Eletricidade -Apostila 9

ELETRICIDADE

Cargas Elétricas

Campo Elétrico

Potencial Elétrico

Corrente Elétrica

ELETROSTÁTICA

ELETRODINÂMICA

A matéria é formada de pequenas partículas, os átomos. Cada átomo, por sua vez, é constituído de partículas ainda menores, os prótons, os elétrons e os nêutrons. Os prótons e os nêutrons localizam-se na parte central do átomo, e formam o núcleo. Os elétrons giram em torno do núcleo na região denominada eletrosfera. Os prótons e os elétrons apresentam uma importante propriedade física, a carga elétrica. A carga elétrica do próton e a do elétron têm a

mesma intensidade, mas sinais contrários. A carga do próton é positiva e a do elétron, negativa.

Num átomo não existe predominância de cargas elétricas; o número de prótons é igual ao número de elétrons. O átomo é um sistema eletricamente neutro. Entretanto quando ele perde ou ganha elétrons, fica eletrizado.

Eletrizado positivamente quando perde elétrons e negativamente quando recebe elétrons.

Sendo a carga do elétron a menor quantidade de carga elétrica existente na natureza, ela foi tomada como carga padrão nas medidas de carga

elétricas.

No Sistema Internacional de Unidades, a unidade de medida de carga elétrica é o Coulomb (C).

A carga do elétron, quando tomada em módulo, é chamada de carga elementar e é representada por e.

carga elementar: 1,6.10 - 19 C

carga do elétron: - 1,6.10 - 19 C

carga do próton: + 1,6.10 - 19 C

Princípio da atração e repulsão

• Cargas elétricas de mesmo sinal se repelem; • Cargas elétricas de sinais opostos se atraem. Princípio da conservação das cargas • Num sistema eletricamente isolado, a soma algébrica das quantidades de cargas positivas e negativas é constante.

Condutores elétricos

Meios materiais nos quais as cargas elétricas movimentam-se com facilidade.

Isolantes elétricos ou dielétricos

Meios materiais nos quais as cargas elétricas não têm facilidade de

movimentação.

O processo de eletrização de um corpo é semelhante ao de um átomo. Se num corpo o número de prótons for igual ao número de elétrons, dizemos que ele está neutro. Quando um corpo apresenta uma falta ou um excesso de elétrons, ele adquire uma carga elétrica Q, que é sempre um número

inteiro n de elétrons, de modo que:

, sendo n um numero inteiro.

Portanto, um corpo pode ser:

a) eletrizado positivamente: falta de elétrons Q = + n . e

b) eletrizado negativamente: excesso de elétrons Q = – n . e

Eletrização de um corpo

e

n

A ELETRIZAÇÃO DE UM

CORPO INICIALMENTE

NEUTRO PODE OCORRER DE

TRÊS MANEIRAS:

- ATRITO

- CONTATO

- INDUÇÃO

Na eletrização por atrito, os

dois corpos adquirem a mesma

quantidade de cargas, porém de

sinais contrários.

Os condutores adquirem cargas de

mesmo sinal. Se os condutores tiverem

mesma forma e mesmas dimensões, a

carga final será igual para os dois e dada

pela média aritmética das cargas iniciais.

A eletrização de um condutor neutro pode ocorrer por simples

aproximação de um outro corpo

eletrizado, sem que haja o contato entre eles. 

No processo da indução

eletrostática, o corpo induzido será eletrizado sempre com cargas de

sinal contrário ao das cargas do indutor.

Lei de Du Fay

Cargas com sinais iguais sofrem

Coulomb constatou que:

→ A intensidade da força elétrica é

diretamente proporcional ao produto das cargas elétricas.

→ A intensidade da força elétrica é

inversamente proporcional ao quadrado da distância entre os corpos.

Portanto temos a equação que relaciona a intensidade da força elétrica (F) como sendo:         

F Força elétrica (N)

→

Q

e Q

Cargas elétricas(C)

→

d Distância (m)

→

K=9,0.10

Nm

/C

ELETRICIDADE

Cargas Elétricas

Campo Elétrico

Potencial Elétrico

Corrente Elétrica

ELETROSTÁTICA

ELETRODINÂMICA

Campo Elétrico

Chamamos de Campo Elétrico (Ē) a região do espaço onde um pequena carga de prova (q) fica sujeita a uma força de origem elétrica (F). As fontes do campo eletrostático são corpos

eletrizados, que chamamos de Carga fonte (Q).

q

F

E







A carga de prova, também tem que ser eletricamente

carregado, para que haja interação.

Campo Elétrico

q

F

E







E Campo elétrico (N/C)

→

F Força elétrica (N)

→

q Carga elétrica (C)

→

Linhas de campo

As Linhas de forças (ou de campo) são linhas imaginárias, tangentes aos vetores campo

elétrico em cada ponto do espaço sob

influência elétrica e no mesmo sentido dos vetores campo elétrico.

Se Q>0 o vetor campo elétrico é de AFASTAMENTO Se Q<0 o vetor campo elétrico é de APROXIMAÇÃO

Linhas de campo

Campo elétrico uniforme

Um campo elétrico é uma região do espaço onde o vetor representativo do campo (Ē) tem, em todos os pontos a mesma direção, o mesmo sentido e o mesmo módulo.

Num campo elétrico uniforme, as linhas de força são sempre retilíneas, paralelas entre si e distanciadas igualmente.

ELETRICIDADE

Cargas Elétricas

Campo Elétrico

Potencial Elétrico

Corrente Elétrica

ELETROSTÁTICA

ELETRODINÂMICA

Potencial elétrico

Uma carga puntiforme isolada gera no espaço que a rodeia a possibilidade de se

ter uma energia potencial elétrica. Para isso basta colocar uma carga de prova

nesse espaço. A partir dessa idéia,

define-se o potencial elétrico (V) de um ponto do espaço como a quantidade de

energia potencial elétrica (E_pot.) por unidade de carga de prova (q) colocada

Potencial elétrico

V Potencial elétrico (V)

→

E

Campo elétrico (N/C)

→

Superfície equipotencial

As superfícies equipotenciais são

superfícies ao longo das quais o potencial é constante, porque é gerada por uma carga

puntiforme então k e Q são constantes, assim todo ponto situado a

mesma distancia (d) terá o mesmo potencial.

ELETRICIDADE

Cargas Elétricas

Campo Elétrico

Potencial Elétrico

Corrente Elétrica

ELETROSTÁTICA

ELETRODINÂMICA

Corrente Elétrica

Corrente elétrica é o movimento

ordenado de cargas elétricas.

•Nos sólidos: elétrons livres. Ex.: Metais

•Nos líquidos: cátions e ânions. Ex.: H2O+NaCl

•Nos gases: cátions e elétrons. Ex.: Gás

t

Q

i





i intensidade da corrente elétrica (A)→ Q quantidade de carga(C) →

t tempo (s)→ A = C/s

Sentidos da corrente elétrica

Real

Efeitos da corrente elétrica

Efeito Joule: Quando uma corrente passa

por um condutor metálico, há a

transformação de energia elétrica em energia térmica. Esse efeito é denominado

EFEITO JOULE.

Ex.: Ferro de passar roupa Chuveiro

Efeitos da corrente elétrica

Efeito Fisiológico: Os impulsos nervosos no

corpo humano são transmitidos por

estímulos elétricos, ela provoca contrações musculares no nosso organismo dependendo

da sua intensidade pode causar parada cardíaca, porém, a tensão necessária para produzir uma parada cardíaca é de dezenas

de volts, pois o corpo humano é um péssimo condutor quando comparado com os metais.

Efeitos da corrente elétrica

Efeito químico: Esse efeito resulta de um

fenômeno elétrico molecular, sendo objeto de estudo da Eletroquímica. O

aproveitamento do efeito químico se dá, por exemplo, nas pilhas, na eletrólise, como

também na cromação e na niquelação de objetos.

Efeito luminoso: Esse efeito resulta

também de um fenômeno elétrico

molecular. A excitação eletrônica pode dar margem à emissão de radiação visível, tal

como observamos nas lâmpadas fluorescentes.

Efeitos da corrente elétrica

Efeito magnético: Toda corrente elétrica

gera ao seu redor um campo magnético.

Essa efeito é inerente à corrente elétrica e a sua descoberta consolidou a associação entre a eletricidade e o magnetismo, dando

Potência elétrica

Definimos a potência elétrica (P) para qualquer máquina pela relação entre a

quantidade de energia transformada (∆E) e o correspondente intervalo

Potência elétrica

P Potência elétrica (W)

→

E Energia (J)

→