Eletrodinamica

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Corrente, raios, blindagem, poder das pontas ....

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Eletrodinamica

  1. 1. Eletrodinâmica Prof.: Vanessa C. R. Leocádio
  2. 2. ÁTOMO-Prótons -Elétrons -Nêutrons Partícula Carga (C) Massa (Kg) elétron -1,6021917 x 10-19 9,1095 x 10-31 Kg próton 1,6021917 x 10-19 1,67261 x 10-27 Kg nêutron 0 1,67492 x 10-27 Kg é a carga elétrica elementar )(10.6,1 19 CCoulombe − ±= enQ .= n é o número de prótons ou elétrons. Q é a carga Prof. Vanessa
  3. 3. 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 ionizado t Q i ∆ = i→ intensidade da corrente elétrica (A) Q→ quantidade de carga(C) t→ tempo (s) Lembrando Q=n.e Prof. Vanessa
  4. 4. BLINDAGEM ELETROSTÁTICA -GAIOLA DE FARADAY Em um condutor, em equilíbrio eletrostático, as carga se localizam na superfície. Prof. VanessaProf. Vanessa
  5. 5. O PODER DAS PONTAS Prof. Vanessa Prof. VanessaProf. Vanessa
  6. 6. Mitos e Lendas Os raios e os trovões aparecem com constância nos mitos das civilizações do passado. Profetas, sábios, escribas e feiticeiros os interpretavam como manifestações divinas, considerados principalmente como reação de ira contra as atitudes dos homens. Nas mãos de heróis mitológicos e de divindades eram utilizados como lanças, martelos, bumerangues, flechas ou setas para castigar e perseguir os homens pecadores. Sinos contra raios Outra crença, muito difundida na Europa Medieval, dizia que o badalar dos sinos das igrejas durante as tempestades afastaria os raios. A superstição perdurou por muito tempo. Muitos campanários de igreja foram atingidos e mais de uma centena de tocadores de sino foram mortos acreditando em tal ideia. A superstição perde força somente no início do século XVIII. Amuletos de proteção a pedra-de-raio um talismã para proteção pessoal e de residências entre povos europeus, asiáticos e americanos. Na Bahia, os escravos africanos acreditavam que a pedra-santa-bárbara, como chamavam a pedra-de-raio, desprendia-se da atmosfera durante as tempestades. Ela teria poderes curativos e por isso era utilizada em preparos de remédios para diversas doenças. Alvo ou proteção? Acreditava-se que havia árvores que atraíam raios, enquanto outras as repeliam. O grande deus romano, Júpiter, tinha como símbolo o carvalho, árvore alta e majestosa, constantemente atingida por raios. Por outro lado, acreditava-se no poder de proteção do loureiro, arbusto, cujos ramos e folhagens eram utilizados sobre a cabeça de imperadores e generais romanos. O loureiro era considerado um meio de proteção contra a ira dos deuses da tempestade que, presumia-se, invejavam os generais pelas vitórias e conquistas de seus exércitos Prof. VanessaProf. Vanessa
  7. 7. Prof. VanessaProf. Vanessa
  8. 8. Prof. VanessaProf. Vanessa
  9. 9. Por que vemos o raio e só depois escutamos o trovão? • Lenda: Se não está chovendo não caem raios. • Verdade: Os raios podem chegar ao solo a até 15 km de distância do local da chuva. • Lenda: Sapatos com sola de borracha ou os pneus do automóvel evitam que uma pessoa seja atingida por um raio. • Verdade: Solas de borracha ou pneus não protegem contra os raios. No entanto, a carroceria metálica do carro dá uma boa proteção a quem está em seu interior; sem tocar em partes metálicas. Mesmo que um raio atinja o carro é sempre mais seguro dentro do que fora dele. • Lenda: As pessoas ficam carregadas de eletricidade quando são atingidas por um raio e não devem ser tocadas. • Verdade: As vítimas de raios não "dão choque" e precisam de urgente socorro médico, especialmente reanimação cardiorrespiratória. • Lenda: Um raio nunca cai duas vezes no mesmo lugar. • Verdade: Não importa qual seja o local ele pode ser atingido repetidas vezes, durante uma tempestade. Isto acontece até com pessoas. • lenda: Espelho não atrai raios. A crença surgiu na época em que os espelhos tinham grandes molduras metálicas – elas, sim, um grande atrativo para os raios. Prof. VanessaProf. Vanessa
  10. 10. Quem tem a maior tensão elétrica Prof. Vanessa
  11. 11. Qual a tensão elétrica utilizado por: Blanka (Street Fighter): utilizando o Ultra lighting cannonball, seu ataque mais poderoso, consegue gerar faíscas a uma distância de aproximadamente 3 metros em relação ao seu corpo, assim, podemos estimar que a tensão máxima gerada por ele é de 300 cm x 3000 volts/ cm = 9×10^5 volts, ou seja, 900 mil volts. Isso é o equivalente a uma armas taser intermediátia. Raiden (Mortal Kombat): O cara é simplesmente o Deus do trovão nos mundos de Mortal Kombat, porem, se você estudar o personagem e prestar bastante atenção em seus golpes, vai ver que seus ataques mais poderosos são trovões que caem do céu, com a eletricidade de seu próprio corpo, ele consegue um alcance de no máximo 5 metros, por que isso? Por que nosso Deus do trovão funciona como um grande capacitor e como todo capacitor, apresenta um campo elétrico máximo. Neste caso, temos: 500 cm x 3000 volts/ cm = 1,5×10^6volts. 1,5 milhões de volts é a tensão que nosso Deus do capacitor consegue liberar de uma única vez por Leandro Mendonça em 8 de outubro de 2014 http://www.soulgeek.com.br/index.php/tensao/ Prof. VanessaProf. Vanessa
  12. 12. Tempestade (X-Men): Uma das poucas mutantes de classe S, possui o poder de controlar os elementos da natureza, é com esta afirmação que podemos estimar a tensão de seus ataques. Um relâmpago possui uma tensão de apenas 10^7 voltz, ou seja, 10 milhões de volts, entretanto, o poder destrutivo desta mutante pode ser reforçado quando afirmamos também que: O canal no qual temos a descarga elétrica mede entre 2 e 5 cm e em poucos milisegundos sua temperatura pode atingir 30.000ºC e que já foram registrados raios com correntes elétricas de até 250.000 A. (considere que 1 A é suficiente para matar uma pessoa). Thor (Marvel): O Deus asgardiano do trovão se encaixa no mesmo padrão que a Tempestade, ele não possui eletricidade própria, mas com ajuda de seu lendário martelo Mjolnir, ele controla e direciona os raios. Existe ainda uma hipótese que Mjolnir juntamente com as esferas presentes na armadura de Thor criam um efeito capacitor, fazendo com que ele possa acumular mais carga para libera-la toda de uma única vez, criando assim, ataques mais devastadores, outra informação interessante é que este asgardiano possui um controle tão grande sobre as forças da natureza que já conseguiu invocar uma tempestade no espaço sideral, onde nem existe atmosfera. Prof. VanessaProf. Vanessa
  13. 13. Super Shock (DC Comics): Super Shock é o nome adotado no Brasil pra Virgil Ovid Hawkins, conhecido internacionalmente como Static Shock. Após ser exposto a um gás desconhecido, este jovem tornou-se em um meta-humano com poder de controlar a eletricidade (e diga-se de passagem, controlar muito bem, em seu desenho, ele faz até coisas que seriam fisicamente impossíveis de serem feitas apenas com a eletricidade). Em sua quarta temporada, Virgil está mais poderoso que nunca e podemos ver ele utilizando seus ataques elétricos até a uma distância aproximada de 12 metros de seus oponentes, assim, podemos considerar que a tensão elétrica gerada por este herói é de 1200 cm x 3000 volts/ cm = 3,6×10^6volts. 3,6 milhões de volts, aí sim eu gostei! Pikachu (Pokemon): O primeiro detalhe, antes de qualquer coisa, irei falar sobre o Pikachu do Ash e não sobre qualquer ratinho amarelo com uma pilha nas costas. Além do grande carisma, fofura e companheirismo, esse bichinho é autor de façanhas que envolvem grande poder. Podemos pensar em seu golpe mais comum, o choque do trovão, que já vimos alcançar distâncias de 100 metros, mas não é sobre isso que quero falar. Vocês viram quando esse cara aprende a usar a electro ball?? Se não, vou deixar o vídeo aqui abaixo, o ataque voa por algo na faixa de 4 KILOMETROS e some de nossa vista. Em termos de tensão, podemos estimar algo na faixa de 1,2 BILHÕES de volts. Depois dessa, prefiro parar… Prof. VanessaProf. Vanessa
  14. 14. + E ddp =(VA – VB) i Corrente elétrica é o movimento ordenado de cargas elétricas As cargas se movimentam em todas as direções. Porem, não temos corrente elétrica. Corrente continua Prof. Vanessa
  15. 15. SENTIDO Real Nos condutores sólidos, o sentido da corrente elétrica corresponde ao sentido do movimento dos elétrons, pois são eles que se deslocam. Ou seja, a corrente é do potencial menor (pólo negativo) para o potencial maior (pólo positivo). Esse é o sentido real da corrente elétrica. Convencional No estudo da corrente elétrica, entretanto, adota-se um sentido convencional, que é o do deslocamento das cargas positivas, ou seja, do potencial maior para o menor. Assim sempre que for citado o sentido da corrente estaremos nos referindo ao sentido convencional, e não ao sentido real. Prof. Vanessa
  16. 16. + - + - i Sentido real da corrente Sentido convencional da corrente i + E E Prof. Vanessa
  17. 17. Corrente continua É aquela cuja intensidade e cujo sentido se mantém constantes ao longo do tempo como exemplos temos as correntes estabelecidas por uma bateria de automóvel e por uma pilha. Prof. Vanessa
  18. 18. CORRENTE ALTERNADA É aquela cuja sentido e a intensidade variam periodicamete . t A Prof. Vanessa
  19. 19. RESISTOR Resistor é todo dispositivo elétrico que transforma exclusivamente energia elétrica em energia térmica. Prof. Vanessa
  20. 20. 1ª LEI DE OHM (Ω) Mantendo-se constante a temperatura do resistor, sua resistência elétrica permanecera constante. i U R = Ω = V/A Em condutor que está sendo percorrido por uma corrente elétrica, os elétrons ao longo do seu percurso pelo condutor, sofrem uma oposição à sua passagem. A medida desta oposição é dada por uma grandeza chamada de resistência elétrica ( R ). Prof. Vanessa
  21. 21. Tensão elétrica é a diferença de potencial elétrico entre dois pontos. Sua unidade de medida é o Volt, em homenagem ao físico italiano Alessandro Volta. Por outras palavras, a tensão elétrica é a "força" responsável pela movimentação de elétrons. O potencial elétrico mede a força que uma carga elétrica experimenta no seio de um campo elétrico, expressa pela lei de Coulomb, portanto a tensão é a tendência que uma carga tem de ir de um ponto para o outro. Normalmente toma-se um ponto que se considera de tensão zero e mede-se a tensão do resto dos pontos relativos a este. Para facilitar o entendimento da tensão elétrica pode-se fazer um paralelo desta com a pressão hidráulica. Quanto maior a diferença de pressão hidráulica entre dois pontos, maior será o fluxo, caso haja comunicação entre estes dois pontos. O fluxo (que em eletrodinâmica seria a corrente elétrica) será assim uma função da pressão hidráulica (tensão elétrica) e da oposição à passagem do fluido (resistência elétrica). Este é o fundamento da lei de Ohm, para a corrente contínua: TENSÃO ELÉTRICA Onde: U = R.I * R = Resistência (Ohms) * I = Intensidade da corrente (Ampères) * U = Diferença de potencial ou tensão (Volts) Em corrente alternada, substitui-se a resistência pela impedância Prof. Vanessa
  22. 22. L A 2ª LEI DE OHM Prof. Vanessa
  23. 23. A L R .ρ =
  24. 24. EFEITOS DA CORRENTE ELÉTRICA efeito joule: liberar calor efeito magnético: gerar campo magnético efeito fisiológico: choque efeito químico: produzir reações químicas efeito luminoso: gerar luz Prof. Vanessa
  25. 25. R Prof. Vanessa Efeito Joule
  26. 26. Associação de resistores • Em série • Em paralelo As ddps se somam (UAB = U1 + U2 + U3), e a corrente é a mesma em todos os resistores. As correntes se somam (i = i1 + i2 + i3), e a ddp é a mesma em todos os resistores.
  27. 27. Ponte de Wheatstone Em situação de equilíbrio, a corrente no galvanômetro é nula. A ponte consiste em quatro resistências e um galvanômetro. R3 é um reostato, e sua resistência pode ser ajustada até que a ponte se equilibre; nesse caso, o galvanômetro não acusa passagem de corrente.
  28. 28. Potência elétrica P → Potência elétrica (W) E → Energia (J) t → tempo (s) U → potencial (V) i → corrente (A) Muitas vezes, na propaganda de certos produtos de eletrônicos, destaca-se a sua potência. Podemos citar como exemplos os aparelhos de som, os chuveiros e as fontes dos microcomputadores. Sabemos que esses aparelhos necessitam de energia elétrica para funcionar. Ao receberem essa energia elétrica, eles a transformam em outra forma de energia. No caso do chuveiro, por exemplo, a energia elétrica é transformada em energia térmica. Quanto mais energia for transformada em um menor intervalo de tempo, maior será a potência do aparelho. Portanto, podemos concluir que potência elétrica é uma grandeza que mede a rapidez com que a energia elétrica é transformada em outra forma de energia. Prof. Vanessa
  29. 29. Quando utilizamos algum aparelho que funciona à base de transformação de energia, podemos observar que ele esquenta durante o seu funcionamento. Isso não é diferente quando estamos lidando com aparelhos que funcionam à base de energia elétrica. Esse aquecimento é conhecido como efeito Joule, e ele é fruto das colisões que os elétrons sofrem contra os átomos e íons que pertencem ao condutor. A energia que é drenada nesse aquecimento é chamada de energia dissipada Existem aparelhos que têm como objetivo dissipar toda a energia elétrica e transformá-la em energia térmica. Temos muitos exemplos cotidianos de aparelhos que funcionam assim, o chuveiro, o ferro de passar, o forno elétrico, o secador de cabelo, etc. Potência elétrica dissipada Prof. Vanessa
  30. 30. + - i GERADOR ELÉTRICO Prof. Vanessa U → ddp/tensão (V) E → força eletromotriz (V) r → resistência interna ( Ω ) i → corrente elétrica (A)
  31. 31. ASSSOCIÇÃO DE “GERADORES” em série. Prof. Vanessa em paralelo
  32. 32. RECEPTOR ELÉTRICO + - i Prof. Vanessa U → ddp/tensão (V) E → força eletromotriz (V) r → resistência interna ( Ω ) i → corrente elétrica (A) Que é gerador e receptor?
  33. 33. Capacitores • Capacitores são elementos elétricos capazes de armazenar carga elétrica e, conseqüentemente, energia potencial elétrica. Prof. Vanessa • Podem ser esféricos, cilíndricos ou planos, constituindo-se de dois condutores que, ao serem eletrizados, armazenam cargas elétricas de mesmo valor absoluto, porém de sinais contrários. • Arranjo convencional é o CAPACITOR DE PLACAS PARALELAS, que consiste em duas placas condutoras paralelas de área A separados por uma distância d.
  34. 34.  A carga q e a diferença de potencial (V) para um capacitor são proporcionais uma da outra, logo C é uma constante de proporcionalidade, cujo valor depende da geometria das placas, que é chamada de CAPACITÂNCIA do capacitor. q = C.V. S.I: Faraday : 1 C/V Prof. Vanessa ASSOCIAÇÃO DE CAPACITORES
  35. 35. A “conta de luz” A conta de luz fornecida num período de tempo, geralmente, de um mês marca o consumo medido pela diferença de leituras e é expresso em KWh. Observe o preço do KWh e os impostos que incidem sobre a conta e é possível analisar o consumo de energia elétrica nos diversos meses anteriores. A unidade quilowatt.hora e a unidade usual de Energia E= P.∆T Prof. Vanessa
  36. 36. MEDIDAS ELÉTRICAS Na prática, os aparelhos são considerados perfeitos quando sua interferência no valor das grandezas medidas é desprezível em relação ao valor que a grandeza possuía antes da inserção do medidor. Logo,o medidor perfeito é o que não interfere no valor da grandeza a ser medida. PRINCIPAIS: AMPERÍMETRO: (R=0) usado para medir a intensidade de corrente elétrica (Ampère) e tem que ser ligado em série. VOLTÍMETRO: (R=00) usado para medir a tensão/ddp e tem que ser ligado em paralelo. Prof. Vanessa
  37. 37. Chaves e Interruptores • Permitem que se ligue ou desligue a energia, permitindo ou não sua circulação. Prof. Vanessa Fusíveis • Responsáveis pelo controle da quantidade de carga que passa num circuito, protegendo-o. Reostatos • Resistencia variavel
  38. 38. Complemento Você acha um elétron e leva ele pra casa. Qual é o nome dele? R: Eletrondoméstico. Prof. Vanessa
  39. 39. Peixes elétricos Esses animais têm um órgão especializado - chamado justamente de órgão elétrico -, composto de células que se diferenciaram a partir dos músculos durante sua evolução. Assim como os músculos geram eletricidade ao se contraírem, pela entrada e saída de íons de suas células, cada eletrócito (célula do órgão elétrico) também se carrega e descarrega continuamente. Cada vez que os eletrócitos são estimulados por um comando que vem do cérebro, eles produzem uma pequena descarga elétrica de aproximadamente 120 milésimos de volt (120 milivolts). Como o órgão elétrico é formado por milhares de eletrócitos que se descarregam ao mesmo tempo, um peixe como o brasileiro puraquê (Electrophorus electricus), com mais de 2 metros de comprimento, pode gerar mais de 600 volts numa única descarga. "O puraquê é apenas uma entre mais de 120 espécies de peixes elétricos que existem na América do Sul. Todas as outras espécies produzem descargas mais fracas, que variam entre menos de 1 volt e 5 volts", diz o biólogo José Alves Gomes, do Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia. Também há peixes elétricos em rios da África. Nos oceanos, há duas espécies de arraia e uma de peixe capazes de emitir descargas elétricas. Prof. Vanessa
  40. 40. Peixes com luz Como produz a luz? Qual a finalidade da luz? bioluminescência Prof. Vanessa
  41. 41. Efeito Joule: Quando uma corrente passa por um condutor metálico, há a transformação de energia elétrica em energia térmica. Ex.: Ferro de passar roupa, Chuveiro 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. 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. 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 origem ao eletromagnetismo. Prof. Vanessa
  42. 42. CHOQUES ELÉTRICOS Por que o choque ocorre? Quando uma corrente elétrica atravessa nosso corpo, interfere com as correntes internas carregadas pelos nervos e nos dá a sensação de formigamento. Para que isto ocorra, é necessário existir uma diferença de potencial entre dois pontos do corpo: quanto maior esta diferença de potencial, maior a corrente elétrica e maior o choque. Normalmente, um dos pontos são os pés, que estão em contato com o solo, e o outro ponto é o que entra em contato com algum aparelho ou fio. O valor da corrente depende de vários fatores, como a voltagem e a resistência elétrica do caminho que ela percorre pelo corpo. A resistência do corpo humano varia de pessoa para pessoa e depende muito das condições da pele. A resistência do corpo humano molhado é muito menor do que quando seco. Molhado, a resistência baixa, e a corrente que passa pelo corpo pode ser muito alta, mesmo para uma pequena tensão. É interessante notar que os danos causados pelos choques são mais relacionados com a corrente elétrica do que com as voltagem. Choques fatais podem ocorrer com voltagens de apenas 20V. Prof. Vanessa
  43. 43. Quando uma corrente passa pelo corpo, os seguintes efeitos podem ocorrer: sensação de formigamento, dor, contração e espasmos musculares, alteração nos batimentos cardíacos, parada respiratória, queimaduras e morte. Os danos decorrem do fato de a movimentação dos músculos e a transmissão de sinais nervosos se darem pela passagem de pequenas correntes elétricas. Deve ser lembrado que também o trajeto que a corrente percorre no corpo humano é um fator determinante dos danos causados. Os choques mais perigosos são os recebidos quando se segura um fio em cada mão, pois o caminho da corrente passa próximo ao coração. Por isso os eletricistas evitam utilizar as duas mãos ao mesmo tempo quando mexem em um circuito elétrico que pode estar energizado. A tabela indica os valores de aproximados de corrente e os danos que causam. Corrente(em mA) Danos que acarretam 1 a 10 Leve formigamento 10 a 20 Dor e forte ‘formigamento’ 20 a 100 Convulsões e parada respiratória 100 a 200 Fibrilação Acima de 200 Queimaduras e parada cardíaca Danos ao corpo humano Prof. Vanessa
  44. 44. Situações de perigosas e como evitar choques - Lembre-se sempre de que correntes elétricas podem matar e que o número de acidentes é grande. - Ao lidar com fios ou tomadas, certifique-se de que o disjuntor esteja desligado. Mesmo assim antes de tocar em qualquer fio use uma chave-teste para verificar se existe ddp entre o fio e sue corpo. - Tire da tomada qualquer equipamento antes de abri-lo . Não mexa nos circuitos de equipamento sem conhecer detalhadamente a função de cada componente (consertos devem ser feitos por especialistas) já que, mesmo desligados, alguns componentes (como os capacitores) podem causar violentos choques pois armazenam energia. - Evite ao máximo usar aparelhos elétricos no banheiro ou nas proximidades de piscinas. Quando o corpo esta molhado, a condução de eletricidade através dele é facilitada e as chances de você sofrer lesões graves são maiores. - Caso tenha crianças pequenas em casa compre tapadores de tomadas para evitar acidentes. - Só use fios que estejam em perfeitas condições, inclusive para extensões elétricas. - Nunca toque fios que estão na rua, mesmo quando a companhia elétrica indicou que a energia seria cortada. Prof. Vanessa

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