaqueça. Escolha uma corrente nominal do fusível 额定值 logo acima da corrente normal de trabalho — por exemplo, um fusível $13\ \text{A}$ para um aparelho que normalmente consome cerca de $10\ \text{A}$.
Um disjuntor 跳闸开关 (interruptor automático) faz o mesmo trabalho, mas age mais rápido e pode ser rearmado em vez de substituído.
A carcaça metálica 外壳 de um aparelho deve ser tornada segura de uma das duas formas:
- aterrada 接地: a carcaça é ligada ao fio terra. Se um fio fase tocar a carcaça, uma grande corrente flui para o terra e queima o fusível.
- duplamente isolada 双重绝缘: a carcaça é de plástico, então nunca pode ficar energizada. Um tal aparelho não precisa de fio terra; seu fusível ainda protege o cabo.

Rota de segurança elétrica
Siga a corrente de falha e veja como dispositivos de segurança protegem pessoas.
4.5
Efeletromagnetismo
Programa
4.5.1 Indução eletromagnética
| Central | Suplementar |
|---|---|
| 1 Saiba que um condutor movendo-se através de um campo magnético ou um campo magnético variável ligando-se a um condutor pode induzir uma f.e.m. no condutor | 4 Saiba que a direção de uma f.e.m. induzida se opõe à mudança que a causou |
| 2 Descreva um experimento para demonstrar indução eletromagnética | 5 Afirme e use as direções relativas de força, campo e corrente induzida |
| 3 Afirme os fatores que afetam a magnitude de uma f.e.m. induzida |
4.5.2 O gerador c.a.
| Central | Suplementar |
|---|---|
| 1 Descreva uma forma simples de gerador c.a. (bobina giratória ou ímã giratório) e o uso de anéis deslizantes e escovas quando necessário | |
| 2 Esboce e interprete gráficos de f.e.m. contra tempo para geradores c.a. simples e relacione a posição da bobina do gerador aos picos, vales e zeros da f.e.m. |
4.5.3 Efeito magnético de uma corrente
| Central | Suplementar |
|---|---|
| 1 Descreva o padrão e a direção do campo magnético devido a correntes em fios retos e em solenoides | 4 Afirme a variação qualitativa da intensidade do campo magnético ao redor de fios retos e solenoides |
| 2 Descreva um experimento para identificar o padrão do campo magnético (incluindo a direção) devido a correntes em fios retos e em solenoides | |
| 3 Descreva como o efeito magnético de uma corrente é usado em relés e alto-falantes e dê exemplos de suas aplicações | 5 Descreva o efeito na mudança da magnitude e direção da corrente no campo magnético ao redor de fios retos e solenoides |
4.5.4 Força sobre um condutor percorrido por corrente
| Central | Suplementar |
|---|---|
| 1 Descreva um experimento para mostrar que uma força atua sobre um condutor percorrido por corrente em um campo magnético, incluindo o efeito de inverter: (a) a corrente (b) a direção do campo | 2 Lembre-se e use as direções relativas de força, campo magnético e corrente |
| 3 Determine a direção da força sobre feixes de partículas carregadas em um campo magnético |
4.5.5 O motor c.c.
| Central | Suplementar |
|---|---|
| 1 Saiba que uma bobina percorrida por corrente em um campo magnético pode experimentar um efeito rotativo e que o efeito rotativo é aumentado ao aumentar: (a) o número de espiras na bobina (b) a corrente (c) a intensidade do campo magnético | 2 Descreva o funcionamento de um motor elétrico, incluindo a ação de um comutador de anel dividido e escovas |
4.5.6 O transformador
| Central | Suplementar |
|---|---|
| 1 Descreva a construção de um transformador simples com núcleo de ferro mole, usado para transformações de tensão | 6 Explique o princípio de operação de um transformador simples com núcleo de ferro |
| 2 Use os termos primário, secundário, elevador e redutor | |
| 3 Lembre-se e use a equação $$\frac{V_p}{V_s} = \frac{N_p}{N_s}$$ onde p e s referem-se ao primário e secundário |
7 Lembre-se e use a equação para 100% de eficiência em um transformador $$I_p V_p = I_s V_s$$ onde p e s referem-se ao primário e secundário |
| 4 Descreva o uso de transformadores na transmissão de eletricidade em alta tensão | |
| 5 Enuncie as vantagens da transmissão de alta tensão | 8 Lembre-se e use a equação $$P = I^2 R$$ para explicar por que as perdas de potência nos cabos são menores quando a tensão é maior |
Fonte: Programa Cambridge International
O efeito magnético da corrente
Uma corrente em um fio cria um campo magnético ao redor dele.
- Ao redor de um fio reto, as linhas de campo são círculos ao redor do fio; o campo é mais forte perto do fio. Inverte-se a corrente e o campo inverte-se.
- Um solenoide 螺线管 (uma bobina longa 线圈 de fio) produz um campo como o de um ímã em barra, com um polo N em uma extremidade e um polo S na outra. O campo interno é forte e uniforme.
Você pode mostrar ambos os padrões com limalhas de ferro ou uma bússola de traçado. O campo fica mais forte se você aumentar a corrente, adicionar mais espiras ou colocar um núcleo de ferro mole dentro.

O efeito magnético é usado em um relé e em um alto-falante. Em um relé, uma pequena corrente em uma bobina magnetiza um núcleo de ferro mole, que puxa um interruptor para fechar um segundo circuito. O segundo circuito pode conduzir uma grande corrente, então um interruptor pequeno ou um sensor pode controlar com segurança um motor ou aquecedor (por exemplo, a chave de ignição de um carro inicia seu motor através de um relé). Em um alto-falante 扬声器, uma corrente variável em uma bobina faz a bobina empurrar e puxar um cone de papel, que move o ar e produz som.
Indução eletromagnética
Quando um fio se move através de um campo magnético, ou o campo através de uma bobina muda, uma f.e.m. é induzida no fio. Se o fio for parte de um circuito completo, essa f.e.m. impulsiona uma corrente. Isso é indução eletromagnética 电磁感应.
Para demonstrar: mova um ímã para dentro e para fora de uma bobina ligada a um medidor sensível, e observe a agulha piscar. A f.e.m. induzida é maior quando você usa um ímã mais forte, move mais rápido, ou usa mais espiras na bobina. A f.e.m. induzida sempre atua para opor-se à mudança que a causa. A direção da corrente induzida é dada pela regra da mão direita de Fleming 弗莱明右手定则: segure o polegar, o primeiro dedo e o segundo dedo da mão direita em ângulos retos entre si; o polegar aponta na direção do movimento do fio, o primeiro dedo ao longo do campo (N para S), e o segundo dedo dá então a corrente induzida.
O gerador de c.a.
Um gerador de c.a. 交流发电机 converte movimento em eletricidade. Uma bobina gira em um campo magnético (ou um ímã gira próximo a uma bobina). À medida que gira, o campo através da bobina continua mudando, então uma f.e.m. alternada é induzida.
- Anéis deslizantes 滑环 e escovas de carbono 电刷 levam a corrente para fora do circuito enquanto a bobina continua girando.
- A f.e.m. é maior quando a bobina está plana (movendo-se mais rápido através do campo) e zero quando a bobina está vertical (movendo-se ao longo do campo). Então o gráfico f.e.m.-tempo é uma onda: pico, zero, pico oposto, zero, para cada volta.

Força sobre um condutor percorrido por corrente
Quando um fio percorrido por corrente repousa em um campo magnético, o campo do fio e o campo do ímã empurram uns aos outros, então o fio sente uma força. Este é o efeito motor.
- Inverte-se a corrente, ou inverte-se o campo, e a força inverte-se.
- Aumenta-se a corrente ou o campo, e a força aumenta.
A força, o campo e a corrente estão em ângulos retos entre si. Você pode encontrar a direção da força com a regra da mão esquerda de Fleming 弗莱明左手定则: polegar = força (movimento), primeiro dedo = campo (N para S), segundo dedo = corrente.
Demonstrando a força. Coloque um fio rígido de cobre (ou uma tira de folha de alumínio) entre os polos de um ímã em U e conecte-o a uma pilha através de um interruptor. Quando a corrente flui, o fio salta para cima ou para baixo. Inverte-se a pilha e o fio salta na outra direção; vira-se o ímã e inverte novamente. Uma corrente maior ou um ímã mais forte dá um salto maior.

Um fluxo móvel de partículas carregadas é uma corrente, então um campo magnético também o empurra lateralmente — ele desvia 偏转 o feixe. (Lembre-se que elétrons fluem em direção oposta à corrente convencional.)
O motor de c.c.
Uma bobina percorrida por corrente em um campo magnético sente um efeito rotativo 转动效应, porque as forças em seus dois lados atuam em direções opostas. Este é um motor de c.c. 直流电动机. O efeito rotativo é maior com mais espiras na bobina, uma corrente maior, ou um campo mais forte.
Um coletor de anel partido 换向器 troca a direção da corrente na bobina a cada meia-volta. Isso mantém a bobina girando na mesma direção em vez de parar após meia-volta.


O transformador
Um transformador altera o tamanho de uma tensão c.a. Ele possui duas bobinas enroladas em um núcleo de ferro mole 软铁芯:
- a bobina primária 原线圈 recebe a tensão c.a.;
- a bobina secundária 副线圈 fornece a tensão alterada.
A c.a. na primária cria um campo magnético variável no núcleo. O núcleo leva este campo para a secundária, onde induz uma f.e.m. c.a. As tensões e os números de espiras estão ligados por:
Exemplo resolvido. Um transformador tem $1200$ espiras na bobina primária e $100$ espiras na bobina secundária. A primária está conectada a uma fonte c.a. de $240\ \text{V}$. Encontre a tensão secundária.
Menos espiras na secundária, então este é um transformador redutor.


Se a secundária tiver mais espiras, é um transformador elevador 升压 (tensão aumenta); menos espiras fazem um transformador redutor 降压 (tensão diminui). Por exemplo, um transformador que muda de $240\ \text{V}$ para $12\ \text{V}$ é do tipo redutor, e a primária tem $20$ vezes mais espiras que a secundária.
Se um transformador for 100% eficiente, a potência de entrada iguala a potência de saída:
Então um transformador elevador aumenta a tensão, mas diminui a corrente.
Por que usamos alta tensão para transmitir energia
A eletricidade é enviada pelo país por transmissão de alta tensão 高压输电. A potência perdida como calor nos cabos é
onde $R$ é a resistência dos cabos. Um transformador elevador aumenta a tensão e assim diminui a corrente para a mesma potência ($P = IV$). Uma menor corrente significa muito menos potência desperdiçada nos cabos. Um transformador redutor então baixa a tensão novamente para um valor seguro antes de chegar às residências.

A força que faz um motor girar
Uma corrente em um campo magnético é empurrada perpendicularmente a ambos — inverta a corrente ou vire o ímã e ele empurra na outra direção. É isso que faz um motor girar.
O gerador
V = a sin(bt)
Uma espira giratória induz uma tensão senoidal — a saída de CA.
Transformador
Adicione voltas ao secundário para elevar a tensão, menos para reduzi-la — Vs/Vp = Ns/Np, exatamente como a rede transfere energia eficientemente.
| Inglês | Chinês | Pinyin |
|---|---|---|
| transformer/trænsˈfɔːmə/ | 变压器 | biàn yā qì |
| solenoid/ˈsəʊlənɔɪd/ | 螺线管 | luó xiàn guǎn |
| coil/kɔɪl/ | 线圈 | xiàn quān |
| loudspeaker/ˈlaʊdspiːkə/ | 扬声器 | yáng shēng qì |
| electromagnetic induction/ɪˌlektrəʊməɡˈnetɪk ɪnˈdʌkʃn/ | 电磁感应 | diàn cí gǎn yìng |
| Fleming's right-hand rule/ˈflemɪŋz raɪt hænd ruːl/ | 弗莱明右手定则 | fú lái míng yòu shǒu dìng zé |
| a.c. generator/ˌeɪ ˈsiː ˈdʒenəreɪtə/ | 交流发电机 | jiāo liú fā diàn jī |
| slip rings/slɪp rɪŋz/ | 滑环 | huá huán |
| brushes/ˈbrʌʃɪz/ | 电刷 | diàn shuā |
| Fleming's left-hand rule/ˈflemɪŋz left hænd ruːl/ | 弗莱明左手定则 | fú lái míng zuǒ shǒu dìng zé |
| deflect/dɪˈflekt/ | 偏转 | piān zhuǎn |
| turning effect/ˈtɜːnɪŋ ɪˈfekt/ | 转动效应 | zhuǎn dòng xiào yìng |
| d.c. motor/ˌdiː ˈsiː ˈməʊtə/ | 直流电动机 | zhí liú diàn dòng jī |
| split-ring commutator/splɪt rɪŋ ˈkɒmjuːteɪtə/ | 换向器 | huàn xiàng qì |
| soft-iron core/sɒft ˈaɪən kɔː/ | 软铁芯 | ruǎn tiě xīn |
| primary coil/ˈpraɪməri kɔɪl/ | 原线圈 | yuán xiàn quān |
| secondary coil/ˈsekəndəri kɔɪl/ | 副线圈 | fù xiàn quān |
| step-up/step ʌp/ | 升压 | shēng yā |
| step-down/step daʊn/ | 降压 | jiàng yā |
| high-voltage transmission/haɪ ˈvəʊltɪdʒ trænˈsmɪʃn/ | 高压输电 | gāo yā shū diàn |
4.5
Dicas de prova
- A corrente é a mesma em toda parte em um circuito em série; em um circuito em paralelo, ela se divide entre os ramos. Tensão (p.d.) é dividida em série, mas é a mesma em todos os ramos paralelos.
- Adicionar resistores em série aumenta a resistência total ($R_1 + R_2$); adicioná-los em paralelo torna a total menor que o menor resistor individual.
- Um amperímetro vai em série e tem resistência muito baixa; um voltímetro vai em paralelo sobre um componente e tem resistência muito alta.
- Em um transformador $\dfrac{V_p}{V_s} = \dfrac{N_p}{N_s}$: mais espiras na secundária elevam a tensão para cima, menos a abaixam para baixo. Transformadores só funcionam com c.a.
- A potência é enviada pelo país em alta tensão para que a corrente — e o calor desperdiçado nos cabos, $P = I^2R$ — seja pequena.
- Instale o interruptor e o fusível no fio fase, e escolha uma corrente nominal do fusível logo acima da corrente normal de trabalho do aparelho.
Aulas interativas sobre este tópico
Passe por ele passo a passo, com exercícios de verificação instantânea.
- Magnetismo
- Eletricidade estática
- Corrente, f.e.m. e diferença de potencial
- Resistência, energia elétrica e potência
- Circuitos — série, paralelo e divisores de potencial
- Segurança elétrica
- O efeito magnético de uma corrente e o motor
- Indução eletromagnética e o gerador
- Transformadores e transmissão de energia