MIT cria lápis que permite desenhar circuitos eletrônicos funcionais

Resenha

MIT cria lápis que permite desenhar circuitos eletrônicos funcionais

Filipe Garrett
Massachusetts Institute of Technology

O texto de autoria de Filipe Garrett, para o site TechTudo, informa os leitores sobre a criação de um objeto nada convencional: um lápis capaz de desenhar circuitos eletrônicos. Como explica o autor, trata-se de um lápis desenvolvido pelo Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) com a mina (parte interior) feita de um material condutor chamado grafeno. O que ocorre, conforme explica Filipe, é que dois terminais metálicos podem ser ligados num circuito devido a pequenas partículas desse material. Ou seja, basta desenhar o “caminho” entre os dois terminais, e ocorre automaticamente a passagem de corrente elétrica entre eles.

O autor então compara essa invenção com um lápis comum, explicando que no lápis comum a mina é de grafite, que é obtido através quando se sobrepõem várias camadas de grafeno. Ressalta ainda que no lápis desenvolvido pelo MIT, o grafeno está comprimido num único nanotubo, e isso o torna similar ao grafite quanto ao seu comportamento. Mas o que o torna útil na criação de circuitos é a propriedade de uma boa condutividade elétrica desse material, algo que o grafite não possui usado no lápis comum não possui (a condutividade do grafite é pouca, mas existe).

O autor explica como a lapiseira funciona e cita uma particularidade do grafite feito com um único nanotubo de carbono, ao riscar uma superfície, na verdade, será traçado um circuito eletrônico, semelhante a um filamento de cobre (Cu) no PCB de uma placa, o risco será composto por um único filamento de nanotubo de carbono.

Em seguida ele explica como essa lapiseira pode funcionar quimicamente já que o grafeno é altamente condutivo. Com  a adição de algumas substâncias, como a amônia, o material sofre alterações dramáticas em seu comportamento ao ser submetido a uma corrente elétrica, ou seja, com a amônia o grafeno para de conduzir energia, assim ele aumenta sua resistência, fazendo do nanotubo um resistor comum.

Por fim, o autor conta que o grafeno já era utilizado em circuitos eletrônicos antes dessa invenção, porém ressalta que desta vez a facilidade na produção e aplicação de nanotubos feitos do material é muito maior, e é por isso que essa nova ideia é tão interessante. Até então, como explica Filipe, o uso do grafeno implicava em grandes riscos devido á necessidade da dissolução deste em outras substâncias químicas pesadas, além de altos custo por causa da dificuldade de sua produção. Conclui então que o lápis desenvolvido no Instituto de Massachusetts surge como uma boa solução para todos esses problemas, e possibilita que essa tecnologia seja usufruída na área da eletrônica.

Aqui um vídeo demonstrando um circuito elétrico feito com grafite, que apesar de não conduzir a eletricidade tão bem quanto o grafeno, ainda sim a conduz:

Bibliografia: http://www.techtudo.com.br/curiosidades/noticia/2012/10/mit-cria-lapis-que-permite-desenhar-circuitos-eletronicos-funcionais.html

http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/imagens/010165121015-caneta-nanotubos.jpg

http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=BwKQ9Idq9FM

Energia Solar

    Há muito tempo já vem sendo discutido os problemas ambientais causados pela utilização de energias não são renováveis, buscando-se assim a ampliação da utilização de uma energia considerada inesgotável como a eólica, solar e a do mar.

  

    De acordo com o ministério do meio ambiente, a energia solar é considerada uma alternativa muito promissora, pois teremos muita dificuldade em expandir da oferta de energia com menos impacto ambiental como esta, que além de ajudar a preservar o meio ambiente, é uma energia com grande potencial. O grande problema é que os custos do processo de implementação da energia solar são muito elevados, sendo considerada não rentável.

  

    A captação dessa energia luminosa proveniente do sol varia sua intensidade dependendo de seu local, altitude e posição. A captação de radiação solar é feita por meio de painéis solares, formado por células fotovoltaicas, que armazenam a radiação que é absorvida pela placa, convertendo os raios solares em calor e podendo assim transformar a energia solar em energia elétrica térmica ou mecânica para que possamos utilizá-la no nosso dia-a-dia através de aparelhos eletro-eletrônicos presentes em residências, edifícios públicos e comerciais, hospitais, restaurantes e hotéis. A construção de grandes usinas em áreas isoladas faz com que haja maior captação da energia já que acontece a difusão da radiação ao entrar na Terra. 

    Conforme os dados da Vitae Civilis- Instituto de Cidadania e Sustentabilidade, o Brasil recebe energia solar de 1013 MWh( mega Watt hora) anuais o que corresponde cerca de 50 mil vezes o seu consumo de energia solar em outros tipos de energia. 

    Recentemente, avaliações de varias associações informaram que a radiação solar no Brasil varia de 8 a 22MJ/m2 diariamente, sendo que o Nordeste é região que sofre maior radiação solar com medias anuais elevadas e que essas taxas diminuem em todas as regiões nos meses de maio a julho.

    De acordo com o Jornal Montes Claros de Minas Gerais, investimentos em usinas solares no Norte de Minas serão feitas onde a área tem maior média de radiação solar em metro quadrado para que se obtenha energia com mais facilidade.

    Com isso podemos observar que a energia solar é a energia do futuro já que ela não possui nenhum tipo de poluente e não causa nenhum dano ao meio ambiente, porém, como foi dito por Wagner de Cerqueira, ainda é uma energia com um custo benefício muito elevado e para que ela se concretize é necessário que empresas especializadas nessa forma de energia a deixem mais barata.

Bibliografia:

http://www.mma.gov.br/clima/energia/energias-renovaveis/energia-solarhttp://www.brasilescola.com/geografia/energia-solar.htmhttp://jornalmontesclaros.com/2013/02/06/mg-governo-descobre-que-norte-e-bom-para-energia-solar.html#axzz2Uuwtw3Z8

Frankenstein O Resistor Monstruoso

Quase toda a humanidade já ouviu falar da estória do Frankenstein: Um cientista que traz um morto-vivo de volta a ativa com um choque elétrico. Mas o que poucas pessoas pensaram no fato dele ser um grande resistor elétrico, com a energia inicial de um raio. O livro foi escrito na época em que a Revolução Industrial é considerada misteriosa e atribuem-se fatos mágicos e supersticiosos à ciência.

O EXPERIMENTO – Apesar de pouco detalhado no livro (obviamente porque, naquela época, teria muitos cientistas tentando fazer o mesmo) temos uma impressão de como seria fazê-lo. Primeiramente, pegasse um corpo morto e remende-o caso esteja cortado e coloque pedaços de metal em alguns lugares, como no pescoço, para receber fortemente uma corrente elétrica. Agora é esperar uma chuva forte e raivosa (que servirá de gerador para o corpo) e colocar seu monstro quase pronto para fora de casa, ligado com MUITO metal para a atração da tensão. Espere por um contato de choque elétrico e o traga de volta para seu laboratório. Aparentemente ele estará morto. A verdade que ele realmente está morto. Morto-Vivo. Espere para que o coração estabilize e PARABÉNS, você conseguiu um novo amigo!

ATENÇÃO: Em nenhuma ocasião deve-se maltratá-lo e abandoná-lo. Ele tem sentimentos.

O FUNCIONAMENTO: Quando um raio o atinge, temos uma grande diferença de tensão (Delta U) e energia em um corpo. Devido a todas as partes de metal presentes em seu corpo, é possível que a eletricidade mova-se livremente por todo o organismo e cedendo energia a células e órgãos. O motivo dele não mover-se é a adaptação da energia em seu coração e no cérebro (em um caso normal, os órgãos explodiriam com tanta energia), mas a ligação até um ponto de energia nula e faz a energia passar por ele e deixar seu coração pulsando e sair antes que ele exploda. (Isso é uma explicação falsa e meramente ilustrativa, para encaixar-se ao contexto da história, a verdade é que o coração explode mesmo). Afinal, onde está o resistor? Nele inteiro. Sim, todos os órgãos são resistores, pois puxam energia da corrente elétrica que percorre nos pedaços de metal em seu corpo.

A SÁTIRA: Muito famoso, muito refeito, muito malfeito, muito vendido. Capitalismo. Temos a imagem de uma grande obra crítica sobre a sociedade, primeiramente distorcida, pelo fato do nome Frankenstein ser atribuída ao monstro, o que na estória isso NÃO acontece, o MONSTRO, CRIATURA, DEMÔNIO, DESGRAÇADO. O nome Frankenstein é do cientista e a drama é sobre a vida do mesmo.

Aqui seguem algumas sátiras sobre a história:


Frankenweenie: 



O Jovem Frankenstein: 



Hotel Transilvânia: 




Capitalismo:

Curtos-Circuitos

·        ·        Definição e explicação:

Segundo o autor Tarcísio Lima Santos, da faculdade de engenharia elétrica de Uberlândia, um curto-circuito pode ser definido como uma ligação acidental entre condutores com impedância zero, chamado curto-circuito espontâneo, ou não, este chamado de curto-circuito impedante, podendo ser interno se for localizado em um equipamento ou externo, se ocorrer nas ligações. E é considerado um dos maiores incidentes que afetam as redes elétricas atuais.

As causas de curto-circuito podem ser: mecânica (galhos de árvore, animais); elétrica (degradação do isolante ou outros); humana (erro de operação).Como exemplificada na figura abaixo:

Incêndio causado por um curto-circuito

Segundo o autor do site Brasil escola, Domiciano Marques,quando dois pontos de um circuito são ligados por um fio onde não exista resistência ou esta seja desprezível, dizemos que há curto-circuito, o que significa que os dois pontos têm o mesmo potencial.

circuito em que os pontos X e Y foram ligados por um fio de resistência.

Ao atingir o ponto X,a corrente elétrica é totalmente desviada pelo fio de resistência r = 0, indo em direção ao ponto Y. Dessa forma,os pontos X e Y, passam a possuir potenciais iguais e podem ser considerados o mesmo ponto, de acordo com a figura a seguir: 

O resistor R2 não é mais percorrido por corrente elétrica

·      ·        Consequências de um curto-circuito:

Segundo o autor Tarcísio Lima Santos,são freqüentemente graves e muito dramáticas: o curto-circuito perturba ao redor do local afetado das redes,nas proximidades do ponto de falha, resultando em uma queda de tensão brusca, que requer a desconexão dos dispositivos de proteção, de uma parte importante da rede. Todos os equipamentos e conexões, como cabos e outros, sujeitos a curto-circuito são forçados a um grande esforço mecânico (forças eletrodinâmicas) que podem causar rupturas, e ainda um esforço térmico, que pode ocasionar a queima dos condutores e a destruição as vezes total dos isolantes no ponto da falha, ocorrendo frequentemente arco elétrico de forte energia, cujos efeitos de destruição são muito grandes.

Embora seja cada vez menor a probabilidade do surgimento de curtos-circuitos nas instalações modernas,de acordo com o autor,se são projetadas e operadas eficientemente, as conseqüências graves que poderiam resultar, fazem com que haja estimulo para a instalação de dispositivos de detecção e eliminação rápidas de qualquer curto-circuito.

Curto-circuito em uma rede elétrica

·       ·        Vídeo explicativo:

                                       (vídeo de um experimento sobre curto-circuito)

·        ·        Bibliografia

http://www.brasilescola.com/fisica/curtocircuito.htm

http://www.ebah.com.br/content/ABAAABhA4AF/introducao-ao-estudo-dos-curtos-circuitos

http://pt.wikipedia.org/wiki/Curto-circuito

A questão da corrente elétrica relacionada aos raios

Para dar início ao assunto tratado pelos autores Antonio Carlos Fon e Maria Inês Zanchetta, começaremos explicando alguns conceitos básicos sobre correntes elétricas e para raios.

Ao se estudarem situações onde as partículas eletricamente carregadas deixam de estar em equilíbrio eletrostático, passamos à situação onde há deslocamento destas cargas para uma determinada direção e em um sentido, este deslocamento é o que chamamos corrente elétrica.

Ilustração dos elétrons dentro de um fio

A corrente elétrica é causada por uma diferença de potencial elétrico (d.d.p./ tensão). E ela é explicada pelo conceito de campo elétrico. Por exemplo, ao considerar uma carga A positiva e outra B negativa, haverá um campo orientado da carga A para B. Ao ligar-se um fio condutor entre as duas os elétrons livres tendem a se deslocar no sentido da carga positiva, devido ao fato de terem cargas negativas. Desta forma cria-se uma corrente elétrica no fio.

Para calcular a intensidade da corrente elétrica (i) na secção transversal de um condutor se considera o módulo da carga que passa por ele em um intervalo de tempo, ou seja:

A unidade adotada para a intensidade da corrente no SI é o ampère (A), em homenagem ao físico francês Andre Marie Ampère, e designa coulomb por segundo (C/s).

Sendo alguns de seus múltiplos:

Sobre o pára-raio, é necessário saber que ele é uma haste de metal, comumente de cobre ou alumínio, destinado a dar proteção aos edifícios atraindo as descargas elétricas atmosféricas, para as suas pontas e desviando-as para o solo através de cabos de pequena resistência elétrica.  Ele é colocado num ponto da instalação em que se forme um máximo da onda de tensão elétrica. Na instalação, intercala-se um dispositivo que obrigue a onda de corrente elétrica, em quadratura com a onda de tensão elétrica, a ter uma inversão nesse ponto.

Prédio com antena pára-raios sendo atingido por um raio

 Finalmente chegando a matéria publicada pela Super Interessante, de número 83, em agosto de 1994, fazendo parte do tópico “Cotidiano”, podemos falar sobre a relação do Brasil com as descargas elétricas, a função da corrente elétrica e a utilização dos para raios.

          

                      Brasil: o país dos 100 milhões de raios

                                        por Antonio Carlos Fon e Maria Inês Zanchetta

          Dos 3,15 bilhões de raios que golpeiam a Terra e seus habitantes durante um ano, 100 milhões deles vêm desabar em terras brasileiras. O número, divulgado no ano passado por uma equipe de cientistas do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE), em São José dos Campos, São Paulo, não é superado por nenhum outro país.

          Segundo os autores,a pesquisa do INPE vai muito além de contar faíscas no céu. Desde 1989, num trabalho que usa enormes balões, o Instituto vem medindo a carga elétrica das nuvens e dos relâmpagos que atingem a Região Sudeste. Para isso, os balões levam sensores elétricos, sensores de raios X e até máquina fotográfica e câmera de vídeo.

          Os autores além de comprovarem com pesquisas seriamente realizadas que o Brasil é o maior receptor de raios do planeta, eles afirmam que é possível a utilização de balões para medir a carga elétrica das nuvens e conseguir maiores informações sobre o assunto.

       Com o decorrer da matéria, Antonio Carlos Fon e Maria Inês Zanchetta deixam claro vários aspectos sobre o país e apontam algumas regiões nas quais essas descargas elétricas são mais frequentes. Eles dizem também que existem dois tipos de raios: os positivos e os negativos.

Inúmeras descargas elétricas simultaneamente

          Uma diferença importante entre eles é que  nos raios positivos, a corrente elétrica é contínua — até o relâmpago acabar — dura cerca de 200 milésimos de segundo, enquanto nos negativos a corrente dura, em geral, menos da metade. Isso ocorre justamente porque nos raios positivos a corrente contínua dura mais é que eles são mais perigosos e destrutivos, capazes de iniciar um incêndio florestal (os negativos raramente causam incêndio). 

         

         Outra diferença é que o raio negativo carrega uma corrente contínua de 100 ampères (o ampère é a unidade de intensidade da corrente elétrica), enquanto o positivo carrega o dobro: 200 ampères, energia suficiente para alimentar vinte fornos elétricos domésticos.

Em conclusão os autores explicitam que a melhor forma de proteção contra os relâmpagos, a despeito de toda a tecnologia moderna, continua sendo o primitivo pára-raios, uma invenção do século XVIII. Não pode haver aparelho mais simples. Colocada sobre uma casa, uma haste metálica ligada a um fio condutor de eletricidade enterrado no chão será sempre a primeira parte da construção a receber o relâmpago. Primeiro, por ser de metal; segundo, por ter um fio condutor que leva a eletricidade para a terra e, terceiro, por ser o ponto mais alto da casa.

Exemplo funcional de uma antena pára-raios

Bibliografia:

http://www.sofisica.com.br/conteudos/Eletromagnetismo/Eletrodinamica/corrente.php

http://super.abril.com.br/cotidiano/brasil-pais-100-milhoes-raios-441018.shtml

http://pt.wikipedia.org/wiki/Para-raios

Consumo de energia: quanto gasta uma TV na conta de luz?

    Rodrigo Prada 

            Considerando o fato de que todos os brasileiros tem pelo menos um Televisor, seja de qualidade superior ou ate mesmo inferior, podemos considerar unanime que as TVs são um objeto indispensável no lar de todo brasileiro.

         Ao analisarmos o consumo médio da tecnologia aplicada a cada geração de televisores que demanda o mercado consumidor, no final de cada mês  não se trata apenas do custo que gera na conta de luz, mas principalmente também da sustentabilidade do planeta.

         De acordo com Rodrigo Prada, "Também é importante observar que reduzir o consumo da sua televisão pode ajudar a encaixar sua conta de luz em uma faixa econômica, acarretando menos impostos e uma economia de até 30% na tarifa total." Ou seja, devemos estar atentos a todas as novas tecnologias, mas sem deixar de prestar atenção no seu nível de consumo gerado, pois isso acarreta a uma grande diferença no final do mês na conta de luz.
       Os televisores de tubo, por exemplo, embora sejam basicamente os mesmos desde o século passado, sua tecnologia evoluiu bastante.  Ao contrário do que muitos pensam, seu consumo de energia é bastante moderado o que isto varia de acordo com cada marca e com o tamanho da tela, podem estar longe de produzir imagens de alta qualidade, mas ao menos seu dano ao planeta pode ser considerado moderado. As TVs de tubo  de 14" consomem faixa dos 40 a 70 watts de potência, representando um aumento de R$ 2,40 a R$ 4,20 na conta mensal de luz (segundo o cálculo acima).Já as televisões de 20” e 21” têm consumo aproximado de 42 w a 100 w, ou de R$ 2,52 a R$ 6,00 por mês. 

            As TVs LCD, tem seu consumo variável de acordo com o tamanho da tela, no qual aumentam de acordo com tal.  Enquanto as TVs de tubo tem seu consumo considerado relativamente moderado, as TVs de LCD, também estão entre os níveis de consumo considerados de baixo a moderado. Analisando de um modo geral, as TVs LCD com Full HD consomem mais que os modelos de menor resolução, mas não se trata de uma regra 

                                                                   (TV LCD)

           Os modelos LCD de 22” consomem em média de 38 a 75 watts, o que implica um aumento de R$ 2,28 a R$ 4,50 na conta de luz. Proporcionalmente ao tamanho da tela, podemos afirmar então que TVs de LCD deste tamanho são mais econômicas que as de tubo nesse caso.

Em regra geral, quando se trata de consumo, podemos afirmar que o tamanho da Tv pode chegar a triplicar o consumo considerado médio, a baixo, assim o tornando alto, justamente por conta de seu tamanho.
            Ao procurarmos no mercado uma TV que possui qualidade de imagem, não podemos não pensar na famosa TV de plasma, porem seu consumo 'e considerado o mais elevado, considerado de moderado a alto. Se a diferença de consumo de uma TV de LCD para uma de plasma não é tão grande entre os modelos de 42”, a diferença se torna gritante com os aparelhos de 50”. A faixa de consumo varia dos meros 330w até os gritantes 584w, representando um aumento de R$ 19,80 até R$ 35,04 na conta de luz - ou até R$ 420,50 por ano!

        Segundo o autor, uma alternativa que chega e abrange os consumidores de forma que possam  procurar qualidade de som e imagem e ao mesmo tempo prestar atenção ao seu consumo elétrico gerado, e danos supostamente causados ao meio ambiente.

São as chamadas TVs de LED, seu funcionalmente quase idêntico a uma LCD mas com uma pequena diferença, no qual se aplica a sua retroiluminação, ao utilizar pequenas lampadas de LED, no que resulta ao incrível gama de cores, contraste e menor consumo de energia, apenas 95 W na média, ou seja, R$ 5,70 por mês.O único problema dessas TVs, são o preço elevado, por serem consideradas uma nova tecnologia e supostamente sustentável.

                            (TV de LED)

Outros meios de consumo de energia segundo estudos de 2002:




(Fonte: DECO) 

O mito dos aparelho 220V serem mais econômicos que os de 110V 

Bibliografia

 http://www.tecmundo.com.br/plasma/3731-consumo-de-energia-quanto-gasta-uma-tv-na-conta-de-luz-.htm

Imagens: http://arteporto.com.br/produto/TV-LCD-LG-42%22-Full-HD.html

http://www.revistaopiniao.com/tecnologia/guia-saiba-como-escolher-sua-tv-led.html

http://www.quintadagruta.cm-maia.pt/ambiente/energia/mais-informacao-1/sobre-as-questoes-energeticas?set_language=en&cl=en

Funcionamento das lâmpadas

Estrutura

Primeiramente o autor,Tom Harris do site Howstuffworks, descreve a estrutura das lâmpadas que é a seguinte: Na base de metal, existem dois contatos de metal também que são conectados a dois fios rígidos,os quais são ligados a um filamento de um teal muito fino. Esse filamento fica protegido por uma cápsula de vidro no meio da lâmpada, que é preenchida com um gás inerte, como por exemplo o argônio. 

Abaixo segue um esquema de uma lâmpada:

Estrutura de uma lâmpada comum

Funcionamento

Quando a lâmpada é ligada a um sistema de energia, uma corrente elétrica se forma e passa de um contato para o outro através dos fios e dos filamentos. O fluxo de elétrons ocorre através de um condutor sólido de uma área negativa para uma área positivamente carregada.

Como os elétrons se movem muito rápido pelo filamento, eles entram em atrito com os átomos que formam o filamento muito facilmente assim gerando uma vibração dos átomos,que por sua vez se aquecem com a corrente elétrica

Os elétrons dos átomos que vibram podem ser impulsionados para um nível mais alto de energia,quando eles voltam ao seu nível normal, os elétrons liberam energia extra na forma luz.Geralmente os átomos de metais liberam uma luz infravermelha, que é invisível a olho nu, mas quando aquecido a mais de 2200 ºC a luz se torna visível, e em quantidade consideravelmente alta.

Vìdeo explicativo sobre o funcionamento das lâmpadas

Materiais ideiais

Segundo o autor,em uma lâmpada comum de 60 watts,o filamento da lâmpada que é feito de um fino fio de tungstênio,que é muito resistente ao calor e mede aproximadamente 2 metros de comprimento.O material é posto em uma bobina dupla,para que caiba em um espaço pequeno,pois o filamento é enrolado para se fazer uma bobina que posteriormente será recoberta pór uma bobina maior.

De acordo com o estudo mencionado no texto,o tungstênio é utilizado em quase todas as lâmpadas pois é o material ideal para o filamento.No caso do filamento de uma lâmpada que é colocado em uma câmera livre de oxigênio para evitar que haja a combustão,sendo que nas primeiras lâmpadas ,todo o ar era sugado para fora para criar um semi vácuo,evitando a combustão.

Lâmpadas antigas x Lâmpadas modernas

O problema das lâmpadas mais antigas, onde o semi vácuo era criado,era a evaporação dos átomos de tungstênio. Em altas temperaturas os átomos vibram o suficiente para se liberarem e ficarem livres pelo ar,o que a medida que o filamento evaporava o vidro ficava escuro, o que reduzia consideravelmente a vida útil das lâmpadas.

Em uma lâmpada moderna, esse tipo de problema não ocorre pois a presença dos gases inertes nas lâmpadas reduzem muito a perda de tungstênio

Em uma lâmpada moderna, os gases inertes, geralmente argônio, reduzem muito essa perda do tungstênio. Quando um átomo de tungstênio evapora, as chances de colidir com um átomo de argônio são muito prováveis,o que faz com que ele volte para o filamento, onde se juntará novamente à estrutura sólida. Como os gases inertes normalmente não reagem com outros elementos, não há chance de combustão.

Lâmpadas incandescentes liberam a maior parte de sua energia sob a forma de fótons de luz infravermelha carregados de calor. Apenas cerca de 10% da luz produzida é visível. Isso desperdiça muita eletricidade.

Fontes de luz fria, como lâmpadas fluorescentes e LEDs, não gastam tanta energia gerando calor e liberam muito mais luz visível. Por esta razão, elas estão lentamente substituindo a antiga e confiável lâmpada incandescente.

Lâmpada incadescente

lâmpada fluorescente

              X

Bibliografia

http://casa.hsw.uol.com.br/lampadas.htm