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Lei de Coulomb

Foi o francês Charles
Augustin de Coulomb
quem
formulou, em 1785, a
lei que rege as
interações entre
partículas eletrizadas.
A interação eletrostática entre partículas eletrizadas
manifesta-se por meio de forças de atração e repulsão,
dependendo dos sinais das cargas.




A força exercida por uma carga sobre outra foi
estudada por Coulomb usando uma balança de torção
inventada por ele. Na experiência de Coulomb, as
esferas carregadas são muito menores que à distância
entre elas, podendo assim tratar as cargas como pontos
carregados ou cargas pontuais. Coulomb conseguia
carregar e descarregar as cargas com igual proporção.
O enunciado da Lei de Coulomb
pode ser apresentado da seguinte
forma:
“A força com que duas cargas
elétricas se atraem ou repelem é
proporcional ao produto das cargas e
inversamente proporcional ao
quadrado da distância que as
separa”.
Considere duas partículas eletrizadas com cargas
q1 e q2, a uma distância d uma da outra. De acordo
com a Lei de Coulomb, a intensidade da força de
interação eletrostática (atração e repulsão) entre as
cargas é calculada por:
Exercício 1:
Duas partículas igualmente eletrizadas estão
separadas pela distância de 20 cm. A força
eletrostática com que elas interagem tem
intensidade de 3,6 N. O meio é o vácuo (k0 = 9.109
N.m2/C2).
a) Entre as partículas ocorre atração ou repulsão?
b) Qual é o valor da carga elétrica de cada
partícula?
c) Sendo 1,6.10-19 C a carga elétrica elementar
(carga elétrica do próton que em módulo é igual à
carga elétrica do elétron), qual é o número de
elétrons (em excesso ou em falta) que constitui a
carga elétrica de cada partícula?
Exercício 2:
Duas partículas eletrizadas com cargas elétricas Q1
e Q2, separadas pela distância d, atraem-se com
uma força eletrostática de intensidade F. O meio é o
vácuo. Determine em função de F a intensidade da
força eletrostática de interação entre as
partículas, nos casos:
a) Mantêm-se os valores de Q1 e Q2 e dobra-se a
distância entre as partículas.
b) Mantêm-se os valores de Q1 e Q2 e triplica-se a
distância entre as partículas.
c) Mantém-se a distância d e duplicam-se os valores
das cargas elétricas das partículas.
d) Duplicam-se os valores das cargas elétricas das
partículas e a distância d entre elas.
Exercício 3:
Considere três partículas igualmente eletrizadas,
cada uma com carga elétrica Q e fixas nos pontos A,
B e C. Entre A e B a força eletrostática de repulsão
tem intensidade 8,0.10-2 N. Qual é a intensidade da
força eletrostática resultante das ações de A e C
sobre B?
Exercício 4:
Duas pequenas esferas metálicas idênticas estão
eletrizadas com cargas elétricas +Q e – 3Q.
Situadas a uma distância d, as esferas atraem-se
com uma força eletrostática de intensidade F =
9,0.10-2 N. As esferas são colocadas em contato
e depois de alguns instantes são recolocadas em
suas posições originais. Qual é a nova
intensidade da força de interação eletrostática
entre as esferas. Esta nova força é de atração ou
de repulsão?
Exercício 5:
Uma pequena esfera A, eletrizada com carga
elétrica Q = 10-8 C, está fixa num ponto O. Outra
pequena esfera eletrizada, B, com mesma carga
elétrica e de massa 1 mg é colocada na vertical
que passa pelo ponto O e acima deste ponto.
Observa-se que B fica em equilíbrio. Determine a
distância entre A e B.

Dados: k0 = 9.109 N.m2/C2; g = 10 m/s2
x
A força exercida por uma carga sobre outra foi
estudada por Coulomb usando uma balança de
torção inventada por ele. Na experiência de
Coulomb, as esferas carregadas são muito menores
que à distância entre elas, podendo assim tratar as
cargas como pontos carregados ou cargas pontuais.
Coulomb conseguia carregar e descarregar as cargas
com igual proporção.
Este excesso de energia faz com que os elétrons que se
      encontram no exterior do átomo abandonem sua órbita.
Quando um átomo perde ou ganha elétrons passa a ser chamado
de íons. Dizemos que ele se torna um íons positivo quando perde
 elétrons e se, ao contrário, ele ganhar elétrons, ficará carregado
      negativamente e passará a ser chamado íons negativo.
 Alguns elétrons de certos átomos metálicos estão relativamente
          livres para transportar-se de um átomo a outro.
  Estes elétrons livres são quem constituem o fluxo de corrente
                  elétrica nos condutores elétricos.
Condutores e Isolantes
Um bom condutor é aquele que oferece a menor resistência para
                        o fluxo da corrente.
A energia elétrica é transmitida através dos condutores por meio
do movimento dos elétrons livres que passam de átomo a átomo
                        dentro do condutor.
O cobre é considerado um bom condutor pois possui uma grande
                   quantidade de elétrons livres.
  Cada elétron se move a uma pequena distância até o átomo
              vizinho retirando-se fora de sua órbita.
 O corpo humano é um bom condutor de elétrons, uma vez que
 apresenta elevada porcentagem de água que conduz os íons,
                     principalmente Na+ e Cl-.
Os maus condutores, ou isolantes, são os corpos que necessitam
    de elétrons porque tem muito poucos elétrons livres. São
    exemplos de isolantes a madeira seca, a mica e o vidro.
Em eletricidade são utilizados os bons condutores na construção
de cabos e fios metálicos e os maus condutores são empregados
                           como isolantes.
Campos Elétricos
 O espaço entre os corpos carregados eletricamente e o que os
   rodeia e no qual se faz sentir a influencia dessas cargas se
 denomina campo elétrico de forças ou campo eletromagnético.
       O campo elétrico não necessita de meios de união
             mecânicos ou físicos com os corpos.
    Pode estar presente no ar, vidro, papel, sendo que em
qualquer tipo de material os campos de força de projetam em
 todas direções no espaço. Partindo-se do ponto de origem,
  estes campos de força diminuem à medida que a distância
                     deste ponto aumenta.
  Quando conectamos o polo negativo da fonte geradora ao
     local da aplicação observamos que os elétrons livres
       começam a mover-se em direção ao polo positivo.
 Este fluxo de elétrons que é denominado corrente elétrica e
 que flui por um condutor pode ser medido em ampère que é
                  representado pelo símbolo I.
A ciência da eletricidade e do magnetismo só
começou a desenvolver-se, de fato, há uns trezentos
 anos. Antes disso, apenas a bússola, um aparelho
 magnético, teve importância na história humana. A
pesquisa cientifica da eletricidade e do magnetismo
      produziu a Segunda Revolução Industrial: a
industria, até então tocada a carvão e vapor, passou
   a funcionar com aço, eletricidade e magnetismo.
A energia elétrica demonstrou-se segura de manejar,
  limpa, barata quando extraída das quedas d'água,
  utilizável em motores, na produção de calor e luz,
  nas telecomunizações e na criação de milhões de
   dispositivos eletromagnéticos - das campainhas
        caseiras até os computadores e robôs.
Diferença de Potencial
Graças à força do seu campo eletrostático, uma carga pode realizar trabalho ao
deslogar outra carga por atração ou repulsão. Essa capacidade de realizar
trabalho é chamada potencial. Quando uma carga for diferente da outra,
haverá entre elas uma diferença de potencial(E).
A soma das diferenças de potencial de todas as cargas de um campo
eletrostático é conhecida como força eletromotriz.
A diferença de potencial (ou tensão) tem como unidade fundamental o volt(V).
Corrente
Corrente (I) é simplesmente o fluxo de elétrons. Essa crrente é produzida pelo
deslocamento de elétrons através de uma ddp em um condutor. A unidade
fundamental de corrente é o ampère (A). 1 A é o deslocamento de 1 C através de
um ponto qualquer de um condutor durante 1 s.
I=Q/t
O fluxo real de elétrons é do potencial negativo para o positivo. No entanto, é
convenção representar a corrente como indo do positivo para o negativo.
Correntes e Tensões Contínuas e Alternadas
A corrente contínua (CC ou DC) é aquela que passa através de um condutor ou
de um circuito num só sentido. Isso se deve ao fato de suas fontes de tensão
(pilhas, baterias,...) manterem a mesma polaridade de tensão de saída.
Uma fonte de tensão alternada alterna a polaridade constantemente com o
tempo. Conseqüentemente a corrente também muda de sentido periódicamente.
A linha de tensão usada na aioria das residências é de tensão alternada.
Carga Elétrica
Um corpo tem carga negativa se nele há um
excesso de elétrons e positiva se há falta de
elétrons em relação ao número de prótons.
A quantidade de carga elétrica de um corpo
é determinada pela diferença entre o número
de prótons e o número de elétrons que um
corpo contém. O símbolo da carga elétrica de
um corpo é Q, expresso pela unidade
coulomb (C). A carga de um Coulomb
negativo significa que o corpo contém uma
carga de 6,25 x 1018 mais elétrons do que
prótons.
Resistência Elétrica
Resistência é a oposição à passagem de corrente elétrica. É medida em ohms (W). Quanto maior a resistência,
menor é a corrente que passa.
Os resistores são elementos que apresentam resistência conhecida bem definida. Podem ter uma resistência fixa
ou variável.
Símbolos em eletrônica e eletricidade

Abaixo estão alguns símbolos de componentens elétricos e eletrônicos:

Lei de Ohm

Um circuito elétrico consta de, na prática, pelo menos quatro partes: fonte de fem (força eletromotriz),
condutores, carga e intrumentos de controle. Como no circuito abaixo:

A lei de OHM diz respeito à relação entre corrente, tensão e resistência:

I=V/R

Onde:

I é a corrente em ampères

V é a tensão em volts

R é a resistência em ohms

Abaixo, vemos como fica o circuito quando fechamos a chave:
A tensão sobre o resistor de 1kW (ou 1000W) é
de 12V (conforme é mostrado pelo voltímetro).
De acordo com a lei de OHM, a corrente deve ser
12/1000 = 0.012A ou 12mA. De fato, é essa a
corrente indicada pelo amperímetro.
Potência

A potência elétrica numa parte de um circuito é igual à tensão dessa parte multiplicada pela corrente que
passa por ela:

P=VI
Combinando essa equação com I=V/R, temos: P=RI2 e V2/R.
Associações de Resistores
Os resistores podem se associar em paralelo ou em série. (Na verdade existem outras formas de associação,
mas elas são um pouco mais complicadas e serão vistas futuramente)
Associação Série

Na associação série, dois resistores consecutivos têm um ponto em comum. A resistência equivalente é a
soma das resistências individuais. Ou seja:

Req = R1 + R2 + R3 + ...

Exemplificando:

Calcule a resistência equivalente no esquema abaixo:

Req = 10kW + 1MW + 470W

Req = 10000W + 1000000W + 470W

Req = 1010470W

-=-=-=-

Associação Paralelo
Dois resistores estão em paralelo se há dois pontos em comum entre eles. Neste caso, a fórmula para a
resistência equivalente é: 1/Req = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ...
A eletrização pode ocorrer através de três processos:

1 - Eletrização por atrito.

2 - Eletrização por contato.

3 - Eletrização por indução.

Um ótimo exemplo que envolve os conhecimentos de eletrização, condutores e
isolantes é o que ocorre com os carros de transporte de combustível. Durante as
viagens estes carros podem ficar eletrizados eletricamente por conseqüência do
atrito com o ar. A carga elétrica adquirida pelo caminhão não escoa para a terra
porque os pneus são bons isolantes elétricos. Logo, a quantidade de carga elétrica vai
sendo acumulada na carroceria do caminhão, até o momento que é descarregada em
alguém, que ocasionalmente, entrou em contato ou, até mesmo, provocando faíscas
ao se aproximar algum condutor. Essas faíscas podem provocar grandes explosões se
houver a proximidade do combustível.

Para evitar acidentes utiliza-se uma corrente de metal que liga o caminhão e a
terra, assim, as cargas elétricas podem escoar para a terra deixando o caminhão
descarregado.
Ou seja: a soma algébrica das subidas e quedas de tensão é igual a zero (SV). Então,
se temos o seguinte circuito:
podemos dizer que VA = VR1 + VR2 + VR3

Lei de Kirchhoff para Correntes:
A soma das correntes que entram num nó (junção) é igual à soma das correntes que
saem desse nó.

I1+I2= I3+I4+I5 As leis de Kirchhoff serão úteis na resolução de diversos problemas.Na
próxima atualização, farei uma série de exercícios sobre todos os conceitos que
expliquei até aqui.
Capacitor
O capacitor é constituído por duas placas condutoras paralelas, separadas por um
diélétrico. Quando se aplica uma ddp nos seus dois terminais, começa a haver um
movimento de cargas para as placas paralelas. A capacitância de um capacitor é a
razão entre a carga acumulada e a tensão aplicada.
C = Q/V
Deve-se também ter em mente que a capacitância é maior quanto amior for a área das
placas paralelas, e quanto menor for a distância entre elas. Desta forma:
A (8,85 x 10-12 ) C= ---------------------- k d
Onde: C = capacitância A = área da placa d = distância entre as placas k = constante
dielétrica do material isolante
Vamos agora estudar o comportamento do capacitor quando nele aplicamos uma
tensão DC.
Quando isto acontece, a tensão no capacitor varia
segundo a fórmula:
Vc=VT(1-e-t/RC)

Isso gera o seguinte gráfico Vc X t

Isto acontece porque a medida que mais cargas vão se
acumulando no capacitor, maior é a oposição do
capacitor à corrente (ele funciona como uma bateria).
Note que no exemplo abaixo ligamos um resistor em
série com o capacitor. Ele serve para limitar a corrente
inicial (quando o capacitor funciona como um curto). O
tempo de carga do capacitor é 5t, onde t = RC
(resistência vezes capacitância).
No exemplo abaixo, o tempo de carga é: Tc= 5 x 1000 x 10-6 = 5ms
-=-=-=-
Se aplicamos no capacitor uma tensão alternada, ele vai oferecer uma "oposição à corrente" (na verdade é oposição à variação de
tensão) chamada reatância capacitiva (Xc).
Xc=1/2pfC
A oposição total de um circuito à corrente chama-se impedância (Z). Num circuito composto de uma resistência em série com uma
capacitância:
Z = (R22+Xc2) 1/2
ou
Z = Ö R22+XC2
Podemos imaginar a impedância como a soma vetorial de resistência e reatância. O ângulo da impedância com a abscissa é o
atraso da tensão em relação à corrente.
Aplicações:
Se temos um circuito RC série, a medida que aumentarmor a freqüência, a tensão no capacitor diminuirá e a tensão no resistor
aumentará. Podemos então fazer filtros, dos quais só passarão freqüências acima de uma freqüência estabelecida ou abaixo dela.
Estes são os filtros passa alta e passa baixa.
Freqüência de corte: é a freqüência onde XC=R.
Quando temos uma fonte CA de várias freqüencias, um resistor e um capacitor em série, em freqüências mais baixas XC é maior,
desta forma, a tensão no capacitor é bem maior que no resistor. A partir da freqüência de corte, a tensão no resistor torna-se maior.
Dessa forma, a tensão no capacitor é alta em freqüências mais baixas que a freqüência de corte. Quando a freqüência é maior que
a freqüência de corte, é o resistor que terá alta tensão.
Filtro passa baixa:
  Vsaída=It XC

Filtro passa alta

Vsaída=It R
Logicamente, se colocarmos um filtro passa alta na saída de um passa baixa, teremos um passa banda. Fonte: www.angelfire.com
Com essa invenção, obteve-se pela primeira vez uma fonte de corrente elétrica estável. Por
isso, as investigações sobre a corrente elétrica aumentaram cada vez mais.
Depois de um tempo, são feitas as experiências de decomposição da água. Em 1802, Humphry
Davy separa eletronicamente o sódio e potássio.
Mesmo com a fama das pilhas de Volta, foram criadas pilhas mais eficientes. John Frederic
Daniell inventou-as em 1836 na mesma época das pilhas de Georges Leclanché e a bateria
recarregável de Raymond-Louis-Gaston Planté.
O físico Hans Christian Örsted observa que um fio de corrente elétrica age sobre a agulha de
uma bússola. Com isso, percebe-se que há uma ligação entre magnetismo e eletricidade.
Em 1831, Michael Faraday descobre que a variação na intensidade da corrente elétrica que
percorre um circuito fechado induz uma corrente em uma bobina próxima. Uma corrente
induzida também é observada ao se introduzir um ímã nessa bobina. Essa indução magnética
teve uma imediata aplicação na geração de correntes elétricas. Uma bobina próxima a um ima
que gira é um exemplo de um gerador de corrente elétrica alternada.
Os geradores foram se aperfeiçoando até se tornarem as principais fontes de suprimento de
eletricidade empregada principalmente na iluminação.
Em 1875 é instalado um gerador em Gare du Nord, Paris, para ligar as lâmpadas de arco da
estação. Foram feitas maquinas a vapor para movimentar os geradores, e estimulando a
invenção de turbinas a vapor e turbinas para utilização de energia hidrelétrica. A primeira
hidrelétrica foi instalada em 1886 junto as cataratas do Niágara.
Para ocorrer a distribuição de energia, foram criados inicialmente condutores de ferro, depois
os de cobre e finalmente, em 1850, já se fabricavam os fios cobertos por uma camada isolante
de guta-percha vulcanizada, ou uma camada de pano.
A Publicação do tratado sobre eletricidade e magnetismo, de James Clerk Maxwell, em
1873, representa um enorme avanço no estudo do eletromagnetismo. A luz passa a ser
estendida como onda eletromagnética, uma onde que consiste de campos elétricos e
magnéticos perpendiculares à direção de sua propagação.
Heinrich Hertz, em suas experiências realizadas a partir de 1885, estuda as propriedades das
onde eletromagnéticas geradas por uma bobina de indução; nessas experiências observa que
se refletidas, refratadas e polarizada, do mesmo modo que a luz. Com o trabalho de Hertz fica
demostrado que as ondas de radio e as de luz são ambas ondas eletromagnéticas, desse modo
confirmando as teorias de Maxwell; as ondas de radio e as ondas luminosas diferem apenas na
sua freqüência.
Hertz não explorou as possibilidades práticas abertas por suas experiências; mais de dez anos
se passa, até Guglielmo Marconi utilizar as ondas de radio no seu telegrafo sem fio. A primeira
mensagem de radio é transmitida através do Atlântico em 1901. Todas essas experiências
vieram abrir novos caminhos para a progressiva utilização dos fenômenos elétrico sem
praticamente todas as atividades do homem.
Fonte: www.mundociencia.com.br
Primeiras noções. Nas civilizações antigas já eram conhecidas as propriedades elétricas de
alguns materiais. A palavra eletricidade deriva do vocábulo grego elektron (âmbar), como
conseqüência da propriedade que tem essa substância de atrair partículas de pó ao ser atritada
com fibras de lã.
O cientista inglês William Gilbert, primeiro a estudar sistematicamente a eletricidade e o
magnetismo, verificou que outros materiais, além do âmbar, adquiriam, quando atritados, a
propriedade de atrair outros corpos, e chamou a força observada de elétrica. Atribuiu essa
eletrificação à existência de um "fluido" que, depois de removido de um corpo por fricção,
deixava uma "emanação". Embora a linguagem utilizada seja curiosa, as noções de Gilbert se
aproximam dos conceitos modernos, desde que a palavra fluido seja substituída por "carga", e
emanação por "campo elétrico".
No século XVIII, o francês Charles François de Cisternay Du Fay comprovou a existência de dois
tipos de força elétrica: uma de atração, já conhecida, e outra de repulsão. Suas observações
foram depois organizadas por Benjamin Franklin, que atribuiu sinais - positivo e negativo - para
distinguir os dois tipos de carga. Nessa época, já haviam sido reconhecidas duas classes de
materiais: isolantes e condutores. Foi Benjamin Franklin quem demonstrou, pela primeira vez,
que o relâmpago é um fenômeno elétrico, com sua famosa experiência com uma pipa
(papagaio). Ao empinar a pipa num dia de tempestade, conseguiu obter efeitos elétricos
através da linha e percebeu, então, que o relâmpago resultava do desequilíbrio elétrico entre a
nuvem e o solo. A partir dessa experiência, Franklin produziu o primeiro pára-raios.
No final do século XVIII, importantes descobrimentos no estudo das cargas estacionárias foram
conseguidos com os trabalhos de Joseph Priestley, Lord Henry Cavendish, Charles-Augustin de
Coulomb e Siméon-Denis Poisson. Os caminhos estavam abertos e em poucos anos os avanços
dessa ciência foram espetaculares. Em 1800, o conde Alessandro Volta inventou a pilha elétrica,
ou bateria, logo transformada por outros pesquisadores em fonte de corrente elétrica de
aplicação prática. Em 1820, André-Marie Ampère demonstrou as relações entre correntes
paralelas e, em 1831, Michael Faraday fez descobertas que levaram ao desenvolvimento do
dínamo, do motor elétrico e do transformador.
As pesquisas sobre o poder dos materiais de conduzir energia estática, iniciadas por Cavendish
em 1775, foram aprofundadas na Alemanha pelo físico Georg Simon Ohm. Publicada em 1827, a
lei de Ohm até hoje orienta o desenho de projetos elétricos. James Clerk Maxwell encerrou um
ciclo da história da eletricidade ao formular as equações que unificam a descrição dos
comportamentos elétrico e magnético da matéria.
O aproveitamento dos novos conhecimentos na indústria e na vida cotidiana se iniciou no fim
do século XIX. Em 1873, o cientista belga Zénobe Gramme demonstrou que a eletricidade pode
ser transmitida de um ponto a outro através de cabos condutores aéreos. Em 1879, o
americano Thomas Edison inventou a lâmpada incandescente e, dois anos depois, construiu, na
cidade de Nova York, a primeira central de energia elétrica com sistema de distribuição. A
eletricidade já tinha aplicação, então, no campo das comunicações, com o telégrafo e o
telefone elétricos e, pouco a pouco, o saber teórico acumulado foi introduzido nas fábricas e
residências.
O descobrimento do elétron por Joseph John Thomson na década de 1890 pode ser
considerado o marco da passagem da ciência da eletricidade para a da eletrônica, que
proporcionou um avanço tecnológico ainda mais acelerado. Natureza elétrica da matéria.
Segundo a visão atomista do universo, todos os corpos são constituídos por partículas
elementares que formam átomos. Estes, por sua vez, se enlaçam entre si para dar lugar às
moléculas de cada substância. As partículas elementares são o próton e o nêutron, contidos no
núcleo, e o elétron, que gira ao seu redor e descreve trajetórias conhecidas como órbitas.
A carga total do átomo é nula, ou seja, as cargas positiva e negativa se compensam porque o
átomo possui o mesmo número de prótons e elétrons - partículas com a mesma carga, mas de
sinais contrários. Os nêutrons não possuem carga elétrica. Quando um elétron consegue vencer
a força de atração do núcleo, abandona o átomo, que fica, então, carregado positivamente.
Livre, o elétron circula pelo material ou entra na configuração de outro átomo, o qual adquire
uma carga global negativa. Os átomos que apresentam esse desequilíbrio de carga se
denominam íons e se encontram em manifestações elétricas da matéria, como a eletrólise, que
é a decomposição das substâncias por ação da corrente elétrica. A maior parte dos efeitos de
condução elétrica, porém, se deve à circulação de elétrons livres no interior dos corpos. Os
prótons dificilmente vencem as forças de coesão nucleares e, por isso, raras vezes provocam
fenômenos de natureza elétrica fora dos átomos.
De maneira geral, diante da energia elétrica, as substâncias se comportam como condutoras ou
isolantes, conforme transmitam ou não essa energia. Os corpos condutores se constituem de
átomos que perdem com facilidade seus elétrons externos, enquanto as substâncias isolantes
possuem estruturas atômicas mais fixas, o que impede que as correntes elétricas as utilizem
como veículos de transmissão.
Os metais sólidos constituem o mais claro exemplo de materiais condutores. Os elétrons livres
dos condutores metálicos se movem através dos interstícios das redes cristalinas e
assemelham-se a uma nuvem. Se o metal se encontra isolado e carregado eletricamente, seus
elétrons se distribuem de maneira uniforme sobre a superfície, de forma que os efeitos
elétricos se anulam no interior do sólido. Um material condutor se descarrega imediatamente
ao ser colocado em contato com a terra.
A eletrização de certos materiais, como o âmbar ou o vidro, se deve a sua capacidade isolante
pois, com o atrito, perdem elétrons que não são facilmente substituíveis por aqueles que
provêm de outros átomos. Por isso, esses materiais conservam a eletrização por um período de
tempo tão mais longo quanto menor for sua capacidade de ceder elétrons. Eletrostática. A
parte da eletricidade que estuda o comportamento de cargas elétricas estáticas no espaço é
conhecida pelo nome de eletrostática. Ela desenvolveu-se precocemente dentro da história da
ciência e se baseia na observação das forças de atração ou repulsão que aparecem entre as
substâncias com carga elétrica.
Estudos quantitativos de eletrostática foram feitos separadamente por Coulomb e Cavendish.
A chamada lei de Coulomb estabelece que as forças de atração ou repulsão entre partículas
carregadas são diretamente proporcionais às quantidades de carga dessas partículas e
inversamente proporcionais ao quadrado da distância que as separa. Determinada de forma
empírica, essa lei só é válida para cargas pontuais em repouso. Sua expressão matemática é: Q
e Q' indicam a grandeza das cargas, r é a distância entre elas e k é a constante de
proporcionalidade ou constante dielétrica, cujo valor depende do meio em que se acham
imersas as partículas elétricas. A direção das forças é paralela à linha que une as cargas elétricas
em questão.
O sentido depende da natureza das cargas: se forem de sinais contrários, se atraem; se os sinais
forem iguais, se repelem. A unidade de carga da lei de Coulomb recebe a denominação de
coulomb no sistema internacional. A força se expressa em newtons e a distância, em metros.
Campo elétrico. Com o desenvolvimento da eletricidade como ciência, a física moderna
abandonou o conceito newtoniano de força como causa dos fenômenos e introduziu a noção
de campo. A liberação das partículas passou a ser associada às diferenças de níveis energéticos
e não à ação direta de forças.
Define-se campo elétrico como uma alteração introduzida no espaço pela presença de um
corpo com carga elétrica, de modo que qualquer outra carga de prova localizada ao redor
indicará sua presença. Por meio de curvas imaginárias, conhecidas pelo nome de linhas de
campo, visualiza-se a direção da força gerada pelo corpo carregado. As características do
campo elétrico são determinadas pela distribuição de energias ao longo do espaço afetado. Se
a carga de origem do campo for positiva, uma carga negativa introduzida nele se moverá,
espontaneamente, pela aparição de uma atração eletrostática. Pode-se imaginar o campo
como um armazém de energia causadora de possíveis movimentos. É usual medir essa energia
por referência à unidade de carga, com o que se chega à definição de potencial elétrico, cuja
magnitude aumenta em relação direta com a quantidade da carga geradora e inversa com a
distância dessa mesma carga. A unidade de potencial elétrico é o volt, equivalente a um
coulomb por metro. A diferença de potenciais elétricos entre pontos situados a diferentes
distâncias da fonte do campo origina forças de atração ou repulsão orientadas em direções
radiais dessa mesma fonte.
A intensidade do campo elétrico se define como a força que esse campo exerce sobre uma
carga contida nele. Dessa forma, se a carga de origem for positiva, as linhas de força vão repelir
a carga de prova, e ocorrerá o contrário se a carga de origem for negativa.
Diz-se, portanto, que as cargas positivas são geradoras de campos magnéticos e as
negativas, de sistemas de absorção ou sumidouros. Dielétricos. As substâncias dielétricas (que
isolam eletricidade) se distinguem das condutoras por não possuírem cargas livres que possam
mover-se através do material, ao serem submetidas a um campo elétrico. Nos
dielétricos, todos os elétrons estão ligados e por isso o único movimento possível é um leve
deslocamento das cargas positivas e negativas em direções opostas, geralmente pequeno em
comparação com as distâncias atômicas.
Esse deslocamento, chamado polarização elétrica, atinge valores importantes em substâncias
cujas moléculas já possuam um ligeiro desequilíbrio na distribuição das cargas. Nesse caso, se
produz ainda uma orientação dessas moléculas no sentido do campo elétrico externo e se
constituem pequenos dipolos elétricos que criam um campo característico. O campo é dito
fechado quando suas linhas partem do pólo positivo e chegam ao negativo.
O campo elétrico no interior das substâncias dielétricas contém uma parte, fornecida pelo
próprio dielétrico em forma de polarização induzida e de reorientação de suas moléculas, que
modifica o campo exterior a que está submetido. O estudo dos dielétricos adquire grande
relevância na construção de dispositivos armazenadores de energia elétrica, também
conhecidos como condensadores ou capacitores, os quais constam basicamente de duas placas
condutoras com potencial elétrico distinto, entre as quais se intercala a substância dielétrica.
Cria-se um campo elétrico entre as placas, incrementado pela polarização do dielétrico que
armazena energia. A capacidade de armazenamento de um condensador se avalia mediante
um coeficiente - conhecido como capacitância - que depende de suas características físicas e
geométricas. Essa grandeza tem dimensões de carga por potencial elétrico e se mede
comumente em faradays (coulombs por volts).
Circuitos elétricos e forças eletromotrizes.
Do estudo da eletrólise - intercâmbio eletrônico e energético entre substâncias químicas
normalmente dissolvidas - surgiram as primeiras pilhas ou geradores de corrente, cuja
aplicação em circuitos forneceu dados fundamentais sobre as propriedades elétricas e
magnéticas da matéria. Uma carga introduzida num campo elétrico recebe energia dele e se vê
impelida a seguir a direção das linhas do campo. O movimento da carga é provocado físico
segundo o qual todo corpo alcança o equilíbrio em seu estado de energia mínima. Portanto, a
carga tende a perder a energia adquirida, ao movimentar-se para áreas menos energéticas.
Em termos elétricos, o movimento das cargas é provocado por diferenças de potencial elétrico
no espaço, e as partículas carregadas se dirigem de zonas de maior para as de menor potencial.
Nessa propriedade se fundamentam as pilhas e, em geral, todos os geradores de corrente, que
consistem em duas placas condutoras com potenciais diferentes. A ligação dessas duas placas,
chamadas eletrodos, por um fio, produz uma transferência de carga, isto é, uma corrente
elétrica, ao longo do circuito. A grandeza que define uma corrente elétrica é sua intensidade,
que é a quantidade de cargas que circulam através de uma seção do filamento condutor numa
unidade de tempo. A unidade de intensidade da corrente é o ampère (coulomb por segundo).
Muitos físicos, entre eles Gay-Lussac e Faraday, pesquisaram as relações existentes entre a
tensão e a corrente elétricas. Georg Simon Ohm estudou as correntes elétricas em circuitos
fechados e concluiu que as intensidades resultantes são diretamente proporcionais à diferença
de potencial fornecida pelo gerador. A constante de proporcionalidade, denominada resistência
elétrica do material e medida em ohms (volts por ampères), depende das características físicas
e geométricas do condutor. Nesse contexto se dispõem de diferentes recursos que permitem a
regulagem e controle das grandezas elétricas.
Assim, por exemplo, a ponte de Wheatstone se emprega para determinar o valor de uma
resistência não conhecida e as redes elétricas constituem circuitos múltiplos formados por
elementos geradores e condutores de resistências distintas.
Efeitos térmicos da eletricidade. A passagem de cargas elétricas a grande velocidade através de
condutores origina uma perda parcial de energia em função do atrito. Essa energia se
desprende em forma de calor e, por isso, um condutor sofre aumento de temperatura quando a
corrente elétrica circula através dele.
James Joule calculou as perdas de uma corrente num circuito, provocadas pelo atrito. Nesse
fenômeno, denominado efeito Joule, se fundamentam algumas aplicações interessantes da
eletricidade, como as resistências das estufas. O efeito também ocorre no filamento
incandescente - fio muito fino de tungstênio ou material similar que emite luz quando aumenta
a temperatura - utilizado nas primeiras lâmpadas de Edison e nas atuais lâmpadas elétricas.
Deve-se ao efeito Joule a baixa rentabilidade industrial do sistema de correntes contínuas, em
função das elevadas perdas que se verificam. Esse problema foi solucionado com a criação de
geradores de corrente alternada, nos quais a intensidade elétrica varia com o tempo.
Aplicações. A principal vantagem oferecida por uma rede elétrica é a facilidade de transporte
de energia a baixo custo. Diversas formas de energia, tais como a hidráulica e a nuclear, se
transformam em elétricas mediante eletroímãs de orientação variável que produzem correntes
alternadas. Essas correntes são conduzidas com o auxílio de cabos de alta tensão, com milhares
de volts de potência.
Normalmente, a eletricidade é utilizada como fonte de energia em diversos tipos de motores
com múltiplos usos, cuja enumeração seria interminável: eletrodomésticos, calefação,
refrigeração de ar, televisão, rádio etc. Nos centros de telecomunicação, a corrente elétrica
funciona como suporte energético codificado que viaja por linhas de condução para ser
decifrado por aparelhos de telefonia, equipamentos de informática etc.
Energia elétrica. Junto com as energias mecânica, química e térmica, a eletricidade compõe o
conjunto de modalidades energéticas de uso habitual. De fato, como conseqüência de sua
capacidade de ser transformada de forma direta em qualquer outra energia, sua facilidade de
transporte e grande alcance através das linhas de alta tensão, a energia elétrica se converteu
na fonte energética mais utilizada no século XX.
Ainda que a pesquisa de fontes de eletricidade tenha se voltado para campos pouco
conhecidos, como o aproveitamento do movimento e da energia dos mares, as formas mais
generalizadas são a hidrelétrica, obtida pela transformação mecânica da força de quedas
d'água, e a térmica, constituída por centrais geradoras de energia alimentadas por
combustíveis minerais sólidos e líquidos.
Desde que se passou a utilizar eletricidade como fonte energética, sua produção experimentou
um crescimento vertiginoso. A importância dessa forma de energia se pode provar pelo fato de,
modernamente, os países mais industrializados duplicarem o consumo de energia elétrica a
cada dez anos. Entre os países de maior produção e consumo em todo o mundo estão os
Estados Unidos, a Rússia, o Reino Unido e a Alemanha. Também ostentam consideráveis
índices de produção os países que dispõem de importantes recursos hídricos, como o Canadá e
a Noruega. Circuitos elétricos e eletrônicos; Eletromagnetismo; Eletrônica; Eletrotécnica;
Energia; Física
A eletricidade é um fenômeno físico originado por cargas elétricas estáticas ou em
movimento e por sua interação. Quando uma carga se encontra em repouso, produz
forças sobre outras situadas à sua volta. Se a carga se desloca, produz também forças
magnéticas. Há dois tipos de cargas elétricas, chamadas positivas e negativas. As
cargas de nome igual se repelem e as de nome distinto se atraem. A eletricidade está
presente em algumas partículas sub-atômicas. A partícula mais leve que leva carga
elétrica é o elétron, que transporta uma unidade de carga (cargas elétricas de valor
menor são tidas como existentes em quarks). Os átomos em circunstâncias normais
contêm elétrons, e freqüentemente os que estão mais afastados do núcleo se
desprendem com muita facilidade. Em algumas substâncias, como os
metais, proliferam-se os elétrons livres. Desta maneira, um corpo fica carregado
eletricamente graças à reordenação dos elétrons. Um átomo normal tem quantidades
iguais de carga elétrica positiva e negativa, portanto é eletricamente neutro. A
quantidade de carga elétrica transportada por todos os elétrons do átomo, que por
convenção são negativas, está equilibrada pela carga positiva localizada no núcleo. Se
um corpo contém um excesso de elétrons ficará carregado negativamente. Ao
contrário, com a ausência de elétrons, um corpo fica carregado positivamente, devido
ao facto de que há mais cargas elétricas positivas no núcleo.
História

Corrente elétrica
Chama-se corrente elétrica o fluxo ordenado de elétrons em uma determinada secção. A corrente contínua tem um fluxo constante,
enquanto a corrente alternada tem um fluxo de média zero, ainda que não tenha valor nulo todo o tempo. Esta definição de corrente
alternada implica que o fluxo de elétrons muda de direção continuamente. O fluxo de cargas elétricas pode gerar-se em um
condutor, mas não existe nos isolantes. Alguns dispositivos elétricos que usam estas características elétricas nos materiais se
denominam dispositivos eletrônicos. A Lei de Ohm descreve a relação entre a intensidade e a tensão em uma corrente eléctrica: a
diferença de potencial elétrico é diretamente proporcional à intensidade de corrente e à resistência elétrica. Isso é descrito pela
seguinte fórmula:
V = R*I

Onde:

V = Diferença de potencial elétrico I = Corrente elétrica R = Resistencia
A quantidade de corrente em uma seção dada de um condutor se define como a carga elétrica que a atravessa em uma unidade de
tempo.
I=Q/T
Fonte: p://pt.wikipedia.orghtt
ELETRICIDADE
A electricidade dá força dinâmica a muitas coisas que utilizamos. Alguns objectos como o comando da televisão ou os "GameBoys"
usam a electricidade armazenada nas baterias como energia química. Outros usam a electricidade contida nas tomadas por meio da
uma ficha eléctrica.
A energia que existe nas tomadas das nossas casas vem de outro sítio. Ela chega-nos através de fios eléctricos.
Mas como é que a energia eléctrica vem por um fio sólido? E um fio não é como uma mangueira por onde corre a água?
Vamos tentar responder a estas perguntas.
Qualquer material é composto por átomos, cada átomo contém pequenas partículas sendo uma delas o electrão. Estes electrões
giram à volta do centro, ou do núcleo do átomo tal como a lua gira à volta do sol.

O núcleo é constituído por neutrões e protões. Os electrões têm carga negativa, os protões têm carga positiva e os neutrões são
electricamente neutros, ou seja, a sua carga não é nem positiva nem negativa.
Em alguns tipos de átomos os electrões são pouco ligados ao núcleo podendo facilmente saltar para outro átomo. Quando estes
electrões de movem de átomo em átomo cria-se uma corrente eléctrica.
Isto é o que acontece num fio. A deslocação dos electrões ao longo do fio criam a corrente eléctrica (consulta a figura).
Há materiais que conduzem melhor a electricidade que outros, o que é medido através
da sua resistência. Quanto menor a resistência do fio melhor é a condução eléctrica,
pois significa que os electrões estão menos ligados ao seu núcleo. A resistência dos fios
depende da sua grossura, comprimento e composição. O cobre é dos metais com
menor resistência eléctrica e, por isso, é usado regularmente como condutor eléctrico.
Os fios eléctricos que passam pelas paredes de tua casa chegando ás lâmpadas e
tomadas são quase sempre de cobre.
A força eléctrica que desloca o electrão é medida em volts. Em Portugal usam-se 220
volts de energia eléctrica para todas as aplicações eléctricas. Na América usam-se 110
volts para aplicações regulares e 220 volts para grandes aplicações.
As baterias contêm energia química armazenada. Quando os químicos reagem entre si
produzem uma carga eléctrica. Esta carga transforma-se em energia eléctrica quando
ligados a um circuito.

Dentro deste circuito podemos ter uma lâmpada e um botão para ligar/desligar. A
lâmpada transforma a energia eléctrica em luz e calor. Através de uma bateria também
podemos criar calor. Quando existe corrente eléctrica, a resistência causa fricção e a
fricção causa calor, quanto maior a resistência mais quente se torna. Por exemplo, um
secador contém um pequeno rolo de fios com grande resistência que quando ligado
gera calor, secando assim o teu cabelo.
Tenta a seguinte experiência: esfrega um balão numa camisola de lã ou no teu cabelo.
Depois encosta-o à parede, se o largares ele permanece lá (como se estivesse colado).
Agora esfrega dois balões um no outro, segura-os pelas pontas e junta-os. Vais verificar
que eles se repelem. Ao friccionar os dois balões eles adquirem electricidade estática.
Ao esfregar o balão, ele adquirir electrões extra da camisola ou do cabelo ficando
negativamente carregado. A carga negativa do primeiro balão atrai a carga positiva da
parede, assim o balão mantêm-se, por alguns instantes, suspenso na parede. Os dois
balões friccionados adquirem carga negativa. Ora, sabendo que a carga negativa repele
a carga negativa e a positiva repele a positiva, os dois balões de carga negativa
repelem-se, afastando-se naturalmente um do outro.

A electricidade estática também te pode dar choque. Experimente arrastar os pés em
cima de uma carpete, ao tocares num metal qualquer pode sair uma faísca entre ti e o
objecto metálico. Esta reacção acontece porque através da fricção os teus pés
adquirem electrões que se espalham pelo teu corpo. Quando tocas num metal de carga
positiva a electricidade do teu corpo transfere-se para a do metal provocando um
choque.
Outro tipo de electricidade estática é aquela que se vê durante uma trovoada. Nas
nuvens cinzentas concentram-se cristais de água que chocam uns com os outros.
Deste modo, as nuvens ficam tão carregadas que os electrões saltam para o chão ou
para outra outras nuvens, criando uma corrente eléctrica chamada relâmpago.
Revisão da matéria dada
1. A electricidade é a corrente de energia de um sítio para o outro.
2. Todos os átomos têm electrões que rodeiam o seu núcleo. Alguns electrões estão
poucos presos ao seu núcleo e, por isso, movem-se para outro átomo; desta forma
gera-se uma corrente eléctrica.
3. A electricidade corre melhor em alguns objectos do que noutros. O cobre é um bom
condutor eléctrico.
4. A força eléctrica que empurra o electrão é medida em volts.
5. As baterias armazenam energia química. Um circuito eléctrico liga o polo positivo ao
negativo da bateria formando assim uma corrente eléctrica.
6. A electricidade estática não se move. É o tipo de energia que cola um balão à parede
se o friccionares a uma camisola de lã. Os relâmpagos são outra forma de electricidade
estática.
Geradores, Turbinas e Sistemas de Condução eléctrica
Tal como aprendemos no 2º capítulo a electricidade desloca-se nos fios eléctricos até
acender as lâmpadas, televisões, computadores e todos os outros aparelhos
electrónicos. Mas de onde é que vem a electricidade? Sabemos que a energia não
pode ser gerada, mas sim transformada. Nas barragens e outras centrais eléctricas a
energia mecânica é transformada em energia eléctrica.

O processo inicia-se com o aquecimento de água em grandes caldeiras. Nestas,
queimam-se combustíveis para produzir calor e ferve-se a água de forma a transformá-
la em vapor. O vapor é condensado em alta pressão na turbina, que gira a grande
velocidade; o gerador ligado á turbina transforma a energia da rotação mecânica da
turbina em electricidade. Vamos aprofundar melhor este processo.

Em muitas caldeiras, a madeira, o carvão, o petróleo ou o gás natural são queimados
para produzir calor. O interior da caldeira é constituído por uma série de tubos de metal
por onde passa água corrente. A energia calorífica aquece os tubos e a água até ferver.
A água ferve a 100º Celsius ou a 212º Fahrenheit. A turbina contém várias lâminas
semelhantes a uma ventoinha. O vapor da água chega ás lâminas que começam a
girar. O gerador encontra-se ligado á turbina e recebe a sua energia mecânica
transformando-a em energia eléctrica.
O gerador é constituído por um imã gigante situado dentro de um
círculo enrolado com um grande fio. O eixo que liga a turbina ao
gerador está sempre a rodar; ao mesmo tempo que a parte
magnética gira. Quando o fio ou outro condutor eléctrico
atravessa o campo magnético produz-se uma corrente eléctrica.
Um gerador é o contrário de um motor eléctrico. Em vez de usar
a energia eléctrica para por a trabalhar o motor ou leme como
nos brinquedos eléctricos, o eixo da turbina põe a trabalhar o
motor que produz a electricidade.
Depois do vapor passar pela turbina vai para um zona de
arrefecimento e em seguida é canalizada pelos tubos de metal
para novo aquecimento nas caldeiras. Existem centrais eléctricas
que usam energia nuclear para aquecer a água, noutras a água
quente vem naturalmente de reservatórios subterrâneos sem
queimar nenhum combustível. É o que vamos aprender nos
próximos capítulos.
Revisão da matéria dada
1. Os combustíveis são queimados nas caldeiras para ferver a água.
2. O vapor de água faz girar a turbina.
3. O eixo rotativo da turbina liga-se ao gerador emitindo a sua energia
mecânica.
4. Quando um fio ou outro condutor eléctrico passa pelo campo magnético do
gerador, produz-se uma corrente eléctrica.
O campo elétrico uniforme apresenta esta igualdade em suas linhas de força, implicando
 que o campo se mantém igual entre as placas e, por conseqüência, uma carga elétrica
 posicionada entre elas estará sujeita a uma força cuja intensidade e sentido são
 constantes ao longo do campo. Vistos os conceitos, vamos à lei de Coulomb. Como quase
 sempre nestes casos, esta lei leva o nome de seu propositor, o cientista francês Charles
 Coulomb.

 Coulomb descobriu que a força elétrica que atua sobre dois corpos eletricamente
 carregados é diretamente proporcional às suas cargas e inversamente proporcional ao
 quadrado da distância.

 Se você se lembrou da definição de Newton para a força da gravidade acertou em cheio.
 Como dissemos, campos elétricos e gravitacionais são análogos.
Portanto, o enunciado da Lei de Coulomb pode ser escrito assim:


Onde:
F = força (medida em Newtons [N]);
q = carga elétrica (medida em Coulombs [C])
r = distância (medida de metros [m])
k= constante eletrostática (medida em N.m2/C2)
Principio da Eletrostática

A eletrostática é a parte da física que estuda as
propriedades e a ação mútuas das cargas elétricas em
repouso em relação a um sistema inercial de referência.
O principio da ação e repulsão diz que: cargas elétricas de
mesmo sinal se repelem e cargas de sinais contrários se
atraem.
O principio da conservação das cargas elétricas diz: num
sistema eletricamente isolado, a soma algébrica das cargas
positivas e negativas é constante. Considere dois corpos A e
B com cargas Q1 e Q2 respectivamente, admitamos que
houve troca de cargas entre os corpos e os mesmos ficaram
com cargas Q1’ e Q2’ respectivamente. Temos então pelo
principio da conservação das cargas elétricas que: Q1 + Q2
= Q1’ + Q2’ = constante.
Condutores e isolantes
Segurando uma barra de vidro por uma das extremidades e atritando a outra com um
pano de lã, somente a extremidade atritada se eletriza. Isto significa que as cargas
elétricas em excesso localizam-se em determinada região e não se espalha.
Fazendo o mesmo com uma carga metálica, esta não se eletriza.
Repetindo o processo anterior, mas segurando a barra metálica por meio de um
barbante, a barra metálica se eletriza e as cargas em excesso se espalham pela
superfície.
Os materiais, como o vidro, que conservam as cargas nas regiões onde elas surgem
são chamada de isolantes ou dielétricos. Os materiais, nos quais as cargas se
espalham imediatamente , são chamados de condutores. È o caso dos metais, do corpo
humano e do solo. Ao atritarmos a barra metálica, segurando-a diretamente com as
mãos, as cargas elétricas em excesso espalham-se pelo metal, pelo corpo e pela terra
que são condutores. Com isso, a barra metálica não se eletriza devido as suas
dimensões serem reduzidas em relação as dimensões da terra. Deste fato, se ligarmos
um condutor eletrizado à terra, este se descarrega.
Quando um condutor estiver eletrizado positivamente, elétrons sobem da terra para o
condutor, neutralizando seu excesso de cargas positivas. Quando um condutor estiver
eletrizado negativamente, seus elétrons em excesso escoam para a terra.
Chamamos de condutores os corpos onde as partículas
portadoras de carga elétrica conseguem se mover sem
dificuldade, os corpos onde isso não acontece chamamos de
isolantes.

A eletrização é o processo pelo qual um corpo fica
eletrizado. Quando um corpo ganha elétrons dizemos que
ele foi eletrizado negativamente, pois o número de elétrons
no corpo é maior que o número de prótons no mesmo. E
quando um corpo perde elétrons o número de prótons no
corpo é maior que o de elétrons, então, dizemos que o corpo
está positivamente eletrizado.
Quando dizemos que um corpo está “carregado”, isso significa que ele tem um
 desequilíbrio de cargas, apesar de a carga resultante geralmente representar apenas
uma minúscula fração da carga total positiva ou negativa contida no corpo. Existem, no
                    entanto, três formas de se eletrizar um objeto.

                                  Eletrização por atrito
 Ocorre quando atritamos dois corpos de substâncias diferentes (ou não), inicialmente
neutros, e haverá transferência de eletros de um corpo para o outro, de tal forma que um
  corpo fique eletrizado positivamente (cedeu elétrons), e outro corpo fique eletrizado
negativamente (ganhou elétrons). A eletrização por atrito é mais forte quando é feita por
          corpos isolantes, pois os elétrons permanecem nas regiões atritadas.
                                 Eletrização por contato
                      Considere duas esferas de metal eletrizadas:

  A esfera A esta eletrizada positivamente e todos os seus pontos possuem potencial
 elétrico negativo, ao contrario da esfera B que está neutra e seu potencial elétrico é
              nulo. Portanto existe diferença de potencial entre as esferas.
 Quando encostamos as duas esferas, a diferença de potencial elétrico (Q) que existe
  entre elas, faz com que os elétrons da esfera negativamente carregada(A) passem
              espontaneamente para a esfera neutra( de menor potencial).
Esse fenômeno acontece com freqüência na vida de todos. Por exemplo, quando
tomamos choque ao encostar em um objeto que não tem ligação nenhuma com energia
                             elétrica que possa justifica-lo.
                               Eletrização por indução
Sejam duas esferas metálicas A e B (A carregada negativamente e B neutra), afastadas
   como mostra a figura 1ª. Ao aproximarmos as duas esferas, a presença de cargas
   negativa presente em A, provocará uma separação de cargas em B(fig. 1b). Essa
                     separação de cargas é chamada de indução.

   Se ligarmos um condutor da esfera B até a terra (fig. 2a), as cargas negativas que
  foram repelidas, escoarão para a terra de maneira natural, de modo que a esfera B
   passe a ficar eletrizada positivamente (fig. 2b). A esse processo damos o nome de
                                  eletrização por indução.
5 – (MACKENZIE) Um condutor eletrizado está
em equilíbrio eletrostático. Pode-se afirmar que:
 a) o campo elétrico e o potencial interno são
nulos;
b) o campo elétrico interno é nulo e o potencial
elétrico é constante e diferente de zero;
c) o potencial interno é nulo e o campo elétrico é
uniforme;
d) campo elétrico e potencial são constantes;
e) sendo o corpo eqüipotencial, então na sua
superfície o campo é nulo.
5 – (MACKENZIE) Um condutor eletrizado está
em equilíbrio eletrostático. Pode-se afirmar que:
 a) o campo elétrico e o potencial interno são
nulos;
b) o campo elétrico interno é nulo e o potencial
elétrico é constante e diferente de zero;
c) o potencial interno é nulo e o campo elétrico é
uniforme;
d) campo elétrico e potencial são constantes;
e) sendo o corpo eqüipotencial, então na sua
superfície o campo é nulo.
6 – (POUSO ALEGRE - MG) No interior de um
condutor isolado em equilíbrio eletrostático:
a) O campo elétrico pode assumir qualquer valor,
   podendo variar de ponto para ponto.
b) O campo elétrico é uniforme e diferente de
   zero.
c) O campo elétrico é nulo em todos os pontos.
d) O campo elétrico só é nulo se o condutor
estiver descarregado.
e) O campo elétrico só é nulo no ponto central do
condutor, aumentando (em módulo) à medida
que nos aproximarmos da superfície.
6 – (POUSO ALEGRE - MG) No interior de um
condutor isolado em equilíbrio eletrostático:
a) O campo elétrico pode assumir qualquer valor,
   podendo variar de ponto para ponto.
b) O campo elétrico é uniforme e diferente de
   zero.
c) O campo elétrico é nulo em todos os pontos.
d) O campo elétrico só é nulo se o condutor
estiver descarregado.
e) O campo elétrico só é nulo no ponto central do
condutor, aumentando (em módulo) à medida
que nos aproximarmos da superfície.
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Lei de Coulomb-38

  • 1.
  • 2. Lei de Coulomb Foi o francês Charles Augustin de Coulomb quem formulou, em 1785, a lei que rege as interações entre partículas eletrizadas.
  • 3. A interação eletrostática entre partículas eletrizadas manifesta-se por meio de forças de atração e repulsão, dependendo dos sinais das cargas. A força exercida por uma carga sobre outra foi estudada por Coulomb usando uma balança de torção inventada por ele. Na experiência de Coulomb, as esferas carregadas são muito menores que à distância entre elas, podendo assim tratar as cargas como pontos carregados ou cargas pontuais. Coulomb conseguia carregar e descarregar as cargas com igual proporção.
  • 4. O enunciado da Lei de Coulomb pode ser apresentado da seguinte forma: “A força com que duas cargas elétricas se atraem ou repelem é proporcional ao produto das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que as separa”.
  • 5. Considere duas partículas eletrizadas com cargas q1 e q2, a uma distância d uma da outra. De acordo com a Lei de Coulomb, a intensidade da força de interação eletrostática (atração e repulsão) entre as cargas é calculada por:
  • 6. Exercício 1: Duas partículas igualmente eletrizadas estão separadas pela distância de 20 cm. A força eletrostática com que elas interagem tem intensidade de 3,6 N. O meio é o vácuo (k0 = 9.109 N.m2/C2). a) Entre as partículas ocorre atração ou repulsão? b) Qual é o valor da carga elétrica de cada partícula? c) Sendo 1,6.10-19 C a carga elétrica elementar (carga elétrica do próton que em módulo é igual à carga elétrica do elétron), qual é o número de elétrons (em excesso ou em falta) que constitui a carga elétrica de cada partícula?
  • 7. Exercício 2: Duas partículas eletrizadas com cargas elétricas Q1 e Q2, separadas pela distância d, atraem-se com uma força eletrostática de intensidade F. O meio é o vácuo. Determine em função de F a intensidade da força eletrostática de interação entre as partículas, nos casos: a) Mantêm-se os valores de Q1 e Q2 e dobra-se a distância entre as partículas. b) Mantêm-se os valores de Q1 e Q2 e triplica-se a distância entre as partículas. c) Mantém-se a distância d e duplicam-se os valores das cargas elétricas das partículas. d) Duplicam-se os valores das cargas elétricas das partículas e a distância d entre elas.
  • 8. Exercício 3: Considere três partículas igualmente eletrizadas, cada uma com carga elétrica Q e fixas nos pontos A, B e C. Entre A e B a força eletrostática de repulsão tem intensidade 8,0.10-2 N. Qual é a intensidade da força eletrostática resultante das ações de A e C sobre B?
  • 9. Exercício 4: Duas pequenas esferas metálicas idênticas estão eletrizadas com cargas elétricas +Q e – 3Q. Situadas a uma distância d, as esferas atraem-se com uma força eletrostática de intensidade F = 9,0.10-2 N. As esferas são colocadas em contato e depois de alguns instantes são recolocadas em suas posições originais. Qual é a nova intensidade da força de interação eletrostática entre as esferas. Esta nova força é de atração ou de repulsão?
  • 10. Exercício 5: Uma pequena esfera A, eletrizada com carga elétrica Q = 10-8 C, está fixa num ponto O. Outra pequena esfera eletrizada, B, com mesma carga elétrica e de massa 1 mg é colocada na vertical que passa pelo ponto O e acima deste ponto. Observa-se que B fica em equilíbrio. Determine a distância entre A e B. Dados: k0 = 9.109 N.m2/C2; g = 10 m/s2 x
  • 11. A força exercida por uma carga sobre outra foi estudada por Coulomb usando uma balança de torção inventada por ele. Na experiência de Coulomb, as esferas carregadas são muito menores que à distância entre elas, podendo assim tratar as cargas como pontos carregados ou cargas pontuais. Coulomb conseguia carregar e descarregar as cargas com igual proporção.
  • 12. Este excesso de energia faz com que os elétrons que se encontram no exterior do átomo abandonem sua órbita. Quando um átomo perde ou ganha elétrons passa a ser chamado de íons. Dizemos que ele se torna um íons positivo quando perde elétrons e se, ao contrário, ele ganhar elétrons, ficará carregado negativamente e passará a ser chamado íons negativo. Alguns elétrons de certos átomos metálicos estão relativamente livres para transportar-se de um átomo a outro. Estes elétrons livres são quem constituem o fluxo de corrente elétrica nos condutores elétricos.
  • 13. Condutores e Isolantes Um bom condutor é aquele que oferece a menor resistência para o fluxo da corrente. A energia elétrica é transmitida através dos condutores por meio do movimento dos elétrons livres que passam de átomo a átomo dentro do condutor. O cobre é considerado um bom condutor pois possui uma grande quantidade de elétrons livres. Cada elétron se move a uma pequena distância até o átomo vizinho retirando-se fora de sua órbita. O corpo humano é um bom condutor de elétrons, uma vez que apresenta elevada porcentagem de água que conduz os íons, principalmente Na+ e Cl-. Os maus condutores, ou isolantes, são os corpos que necessitam de elétrons porque tem muito poucos elétrons livres. São exemplos de isolantes a madeira seca, a mica e o vidro. Em eletricidade são utilizados os bons condutores na construção de cabos e fios metálicos e os maus condutores são empregados como isolantes.
  • 14. Campos Elétricos O espaço entre os corpos carregados eletricamente e o que os rodeia e no qual se faz sentir a influencia dessas cargas se denomina campo elétrico de forças ou campo eletromagnético. O campo elétrico não necessita de meios de união mecânicos ou físicos com os corpos. Pode estar presente no ar, vidro, papel, sendo que em qualquer tipo de material os campos de força de projetam em todas direções no espaço. Partindo-se do ponto de origem, estes campos de força diminuem à medida que a distância deste ponto aumenta. Quando conectamos o polo negativo da fonte geradora ao local da aplicação observamos que os elétrons livres começam a mover-se em direção ao polo positivo. Este fluxo de elétrons que é denominado corrente elétrica e que flui por um condutor pode ser medido em ampère que é representado pelo símbolo I.
  • 15. A ciência da eletricidade e do magnetismo só começou a desenvolver-se, de fato, há uns trezentos anos. Antes disso, apenas a bússola, um aparelho magnético, teve importância na história humana. A pesquisa cientifica da eletricidade e do magnetismo produziu a Segunda Revolução Industrial: a industria, até então tocada a carvão e vapor, passou a funcionar com aço, eletricidade e magnetismo. A energia elétrica demonstrou-se segura de manejar, limpa, barata quando extraída das quedas d'água, utilizável em motores, na produção de calor e luz, nas telecomunizações e na criação de milhões de dispositivos eletromagnéticos - das campainhas caseiras até os computadores e robôs.
  • 16.
  • 17. Diferença de Potencial Graças à força do seu campo eletrostático, uma carga pode realizar trabalho ao deslogar outra carga por atração ou repulsão. Essa capacidade de realizar trabalho é chamada potencial. Quando uma carga for diferente da outra, haverá entre elas uma diferença de potencial(E). A soma das diferenças de potencial de todas as cargas de um campo eletrostático é conhecida como força eletromotriz. A diferença de potencial (ou tensão) tem como unidade fundamental o volt(V). Corrente Corrente (I) é simplesmente o fluxo de elétrons. Essa crrente é produzida pelo deslocamento de elétrons através de uma ddp em um condutor. A unidade fundamental de corrente é o ampère (A). 1 A é o deslocamento de 1 C através de um ponto qualquer de um condutor durante 1 s. I=Q/t O fluxo real de elétrons é do potencial negativo para o positivo. No entanto, é convenção representar a corrente como indo do positivo para o negativo. Correntes e Tensões Contínuas e Alternadas A corrente contínua (CC ou DC) é aquela que passa através de um condutor ou de um circuito num só sentido. Isso se deve ao fato de suas fontes de tensão (pilhas, baterias,...) manterem a mesma polaridade de tensão de saída. Uma fonte de tensão alternada alterna a polaridade constantemente com o tempo. Conseqüentemente a corrente também muda de sentido periódicamente. A linha de tensão usada na aioria das residências é de tensão alternada.
  • 18. Carga Elétrica Um corpo tem carga negativa se nele há um excesso de elétrons e positiva se há falta de elétrons em relação ao número de prótons. A quantidade de carga elétrica de um corpo é determinada pela diferença entre o número de prótons e o número de elétrons que um corpo contém. O símbolo da carga elétrica de um corpo é Q, expresso pela unidade coulomb (C). A carga de um Coulomb negativo significa que o corpo contém uma carga de 6,25 x 1018 mais elétrons do que prótons.
  • 19. Resistência Elétrica Resistência é a oposição à passagem de corrente elétrica. É medida em ohms (W). Quanto maior a resistência, menor é a corrente que passa. Os resistores são elementos que apresentam resistência conhecida bem definida. Podem ter uma resistência fixa ou variável. Símbolos em eletrônica e eletricidade Abaixo estão alguns símbolos de componentens elétricos e eletrônicos: Lei de Ohm Um circuito elétrico consta de, na prática, pelo menos quatro partes: fonte de fem (força eletromotriz), condutores, carga e intrumentos de controle. Como no circuito abaixo: A lei de OHM diz respeito à relação entre corrente, tensão e resistência: I=V/R Onde: I é a corrente em ampères V é a tensão em volts R é a resistência em ohms Abaixo, vemos como fica o circuito quando fechamos a chave:
  • 20. A tensão sobre o resistor de 1kW (ou 1000W) é de 12V (conforme é mostrado pelo voltímetro). De acordo com a lei de OHM, a corrente deve ser 12/1000 = 0.012A ou 12mA. De fato, é essa a corrente indicada pelo amperímetro.
  • 21. Potência A potência elétrica numa parte de um circuito é igual à tensão dessa parte multiplicada pela corrente que passa por ela: P=VI Combinando essa equação com I=V/R, temos: P=RI2 e V2/R. Associações de Resistores Os resistores podem se associar em paralelo ou em série. (Na verdade existem outras formas de associação, mas elas são um pouco mais complicadas e serão vistas futuramente) Associação Série Na associação série, dois resistores consecutivos têm um ponto em comum. A resistência equivalente é a soma das resistências individuais. Ou seja: Req = R1 + R2 + R3 + ... Exemplificando: Calcule a resistência equivalente no esquema abaixo: Req = 10kW + 1MW + 470W Req = 10000W + 1000000W + 470W Req = 1010470W -=-=-=- Associação Paralelo Dois resistores estão em paralelo se há dois pontos em comum entre eles. Neste caso, a fórmula para a resistência equivalente é: 1/Req = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ...
  • 22. A eletrização pode ocorrer através de três processos: 1 - Eletrização por atrito. 2 - Eletrização por contato. 3 - Eletrização por indução. Um ótimo exemplo que envolve os conhecimentos de eletrização, condutores e isolantes é o que ocorre com os carros de transporte de combustível. Durante as viagens estes carros podem ficar eletrizados eletricamente por conseqüência do atrito com o ar. A carga elétrica adquirida pelo caminhão não escoa para a terra porque os pneus são bons isolantes elétricos. Logo, a quantidade de carga elétrica vai sendo acumulada na carroceria do caminhão, até o momento que é descarregada em alguém, que ocasionalmente, entrou em contato ou, até mesmo, provocando faíscas ao se aproximar algum condutor. Essas faíscas podem provocar grandes explosões se houver a proximidade do combustível. Para evitar acidentes utiliza-se uma corrente de metal que liga o caminhão e a terra, assim, as cargas elétricas podem escoar para a terra deixando o caminhão descarregado.
  • 23. Ou seja: a soma algébrica das subidas e quedas de tensão é igual a zero (SV). Então, se temos o seguinte circuito: podemos dizer que VA = VR1 + VR2 + VR3 Lei de Kirchhoff para Correntes: A soma das correntes que entram num nó (junção) é igual à soma das correntes que saem desse nó. I1+I2= I3+I4+I5 As leis de Kirchhoff serão úteis na resolução de diversos problemas.Na próxima atualização, farei uma série de exercícios sobre todos os conceitos que expliquei até aqui. Capacitor O capacitor é constituído por duas placas condutoras paralelas, separadas por um diélétrico. Quando se aplica uma ddp nos seus dois terminais, começa a haver um movimento de cargas para as placas paralelas. A capacitância de um capacitor é a razão entre a carga acumulada e a tensão aplicada. C = Q/V Deve-se também ter em mente que a capacitância é maior quanto amior for a área das placas paralelas, e quanto menor for a distância entre elas. Desta forma: A (8,85 x 10-12 ) C= ---------------------- k d Onde: C = capacitância A = área da placa d = distância entre as placas k = constante dielétrica do material isolante Vamos agora estudar o comportamento do capacitor quando nele aplicamos uma tensão DC.
  • 24. Quando isto acontece, a tensão no capacitor varia segundo a fórmula: Vc=VT(1-e-t/RC) Isso gera o seguinte gráfico Vc X t Isto acontece porque a medida que mais cargas vão se acumulando no capacitor, maior é a oposição do capacitor à corrente (ele funciona como uma bateria). Note que no exemplo abaixo ligamos um resistor em série com o capacitor. Ele serve para limitar a corrente inicial (quando o capacitor funciona como um curto). O tempo de carga do capacitor é 5t, onde t = RC (resistência vezes capacitância).
  • 25. No exemplo abaixo, o tempo de carga é: Tc= 5 x 1000 x 10-6 = 5ms -=-=-=- Se aplicamos no capacitor uma tensão alternada, ele vai oferecer uma "oposição à corrente" (na verdade é oposição à variação de tensão) chamada reatância capacitiva (Xc). Xc=1/2pfC A oposição total de um circuito à corrente chama-se impedância (Z). Num circuito composto de uma resistência em série com uma capacitância: Z = (R22+Xc2) 1/2 ou Z = Ö R22+XC2 Podemos imaginar a impedância como a soma vetorial de resistência e reatância. O ângulo da impedância com a abscissa é o atraso da tensão em relação à corrente. Aplicações: Se temos um circuito RC série, a medida que aumentarmor a freqüência, a tensão no capacitor diminuirá e a tensão no resistor aumentará. Podemos então fazer filtros, dos quais só passarão freqüências acima de uma freqüência estabelecida ou abaixo dela. Estes são os filtros passa alta e passa baixa. Freqüência de corte: é a freqüência onde XC=R. Quando temos uma fonte CA de várias freqüencias, um resistor e um capacitor em série, em freqüências mais baixas XC é maior, desta forma, a tensão no capacitor é bem maior que no resistor. A partir da freqüência de corte, a tensão no resistor torna-se maior. Dessa forma, a tensão no capacitor é alta em freqüências mais baixas que a freqüência de corte. Quando a freqüência é maior que a freqüência de corte, é o resistor que terá alta tensão. Filtro passa baixa: Vsaída=It XC Filtro passa alta Vsaída=It R Logicamente, se colocarmos um filtro passa alta na saída de um passa baixa, teremos um passa banda. Fonte: www.angelfire.com
  • 26.
  • 27. Com essa invenção, obteve-se pela primeira vez uma fonte de corrente elétrica estável. Por isso, as investigações sobre a corrente elétrica aumentaram cada vez mais. Depois de um tempo, são feitas as experiências de decomposição da água. Em 1802, Humphry Davy separa eletronicamente o sódio e potássio. Mesmo com a fama das pilhas de Volta, foram criadas pilhas mais eficientes. John Frederic Daniell inventou-as em 1836 na mesma época das pilhas de Georges Leclanché e a bateria recarregável de Raymond-Louis-Gaston Planté. O físico Hans Christian Örsted observa que um fio de corrente elétrica age sobre a agulha de uma bússola. Com isso, percebe-se que há uma ligação entre magnetismo e eletricidade. Em 1831, Michael Faraday descobre que a variação na intensidade da corrente elétrica que percorre um circuito fechado induz uma corrente em uma bobina próxima. Uma corrente induzida também é observada ao se introduzir um ímã nessa bobina. Essa indução magnética teve uma imediata aplicação na geração de correntes elétricas. Uma bobina próxima a um ima que gira é um exemplo de um gerador de corrente elétrica alternada. Os geradores foram se aperfeiçoando até se tornarem as principais fontes de suprimento de eletricidade empregada principalmente na iluminação. Em 1875 é instalado um gerador em Gare du Nord, Paris, para ligar as lâmpadas de arco da estação. Foram feitas maquinas a vapor para movimentar os geradores, e estimulando a invenção de turbinas a vapor e turbinas para utilização de energia hidrelétrica. A primeira hidrelétrica foi instalada em 1886 junto as cataratas do Niágara. Para ocorrer a distribuição de energia, foram criados inicialmente condutores de ferro, depois os de cobre e finalmente, em 1850, já se fabricavam os fios cobertos por uma camada isolante de guta-percha vulcanizada, ou uma camada de pano.
  • 28. A Publicação do tratado sobre eletricidade e magnetismo, de James Clerk Maxwell, em 1873, representa um enorme avanço no estudo do eletromagnetismo. A luz passa a ser estendida como onda eletromagnética, uma onde que consiste de campos elétricos e magnéticos perpendiculares à direção de sua propagação. Heinrich Hertz, em suas experiências realizadas a partir de 1885, estuda as propriedades das onde eletromagnéticas geradas por uma bobina de indução; nessas experiências observa que se refletidas, refratadas e polarizada, do mesmo modo que a luz. Com o trabalho de Hertz fica demostrado que as ondas de radio e as de luz são ambas ondas eletromagnéticas, desse modo confirmando as teorias de Maxwell; as ondas de radio e as ondas luminosas diferem apenas na sua freqüência. Hertz não explorou as possibilidades práticas abertas por suas experiências; mais de dez anos se passa, até Guglielmo Marconi utilizar as ondas de radio no seu telegrafo sem fio. A primeira mensagem de radio é transmitida através do Atlântico em 1901. Todas essas experiências vieram abrir novos caminhos para a progressiva utilização dos fenômenos elétrico sem praticamente todas as atividades do homem. Fonte: www.mundociencia.com.br
  • 29. Primeiras noções. Nas civilizações antigas já eram conhecidas as propriedades elétricas de alguns materiais. A palavra eletricidade deriva do vocábulo grego elektron (âmbar), como conseqüência da propriedade que tem essa substância de atrair partículas de pó ao ser atritada com fibras de lã. O cientista inglês William Gilbert, primeiro a estudar sistematicamente a eletricidade e o magnetismo, verificou que outros materiais, além do âmbar, adquiriam, quando atritados, a propriedade de atrair outros corpos, e chamou a força observada de elétrica. Atribuiu essa eletrificação à existência de um "fluido" que, depois de removido de um corpo por fricção, deixava uma "emanação". Embora a linguagem utilizada seja curiosa, as noções de Gilbert se aproximam dos conceitos modernos, desde que a palavra fluido seja substituída por "carga", e emanação por "campo elétrico". No século XVIII, o francês Charles François de Cisternay Du Fay comprovou a existência de dois tipos de força elétrica: uma de atração, já conhecida, e outra de repulsão. Suas observações foram depois organizadas por Benjamin Franklin, que atribuiu sinais - positivo e negativo - para distinguir os dois tipos de carga. Nessa época, já haviam sido reconhecidas duas classes de materiais: isolantes e condutores. Foi Benjamin Franklin quem demonstrou, pela primeira vez, que o relâmpago é um fenômeno elétrico, com sua famosa experiência com uma pipa (papagaio). Ao empinar a pipa num dia de tempestade, conseguiu obter efeitos elétricos através da linha e percebeu, então, que o relâmpago resultava do desequilíbrio elétrico entre a nuvem e o solo. A partir dessa experiência, Franklin produziu o primeiro pára-raios.
  • 30. No final do século XVIII, importantes descobrimentos no estudo das cargas estacionárias foram conseguidos com os trabalhos de Joseph Priestley, Lord Henry Cavendish, Charles-Augustin de Coulomb e Siméon-Denis Poisson. Os caminhos estavam abertos e em poucos anos os avanços dessa ciência foram espetaculares. Em 1800, o conde Alessandro Volta inventou a pilha elétrica, ou bateria, logo transformada por outros pesquisadores em fonte de corrente elétrica de aplicação prática. Em 1820, André-Marie Ampère demonstrou as relações entre correntes paralelas e, em 1831, Michael Faraday fez descobertas que levaram ao desenvolvimento do dínamo, do motor elétrico e do transformador. As pesquisas sobre o poder dos materiais de conduzir energia estática, iniciadas por Cavendish em 1775, foram aprofundadas na Alemanha pelo físico Georg Simon Ohm. Publicada em 1827, a lei de Ohm até hoje orienta o desenho de projetos elétricos. James Clerk Maxwell encerrou um ciclo da história da eletricidade ao formular as equações que unificam a descrição dos comportamentos elétrico e magnético da matéria. O aproveitamento dos novos conhecimentos na indústria e na vida cotidiana se iniciou no fim do século XIX. Em 1873, o cientista belga Zénobe Gramme demonstrou que a eletricidade pode ser transmitida de um ponto a outro através de cabos condutores aéreos. Em 1879, o americano Thomas Edison inventou a lâmpada incandescente e, dois anos depois, construiu, na cidade de Nova York, a primeira central de energia elétrica com sistema de distribuição. A eletricidade já tinha aplicação, então, no campo das comunicações, com o telégrafo e o telefone elétricos e, pouco a pouco, o saber teórico acumulado foi introduzido nas fábricas e residências.
  • 31. O descobrimento do elétron por Joseph John Thomson na década de 1890 pode ser considerado o marco da passagem da ciência da eletricidade para a da eletrônica, que proporcionou um avanço tecnológico ainda mais acelerado. Natureza elétrica da matéria. Segundo a visão atomista do universo, todos os corpos são constituídos por partículas elementares que formam átomos. Estes, por sua vez, se enlaçam entre si para dar lugar às moléculas de cada substância. As partículas elementares são o próton e o nêutron, contidos no núcleo, e o elétron, que gira ao seu redor e descreve trajetórias conhecidas como órbitas. A carga total do átomo é nula, ou seja, as cargas positiva e negativa se compensam porque o átomo possui o mesmo número de prótons e elétrons - partículas com a mesma carga, mas de sinais contrários. Os nêutrons não possuem carga elétrica. Quando um elétron consegue vencer a força de atração do núcleo, abandona o átomo, que fica, então, carregado positivamente. Livre, o elétron circula pelo material ou entra na configuração de outro átomo, o qual adquire uma carga global negativa. Os átomos que apresentam esse desequilíbrio de carga se denominam íons e se encontram em manifestações elétricas da matéria, como a eletrólise, que é a decomposição das substâncias por ação da corrente elétrica. A maior parte dos efeitos de condução elétrica, porém, se deve à circulação de elétrons livres no interior dos corpos. Os prótons dificilmente vencem as forças de coesão nucleares e, por isso, raras vezes provocam fenômenos de natureza elétrica fora dos átomos. De maneira geral, diante da energia elétrica, as substâncias se comportam como condutoras ou isolantes, conforme transmitam ou não essa energia. Os corpos condutores se constituem de átomos que perdem com facilidade seus elétrons externos, enquanto as substâncias isolantes possuem estruturas atômicas mais fixas, o que impede que as correntes elétricas as utilizem como veículos de transmissão.
  • 32.
  • 33.
  • 34. Os metais sólidos constituem o mais claro exemplo de materiais condutores. Os elétrons livres dos condutores metálicos se movem através dos interstícios das redes cristalinas e assemelham-se a uma nuvem. Se o metal se encontra isolado e carregado eletricamente, seus elétrons se distribuem de maneira uniforme sobre a superfície, de forma que os efeitos elétricos se anulam no interior do sólido. Um material condutor se descarrega imediatamente ao ser colocado em contato com a terra. A eletrização de certos materiais, como o âmbar ou o vidro, se deve a sua capacidade isolante pois, com o atrito, perdem elétrons que não são facilmente substituíveis por aqueles que provêm de outros átomos. Por isso, esses materiais conservam a eletrização por um período de tempo tão mais longo quanto menor for sua capacidade de ceder elétrons. Eletrostática. A parte da eletricidade que estuda o comportamento de cargas elétricas estáticas no espaço é conhecida pelo nome de eletrostática. Ela desenvolveu-se precocemente dentro da história da ciência e se baseia na observação das forças de atração ou repulsão que aparecem entre as substâncias com carga elétrica. Estudos quantitativos de eletrostática foram feitos separadamente por Coulomb e Cavendish. A chamada lei de Coulomb estabelece que as forças de atração ou repulsão entre partículas carregadas são diretamente proporcionais às quantidades de carga dessas partículas e inversamente proporcionais ao quadrado da distância que as separa. Determinada de forma empírica, essa lei só é válida para cargas pontuais em repouso. Sua expressão matemática é: Q e Q' indicam a grandeza das cargas, r é a distância entre elas e k é a constante de proporcionalidade ou constante dielétrica, cujo valor depende do meio em que se acham imersas as partículas elétricas. A direção das forças é paralela à linha que une as cargas elétricas em questão.
  • 35. O sentido depende da natureza das cargas: se forem de sinais contrários, se atraem; se os sinais forem iguais, se repelem. A unidade de carga da lei de Coulomb recebe a denominação de coulomb no sistema internacional. A força se expressa em newtons e a distância, em metros. Campo elétrico. Com o desenvolvimento da eletricidade como ciência, a física moderna abandonou o conceito newtoniano de força como causa dos fenômenos e introduziu a noção de campo. A liberação das partículas passou a ser associada às diferenças de níveis energéticos e não à ação direta de forças. Define-se campo elétrico como uma alteração introduzida no espaço pela presença de um corpo com carga elétrica, de modo que qualquer outra carga de prova localizada ao redor indicará sua presença. Por meio de curvas imaginárias, conhecidas pelo nome de linhas de campo, visualiza-se a direção da força gerada pelo corpo carregado. As características do campo elétrico são determinadas pela distribuição de energias ao longo do espaço afetado. Se a carga de origem do campo for positiva, uma carga negativa introduzida nele se moverá, espontaneamente, pela aparição de uma atração eletrostática. Pode-se imaginar o campo como um armazém de energia causadora de possíveis movimentos. É usual medir essa energia por referência à unidade de carga, com o que se chega à definição de potencial elétrico, cuja magnitude aumenta em relação direta com a quantidade da carga geradora e inversa com a distância dessa mesma carga. A unidade de potencial elétrico é o volt, equivalente a um coulomb por metro. A diferença de potenciais elétricos entre pontos situados a diferentes distâncias da fonte do campo origina forças de atração ou repulsão orientadas em direções radiais dessa mesma fonte. A intensidade do campo elétrico se define como a força que esse campo exerce sobre uma carga contida nele. Dessa forma, se a carga de origem for positiva, as linhas de força vão repelir a carga de prova, e ocorrerá o contrário se a carga de origem for negativa.
  • 36. Diz-se, portanto, que as cargas positivas são geradoras de campos magnéticos e as negativas, de sistemas de absorção ou sumidouros. Dielétricos. As substâncias dielétricas (que isolam eletricidade) se distinguem das condutoras por não possuírem cargas livres que possam mover-se através do material, ao serem submetidas a um campo elétrico. Nos dielétricos, todos os elétrons estão ligados e por isso o único movimento possível é um leve deslocamento das cargas positivas e negativas em direções opostas, geralmente pequeno em comparação com as distâncias atômicas. Esse deslocamento, chamado polarização elétrica, atinge valores importantes em substâncias cujas moléculas já possuam um ligeiro desequilíbrio na distribuição das cargas. Nesse caso, se produz ainda uma orientação dessas moléculas no sentido do campo elétrico externo e se constituem pequenos dipolos elétricos que criam um campo característico. O campo é dito fechado quando suas linhas partem do pólo positivo e chegam ao negativo. O campo elétrico no interior das substâncias dielétricas contém uma parte, fornecida pelo próprio dielétrico em forma de polarização induzida e de reorientação de suas moléculas, que modifica o campo exterior a que está submetido. O estudo dos dielétricos adquire grande relevância na construção de dispositivos armazenadores de energia elétrica, também conhecidos como condensadores ou capacitores, os quais constam basicamente de duas placas condutoras com potencial elétrico distinto, entre as quais se intercala a substância dielétrica. Cria-se um campo elétrico entre as placas, incrementado pela polarização do dielétrico que armazena energia. A capacidade de armazenamento de um condensador se avalia mediante um coeficiente - conhecido como capacitância - que depende de suas características físicas e geométricas. Essa grandeza tem dimensões de carga por potencial elétrico e se mede comumente em faradays (coulombs por volts). Circuitos elétricos e forças eletromotrizes.
  • 37. Do estudo da eletrólise - intercâmbio eletrônico e energético entre substâncias químicas normalmente dissolvidas - surgiram as primeiras pilhas ou geradores de corrente, cuja aplicação em circuitos forneceu dados fundamentais sobre as propriedades elétricas e magnéticas da matéria. Uma carga introduzida num campo elétrico recebe energia dele e se vê impelida a seguir a direção das linhas do campo. O movimento da carga é provocado físico segundo o qual todo corpo alcança o equilíbrio em seu estado de energia mínima. Portanto, a carga tende a perder a energia adquirida, ao movimentar-se para áreas menos energéticas. Em termos elétricos, o movimento das cargas é provocado por diferenças de potencial elétrico no espaço, e as partículas carregadas se dirigem de zonas de maior para as de menor potencial. Nessa propriedade se fundamentam as pilhas e, em geral, todos os geradores de corrente, que consistem em duas placas condutoras com potenciais diferentes. A ligação dessas duas placas, chamadas eletrodos, por um fio, produz uma transferência de carga, isto é, uma corrente elétrica, ao longo do circuito. A grandeza que define uma corrente elétrica é sua intensidade, que é a quantidade de cargas que circulam através de uma seção do filamento condutor numa unidade de tempo. A unidade de intensidade da corrente é o ampère (coulomb por segundo). Muitos físicos, entre eles Gay-Lussac e Faraday, pesquisaram as relações existentes entre a tensão e a corrente elétricas. Georg Simon Ohm estudou as correntes elétricas em circuitos fechados e concluiu que as intensidades resultantes são diretamente proporcionais à diferença de potencial fornecida pelo gerador. A constante de proporcionalidade, denominada resistência elétrica do material e medida em ohms (volts por ampères), depende das características físicas e geométricas do condutor. Nesse contexto se dispõem de diferentes recursos que permitem a regulagem e controle das grandezas elétricas.
  • 38. Assim, por exemplo, a ponte de Wheatstone se emprega para determinar o valor de uma resistência não conhecida e as redes elétricas constituem circuitos múltiplos formados por elementos geradores e condutores de resistências distintas. Efeitos térmicos da eletricidade. A passagem de cargas elétricas a grande velocidade através de condutores origina uma perda parcial de energia em função do atrito. Essa energia se desprende em forma de calor e, por isso, um condutor sofre aumento de temperatura quando a corrente elétrica circula através dele. James Joule calculou as perdas de uma corrente num circuito, provocadas pelo atrito. Nesse fenômeno, denominado efeito Joule, se fundamentam algumas aplicações interessantes da eletricidade, como as resistências das estufas. O efeito também ocorre no filamento incandescente - fio muito fino de tungstênio ou material similar que emite luz quando aumenta a temperatura - utilizado nas primeiras lâmpadas de Edison e nas atuais lâmpadas elétricas. Deve-se ao efeito Joule a baixa rentabilidade industrial do sistema de correntes contínuas, em função das elevadas perdas que se verificam. Esse problema foi solucionado com a criação de geradores de corrente alternada, nos quais a intensidade elétrica varia com o tempo. Aplicações. A principal vantagem oferecida por uma rede elétrica é a facilidade de transporte de energia a baixo custo. Diversas formas de energia, tais como a hidráulica e a nuclear, se transformam em elétricas mediante eletroímãs de orientação variável que produzem correntes alternadas. Essas correntes são conduzidas com o auxílio de cabos de alta tensão, com milhares de volts de potência.
  • 39. Normalmente, a eletricidade é utilizada como fonte de energia em diversos tipos de motores com múltiplos usos, cuja enumeração seria interminável: eletrodomésticos, calefação, refrigeração de ar, televisão, rádio etc. Nos centros de telecomunicação, a corrente elétrica funciona como suporte energético codificado que viaja por linhas de condução para ser decifrado por aparelhos de telefonia, equipamentos de informática etc. Energia elétrica. Junto com as energias mecânica, química e térmica, a eletricidade compõe o conjunto de modalidades energéticas de uso habitual. De fato, como conseqüência de sua capacidade de ser transformada de forma direta em qualquer outra energia, sua facilidade de transporte e grande alcance através das linhas de alta tensão, a energia elétrica se converteu na fonte energética mais utilizada no século XX. Ainda que a pesquisa de fontes de eletricidade tenha se voltado para campos pouco conhecidos, como o aproveitamento do movimento e da energia dos mares, as formas mais generalizadas são a hidrelétrica, obtida pela transformação mecânica da força de quedas d'água, e a térmica, constituída por centrais geradoras de energia alimentadas por combustíveis minerais sólidos e líquidos. Desde que se passou a utilizar eletricidade como fonte energética, sua produção experimentou um crescimento vertiginoso. A importância dessa forma de energia se pode provar pelo fato de, modernamente, os países mais industrializados duplicarem o consumo de energia elétrica a cada dez anos. Entre os países de maior produção e consumo em todo o mundo estão os Estados Unidos, a Rússia, o Reino Unido e a Alemanha. Também ostentam consideráveis índices de produção os países que dispõem de importantes recursos hídricos, como o Canadá e a Noruega. Circuitos elétricos e eletrônicos; Eletromagnetismo; Eletrônica; Eletrotécnica; Energia; Física
  • 40. A eletricidade é um fenômeno físico originado por cargas elétricas estáticas ou em movimento e por sua interação. Quando uma carga se encontra em repouso, produz forças sobre outras situadas à sua volta. Se a carga se desloca, produz também forças magnéticas. Há dois tipos de cargas elétricas, chamadas positivas e negativas. As cargas de nome igual se repelem e as de nome distinto se atraem. A eletricidade está presente em algumas partículas sub-atômicas. A partícula mais leve que leva carga elétrica é o elétron, que transporta uma unidade de carga (cargas elétricas de valor menor são tidas como existentes em quarks). Os átomos em circunstâncias normais contêm elétrons, e freqüentemente os que estão mais afastados do núcleo se desprendem com muita facilidade. Em algumas substâncias, como os metais, proliferam-se os elétrons livres. Desta maneira, um corpo fica carregado eletricamente graças à reordenação dos elétrons. Um átomo normal tem quantidades iguais de carga elétrica positiva e negativa, portanto é eletricamente neutro. A quantidade de carga elétrica transportada por todos os elétrons do átomo, que por convenção são negativas, está equilibrada pela carga positiva localizada no núcleo. Se um corpo contém um excesso de elétrons ficará carregado negativamente. Ao contrário, com a ausência de elétrons, um corpo fica carregado positivamente, devido ao facto de que há mais cargas elétricas positivas no núcleo.
  • 41. História Corrente elétrica Chama-se corrente elétrica o fluxo ordenado de elétrons em uma determinada secção. A corrente contínua tem um fluxo constante, enquanto a corrente alternada tem um fluxo de média zero, ainda que não tenha valor nulo todo o tempo. Esta definição de corrente alternada implica que o fluxo de elétrons muda de direção continuamente. O fluxo de cargas elétricas pode gerar-se em um condutor, mas não existe nos isolantes. Alguns dispositivos elétricos que usam estas características elétricas nos materiais se denominam dispositivos eletrônicos. A Lei de Ohm descreve a relação entre a intensidade e a tensão em uma corrente eléctrica: a diferença de potencial elétrico é diretamente proporcional à intensidade de corrente e à resistência elétrica. Isso é descrito pela seguinte fórmula: V = R*I Onde: V = Diferença de potencial elétrico I = Corrente elétrica R = Resistencia A quantidade de corrente em uma seção dada de um condutor se define como a carga elétrica que a atravessa em uma unidade de tempo. I=Q/T Fonte: p://pt.wikipedia.orghtt ELETRICIDADE A electricidade dá força dinâmica a muitas coisas que utilizamos. Alguns objectos como o comando da televisão ou os "GameBoys" usam a electricidade armazenada nas baterias como energia química. Outros usam a electricidade contida nas tomadas por meio da uma ficha eléctrica. A energia que existe nas tomadas das nossas casas vem de outro sítio. Ela chega-nos através de fios eléctricos. Mas como é que a energia eléctrica vem por um fio sólido? E um fio não é como uma mangueira por onde corre a água? Vamos tentar responder a estas perguntas. Qualquer material é composto por átomos, cada átomo contém pequenas partículas sendo uma delas o electrão. Estes electrões giram à volta do centro, ou do núcleo do átomo tal como a lua gira à volta do sol. O núcleo é constituído por neutrões e protões. Os electrões têm carga negativa, os protões têm carga positiva e os neutrões são electricamente neutros, ou seja, a sua carga não é nem positiva nem negativa. Em alguns tipos de átomos os electrões são pouco ligados ao núcleo podendo facilmente saltar para outro átomo. Quando estes electrões de movem de átomo em átomo cria-se uma corrente eléctrica. Isto é o que acontece num fio. A deslocação dos electrões ao longo do fio criam a corrente eléctrica (consulta a figura).
  • 42. Há materiais que conduzem melhor a electricidade que outros, o que é medido através da sua resistência. Quanto menor a resistência do fio melhor é a condução eléctrica, pois significa que os electrões estão menos ligados ao seu núcleo. A resistência dos fios depende da sua grossura, comprimento e composição. O cobre é dos metais com menor resistência eléctrica e, por isso, é usado regularmente como condutor eléctrico. Os fios eléctricos que passam pelas paredes de tua casa chegando ás lâmpadas e tomadas são quase sempre de cobre. A força eléctrica que desloca o electrão é medida em volts. Em Portugal usam-se 220 volts de energia eléctrica para todas as aplicações eléctricas. Na América usam-se 110 volts para aplicações regulares e 220 volts para grandes aplicações. As baterias contêm energia química armazenada. Quando os químicos reagem entre si produzem uma carga eléctrica. Esta carga transforma-se em energia eléctrica quando ligados a um circuito. Dentro deste circuito podemos ter uma lâmpada e um botão para ligar/desligar. A lâmpada transforma a energia eléctrica em luz e calor. Através de uma bateria também podemos criar calor. Quando existe corrente eléctrica, a resistência causa fricção e a fricção causa calor, quanto maior a resistência mais quente se torna. Por exemplo, um secador contém um pequeno rolo de fios com grande resistência que quando ligado gera calor, secando assim o teu cabelo.
  • 43. Tenta a seguinte experiência: esfrega um balão numa camisola de lã ou no teu cabelo. Depois encosta-o à parede, se o largares ele permanece lá (como se estivesse colado). Agora esfrega dois balões um no outro, segura-os pelas pontas e junta-os. Vais verificar que eles se repelem. Ao friccionar os dois balões eles adquirem electricidade estática. Ao esfregar o balão, ele adquirir electrões extra da camisola ou do cabelo ficando negativamente carregado. A carga negativa do primeiro balão atrai a carga positiva da parede, assim o balão mantêm-se, por alguns instantes, suspenso na parede. Os dois balões friccionados adquirem carga negativa. Ora, sabendo que a carga negativa repele a carga negativa e a positiva repele a positiva, os dois balões de carga negativa repelem-se, afastando-se naturalmente um do outro. A electricidade estática também te pode dar choque. Experimente arrastar os pés em cima de uma carpete, ao tocares num metal qualquer pode sair uma faísca entre ti e o objecto metálico. Esta reacção acontece porque através da fricção os teus pés adquirem electrões que se espalham pelo teu corpo. Quando tocas num metal de carga positiva a electricidade do teu corpo transfere-se para a do metal provocando um choque. Outro tipo de electricidade estática é aquela que se vê durante uma trovoada. Nas nuvens cinzentas concentram-se cristais de água que chocam uns com os outros. Deste modo, as nuvens ficam tão carregadas que os electrões saltam para o chão ou para outra outras nuvens, criando uma corrente eléctrica chamada relâmpago. Revisão da matéria dada
  • 44. 1. A electricidade é a corrente de energia de um sítio para o outro. 2. Todos os átomos têm electrões que rodeiam o seu núcleo. Alguns electrões estão poucos presos ao seu núcleo e, por isso, movem-se para outro átomo; desta forma gera-se uma corrente eléctrica. 3. A electricidade corre melhor em alguns objectos do que noutros. O cobre é um bom condutor eléctrico. 4. A força eléctrica que empurra o electrão é medida em volts. 5. As baterias armazenam energia química. Um circuito eléctrico liga o polo positivo ao negativo da bateria formando assim uma corrente eléctrica. 6. A electricidade estática não se move. É o tipo de energia que cola um balão à parede se o friccionares a uma camisola de lã. Os relâmpagos são outra forma de electricidade estática. Geradores, Turbinas e Sistemas de Condução eléctrica
  • 45. Tal como aprendemos no 2º capítulo a electricidade desloca-se nos fios eléctricos até acender as lâmpadas, televisões, computadores e todos os outros aparelhos electrónicos. Mas de onde é que vem a electricidade? Sabemos que a energia não pode ser gerada, mas sim transformada. Nas barragens e outras centrais eléctricas a energia mecânica é transformada em energia eléctrica. O processo inicia-se com o aquecimento de água em grandes caldeiras. Nestas, queimam-se combustíveis para produzir calor e ferve-se a água de forma a transformá- la em vapor. O vapor é condensado em alta pressão na turbina, que gira a grande velocidade; o gerador ligado á turbina transforma a energia da rotação mecânica da turbina em electricidade. Vamos aprofundar melhor este processo. Em muitas caldeiras, a madeira, o carvão, o petróleo ou o gás natural são queimados para produzir calor. O interior da caldeira é constituído por uma série de tubos de metal por onde passa água corrente. A energia calorífica aquece os tubos e a água até ferver. A água ferve a 100º Celsius ou a 212º Fahrenheit. A turbina contém várias lâminas semelhantes a uma ventoinha. O vapor da água chega ás lâminas que começam a girar. O gerador encontra-se ligado á turbina e recebe a sua energia mecânica transformando-a em energia eléctrica.
  • 46. O gerador é constituído por um imã gigante situado dentro de um círculo enrolado com um grande fio. O eixo que liga a turbina ao gerador está sempre a rodar; ao mesmo tempo que a parte magnética gira. Quando o fio ou outro condutor eléctrico atravessa o campo magnético produz-se uma corrente eléctrica. Um gerador é o contrário de um motor eléctrico. Em vez de usar a energia eléctrica para por a trabalhar o motor ou leme como nos brinquedos eléctricos, o eixo da turbina põe a trabalhar o motor que produz a electricidade. Depois do vapor passar pela turbina vai para um zona de arrefecimento e em seguida é canalizada pelos tubos de metal para novo aquecimento nas caldeiras. Existem centrais eléctricas que usam energia nuclear para aquecer a água, noutras a água quente vem naturalmente de reservatórios subterrâneos sem queimar nenhum combustível. É o que vamos aprender nos próximos capítulos. Revisão da matéria dada
  • 47. 1. Os combustíveis são queimados nas caldeiras para ferver a água. 2. O vapor de água faz girar a turbina. 3. O eixo rotativo da turbina liga-se ao gerador emitindo a sua energia mecânica. 4. Quando um fio ou outro condutor eléctrico passa pelo campo magnético do gerador, produz-se uma corrente eléctrica.
  • 48. O campo elétrico uniforme apresenta esta igualdade em suas linhas de força, implicando que o campo se mantém igual entre as placas e, por conseqüência, uma carga elétrica posicionada entre elas estará sujeita a uma força cuja intensidade e sentido são constantes ao longo do campo. Vistos os conceitos, vamos à lei de Coulomb. Como quase sempre nestes casos, esta lei leva o nome de seu propositor, o cientista francês Charles Coulomb. Coulomb descobriu que a força elétrica que atua sobre dois corpos eletricamente carregados é diretamente proporcional às suas cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância. Se você se lembrou da definição de Newton para a força da gravidade acertou em cheio. Como dissemos, campos elétricos e gravitacionais são análogos. Portanto, o enunciado da Lei de Coulomb pode ser escrito assim: Onde: F = força (medida em Newtons [N]); q = carga elétrica (medida em Coulombs [C]) r = distância (medida de metros [m]) k= constante eletrostática (medida em N.m2/C2)
  • 49.
  • 50.
  • 51. Principio da Eletrostática A eletrostática é a parte da física que estuda as propriedades e a ação mútuas das cargas elétricas em repouso em relação a um sistema inercial de referência. O principio da ação e repulsão diz que: cargas elétricas de mesmo sinal se repelem e cargas de sinais contrários se atraem. O principio da conservação das cargas elétricas diz: num sistema eletricamente isolado, a soma algébrica das cargas positivas e negativas é constante. Considere dois corpos A e B com cargas Q1 e Q2 respectivamente, admitamos que houve troca de cargas entre os corpos e os mesmos ficaram com cargas Q1’ e Q2’ respectivamente. Temos então pelo principio da conservação das cargas elétricas que: Q1 + Q2 = Q1’ + Q2’ = constante.
  • 52. Condutores e isolantes Segurando uma barra de vidro por uma das extremidades e atritando a outra com um pano de lã, somente a extremidade atritada se eletriza. Isto significa que as cargas elétricas em excesso localizam-se em determinada região e não se espalha. Fazendo o mesmo com uma carga metálica, esta não se eletriza. Repetindo o processo anterior, mas segurando a barra metálica por meio de um barbante, a barra metálica se eletriza e as cargas em excesso se espalham pela superfície. Os materiais, como o vidro, que conservam as cargas nas regiões onde elas surgem são chamada de isolantes ou dielétricos. Os materiais, nos quais as cargas se espalham imediatamente , são chamados de condutores. È o caso dos metais, do corpo humano e do solo. Ao atritarmos a barra metálica, segurando-a diretamente com as mãos, as cargas elétricas em excesso espalham-se pelo metal, pelo corpo e pela terra que são condutores. Com isso, a barra metálica não se eletriza devido as suas dimensões serem reduzidas em relação as dimensões da terra. Deste fato, se ligarmos um condutor eletrizado à terra, este se descarrega. Quando um condutor estiver eletrizado positivamente, elétrons sobem da terra para o condutor, neutralizando seu excesso de cargas positivas. Quando um condutor estiver eletrizado negativamente, seus elétrons em excesso escoam para a terra.
  • 53. Chamamos de condutores os corpos onde as partículas portadoras de carga elétrica conseguem se mover sem dificuldade, os corpos onde isso não acontece chamamos de isolantes. A eletrização é o processo pelo qual um corpo fica eletrizado. Quando um corpo ganha elétrons dizemos que ele foi eletrizado negativamente, pois o número de elétrons no corpo é maior que o número de prótons no mesmo. E quando um corpo perde elétrons o número de prótons no corpo é maior que o de elétrons, então, dizemos que o corpo está positivamente eletrizado.
  • 54. Quando dizemos que um corpo está “carregado”, isso significa que ele tem um desequilíbrio de cargas, apesar de a carga resultante geralmente representar apenas uma minúscula fração da carga total positiva ou negativa contida no corpo. Existem, no entanto, três formas de se eletrizar um objeto. Eletrização por atrito Ocorre quando atritamos dois corpos de substâncias diferentes (ou não), inicialmente neutros, e haverá transferência de eletros de um corpo para o outro, de tal forma que um corpo fique eletrizado positivamente (cedeu elétrons), e outro corpo fique eletrizado negativamente (ganhou elétrons). A eletrização por atrito é mais forte quando é feita por corpos isolantes, pois os elétrons permanecem nas regiões atritadas. Eletrização por contato Considere duas esferas de metal eletrizadas: A esfera A esta eletrizada positivamente e todos os seus pontos possuem potencial elétrico negativo, ao contrario da esfera B que está neutra e seu potencial elétrico é nulo. Portanto existe diferença de potencial entre as esferas. Quando encostamos as duas esferas, a diferença de potencial elétrico (Q) que existe entre elas, faz com que os elétrons da esfera negativamente carregada(A) passem espontaneamente para a esfera neutra( de menor potencial).
  • 55. Esse fenômeno acontece com freqüência na vida de todos. Por exemplo, quando tomamos choque ao encostar em um objeto que não tem ligação nenhuma com energia elétrica que possa justifica-lo. Eletrização por indução Sejam duas esferas metálicas A e B (A carregada negativamente e B neutra), afastadas como mostra a figura 1ª. Ao aproximarmos as duas esferas, a presença de cargas negativa presente em A, provocará uma separação de cargas em B(fig. 1b). Essa separação de cargas é chamada de indução. Se ligarmos um condutor da esfera B até a terra (fig. 2a), as cargas negativas que foram repelidas, escoarão para a terra de maneira natural, de modo que a esfera B passe a ficar eletrizada positivamente (fig. 2b). A esse processo damos o nome de eletrização por indução.
  • 56. 5 – (MACKENZIE) Um condutor eletrizado está em equilíbrio eletrostático. Pode-se afirmar que: a) o campo elétrico e o potencial interno são nulos; b) o campo elétrico interno é nulo e o potencial elétrico é constante e diferente de zero; c) o potencial interno é nulo e o campo elétrico é uniforme; d) campo elétrico e potencial são constantes; e) sendo o corpo eqüipotencial, então na sua superfície o campo é nulo.
  • 57. 5 – (MACKENZIE) Um condutor eletrizado está em equilíbrio eletrostático. Pode-se afirmar que: a) o campo elétrico e o potencial interno são nulos; b) o campo elétrico interno é nulo e o potencial elétrico é constante e diferente de zero; c) o potencial interno é nulo e o campo elétrico é uniforme; d) campo elétrico e potencial são constantes; e) sendo o corpo eqüipotencial, então na sua superfície o campo é nulo.
  • 58. 6 – (POUSO ALEGRE - MG) No interior de um condutor isolado em equilíbrio eletrostático: a) O campo elétrico pode assumir qualquer valor, podendo variar de ponto para ponto. b) O campo elétrico é uniforme e diferente de zero. c) O campo elétrico é nulo em todos os pontos. d) O campo elétrico só é nulo se o condutor estiver descarregado. e) O campo elétrico só é nulo no ponto central do condutor, aumentando (em módulo) à medida que nos aproximarmos da superfície.
  • 59. 6 – (POUSO ALEGRE - MG) No interior de um condutor isolado em equilíbrio eletrostático: a) O campo elétrico pode assumir qualquer valor, podendo variar de ponto para ponto. b) O campo elétrico é uniforme e diferente de zero. c) O campo elétrico é nulo em todos os pontos. d) O campo elétrico só é nulo se o condutor estiver descarregado. e) O campo elétrico só é nulo no ponto central do condutor, aumentando (em módulo) à medida que nos aproximarmos da superfície.