Aulas de Fisica básica

1. Capítulo
30
Introdução à
Eletricidade
FÍSICA
PROF SIDNEY ROCYHA
ANOTAÇÕES EM AULA
Capítulo 30 – Introdução à Eletricidade

2. Introdução à Eletricidade
Ao ser atritado com um pedaço de pele de animal,
o âmbar passa a atrair pedacinhos de palha seca.
Eletricidade é uma palavra derivada do grego élektron, que
significa âmbar.
30.1
G10CK/ALAMY/EASYPIX
BRASIL
Resina vegetal fossilizada

3. Introdução à Eletricidade
Constituição do átomo e corpos eletrizados
Toda matéria é constituída de
átomos. Os átomos, em um modelo
simplificado, são compostos
fundamentalmente de prótons,
nêutrons e elétrons.
30.1
ADILSON
SECCO

4. Introdução à Eletricidade
Nesse modelo, conhecido como
modelo atômico planetário,
apresentado em 1911 por Ernest
Rutherford (1871-1937), prótons e
nêutrons estão concentrados em uma
diminuta e maciça região central do
átomo, formando o núcleo.
Constituição do átomo e corpos eletrizados
30.1
ADILSON
SECCO

5. Introdução à Eletricidade
Os elétrons, em constante
movimentação, distribuem-se ao
redor desse núcleo, numa região
denominada eletrosfera. Prótons
e elétrons possuem carga elétrica.
Constituição do átomo e corpos eletrizados
30.1
ADILSON
SECCO

6. Introdução à Eletricidade
 As cargas elétricas do próton e do elétron têm mesmo valor
em módulo e sinais opostos (naturezas diferentes).
 Prótons têm carga elétrica positiva e elétrons têm carga
elétrica negativa.
 Tais cargas elétricas são chamadas de carga elétrica
elementar.
30.1
Constituição do átomo e corpos eletrizados

7. Carga elétrica elementar (e): É a carga de 01 (um) proton ou de
01 (um) elétron.
Introdução à Eletricidade
30.1
Átomo neutro
ADILSON
SECCO
e = 1,6 ∙ 10–19 C
coulomb, unidade de
carga elétrica no SI
Importante:

8. Corpos eletrizados
Eletrizar um átomo e, por extensão, um corpo, significa
tornar diferente o número de prótons e o número de
elétrons do átomo ou do corpo.
Corpo eletrizado
negativamente
apresenta excesso
de elétrons
Corpo eletrizado
positivamente
apresenta falta
de elétrons
fornecendo elétrons
retirando elétrons
30.2
Corpo neutro
número de p+ = número de e–
número de p+ < número de e–
ADILSON
SECCO
número de p+ > número de e–

9. Corpos eletrizados
A quantização da carga elétrica
Como só podemos fornecer ou retirar um número inteiro de
elétrons do corpo, a carga elétrica (positiva ou negativa)
desse corpo será sempre um múltiplo inteiro da carga
elementar e.
Assim:
Q = ± n ∙ e
em que e = 1,6 ∙ 10–19 C
A carga Q será positiva se o corpo apresentar falta
de elétrons e negativa se o corpo apresentar excesso
de elétrons.
30.2

10. Capítulo
33
Corrente elétrica,
potência, Energia
elétrica, resistores
e leis de Ohm
FÍSICA
PROF: SIDNEY ROCHA
ANOTAÇÕES EM AULA
Capítulo 33 – Corrente elétrica, potência,
resistores e leis de Ohm

11. Corrente elétrica
Corrente elétrica é o nome dado ao movimento ordenado de
cargas elétricas.
 Nos condutores metálicos, os portadores de carga elétrica
que constituem a corrente são os elétrons.
 Nas soluções iônicas, os portadores de carga elétrica da
corrente são íons positivos (cátions) e íons negativos
(ânions).
 Nos gases ionizados, os portadores de carga da corrente
elétrica são íons e elétrons.
33.1

12. Por convenção, o sentido da corrente elétrica é contrário ao do
movimento das cargas negativas livres.
A intensidade média im da corrente elétrica é dada por:
A unidade de medida recebe o nome de Ampère (A).
Sentido corrente elétrica
33.1
C
s
im =q
t
coulomb (C)
segundo (s)
STUDIO
CAPARROZ
o
e
i
coulomb por
segundo
C
s

13. Corrente elétrica
No diagrama intensidade de corrente × tempo (gráfico i × t),
a área sob a curva, em dado intervalo de tempo, é
numericamente igual à quantidade de carga elétrica que
atravessa uma seção transversal do condutor.
33.1
q
ADILSON
SECCO
q = “área” sob i  t
N

14. Corrente elétrica
Lei dos nós
Nos circuitos elétricos, o ponto para o qual concorrem três ou
mais condutores é denominado nó.
33.1
ADILSON
SECCO

15. Corrente elétrica
Lei dos nós (primeira lei de Kirchhoff)
33.1
Em qualquer nó de um circuito elétrico, a soma das
intensidades de correntes que chegam ao nó é igual
à soma das intensidades de correntes que saem dele.
ADILSON
SECCO

16. Efeitos da corrente elétrica
Ao se estabelecer uma corrente elétrica em um material
condutor, podemos sempre identificar pelo menos um dos
cinco efeitos descritos a seguir.
33.2

17. Efeitos da corrente elétrica
Efeito térmico
Também conhecido como efeito Joule,
esse efeito surge devido às colisões
entre os átomos do condutor e os
elétrons livres que constituem a
corrente elétrica. O efeito Joule ocorre
em equipamentos elétricos que geram
calor, como aquecedores e chuveiros.
EFEITO JOULE: É a conversão de
energia elétrica em energia térmica.
33.2
Aquecedor elétrico
LUSOIMAGES/SHUTTERSTOCK

18. Efeitos da corrente elétrica
Efeito químico
O efeito químico é a base da eletrólise e acontece quando
uma solução eletrolítica é atravessada por uma corrente
elétrica e sofre decomposição.
33.2

19. Efeitos da corrente elétrica
Efeito luminoso
A passagem de uma corrente
elétrica através de um gás
rarefeito pode ionizá-lo,
liberando energia em forma de
luz. As lâmpadas fluorescentes
e os letreiros em neon são
aplicações práticas desse efeito.
33.2
Lâmpada de plasma
MARCO
MEROLA/LOOK
AT
SCIENCES/SCIENCE
PHOTO
LIBRARY/LATINSTOCK

20. Efeitos da corrente elétrica
Efeito fisiológico
Esse efeito acontece quando uma corrente elétrica atravessa
um organismo vivo. Nesse caso, a corrente elétrica afeta
o sistema nervoso e provoca contrações involuntárias
no organismo.
33.2

21. Efeitos da corrente elétrica
Efeito magnético
Esse efeito, que sempre se manifesta, é caracterizado pelo
surgimento de um campo magnético nas proximidades
do condutor por onde circula a corrente elétrica. O efeito
magnético serve como base para a construção de motores
elétricos, microfones, alto-falantes, transformadores etc.
33.2

22. Potência e energia elétrica
Potência é a grandeza física que indica a rapidez com que
determinado trabalho é realizado ou a rapidez com que
determinada quantidade de energia é convertida de uma
forma em outra. Assim:
A unidade de medida recebe o nome de watt (W).
33.3
P =
τ
t
joule (J)
segundo (s)
J
s
joule por
segundo
J
s

23. Para a maioria dos equipamentos elétricos, a quantidade de
energia correspondente a 1 J é muito pequena. Por essa
razão, as companhias elétricas medem a quantidade de
energia elétrica consumida em quilowatt-hora (kWh).
33.3
Potência e energia elétrica
1kWh = 1kW · h
1kWh = 1.000 W · 3.600 s
1kWh = 3,6 · 106 J

24. Consideremos um dipolo elétrico submetido à ddp U e
percorrido por uma corrente elétrica de intensidade i.
Como vimos, potência é a grandeza física que indica a rapidez
com que determinado trabalho é realizado. No caso do dipolo,
o trabalho é realizado pela força elétrica para deslocar as
cargas que constituem a corrente elétrica.
33.3
Dipolo elétrico
U
i
STUDIO
CAPARROZ

25. P = U · i
A potência elétrica P é dada por:
watt (W)
33.3
ampère (A)
volt (V)

26. Resistores e resistência elétrica
Denomina-se resistor o elemento de circuito elétrico cuja
função é converter energia elétrica em energia térmica ou
limitar a intensidade de corrente que passa por determinados
componentes de um circuito.
33.4

27. 33.4
Resistores e resistência elétrica
Lâmpada de tungstênio
IGOR
KOVALCHUK/SHUTTERSTOCK
SÉRGIO
DOTTA/CID
Resistência de chuveiro
Nas figuras, vemos alguns exemplos de resistores e alguns
aparelhos equipados com resistores encontrados em nosso
dia-a-dia.

28. Nas figuras, vemos alguns exemplos de resistores e alguns
aparelhos equipados com resistores encontrados em nosso
dia-a-dia.
33.4
Resistores e resistência elétrica
Resistência de chuveiro
SÉRGIO
DOTTA/CID
Fritadeira
SUTSAIY/SHUTTERSTOCK

29. 33.4
resistência elétrica : É a grandeza física que indica a
dificuldade imposta à movimentação das cargas elétricas que
constituem a corrente através do condutor.
Resistores e resistência elétrica

30. Nos circuitos elétricos, um resistor com resistência elétrica R
costuma ser representado pelos símbolos mostrados a seguir.
ou
33.4
Representação de um resistor
R R
ADILSON
SECCO

31. Consideremos um condutor submetido a uma diferença de
potencial U e percorrido por uma corrente elétrica de
intensidade i.
33.4
Conceito de resistência elétrica
STUDIO
CAPARROZ
U
i

32. Por definição, a resistência elétrica R do condutor é dada por:
A unidade de medida recebe o nome de Ohm (Ω).
33.4
Resistores e resistência elétrica
R =
U
i ampère (A)
volt (V)
V
A
volt por ampère
V
A

33. Leis de Ohm
Primeira lei de Ohm
Quando se aumenta a ddp U aplicada aos terminais de um
resistor, a intensidade de corrente elétrica i que o atravessa
aumenta na mesma proporção. Assim, a razão entre ddp U
e a intensidade de corrente elétrica i permanece constante.
Matematicamente, escrevemos:
33.5
U1 U2 U3 Un
i1 i2 i3 in
= = = … = = constante = R

34. U = R · i
volt (V)
ampère (A)
ohm (W)
IMPORTANTE:
De acordo com a primeira lei de Ohm: os resistores cuja
resistência elétrica é constante são denominados resistores
ôhmicos.
33.5
Leis de Ohm

35. Curva (gráfico) característica do resistor
O diagrama U × i de um dado componente de circuito elétrico
é denominado curva característica do componente.
Para um resistor ôhmico, vale a relação:
R = constante = tg 
Diagrama U × i para diversos tipos de resistores
33.5
R crescente com i
R = constante
(resistor ôhmico)
R decrescente com i
STUDIO
CAPARROZ
i
0
U

Leis de Ohm

36. Segunda lei de Ohm
A resistência elétrica de um condutor homogêneo de secção
transversal constante depende do material de que é feito e é
diretamente proporcional ao seu comprimento L e inversamente
proporcional à sua área de secção transversal A.
33.5
Leis de Ohm

37. Segunda lei de Ohm
Consideremos o condutor mostrado na figura.
A resistência elétrica R desse condutor é dada por:
resistividade do material
33.5
Leis de Ohm
L
A
STUDIO
CAPARROZ
R = ρ ·
L
A

38. Segunda lei de Ohm
A resistividade ρ é uma característica do material do qual
o condutor é feito e depende de sua temperatura.
No SI, a resistividade é medida em Ω · m.
33.5
Leis de Ohm

39. FÍSICA
NICOLAU, TORRES
E PENTEADO
ANOTAÇÕES EM AULA
Coordenação editorial: Juliane Matsubara Barroso
Elaboração de originais: Carlos Magno A. Torres, Nicolau Gilberto Ferraro, Paulo Cesar M. Penteado
Edição de texto: Eugênio Dalle Olle, Fabio Ferreira Rodrigues, Fernando Savoia Gonzalez, João Batista Silva dos Santos,
Livia Santa Clara de Azevedo Ferreira, Lucas Maduar Carvalho Mota, Luiz Alberto de Paula e Silvana Sausmikat Fortes
Preparação de texto: Silvana Cobucci Leite
Coordenação de produção: Maria José Tanbellini
Iconografia: Daniela Baraúna, Érika Freitas, Fabio Yoshihito Matsuura, Flávia Aline de Morais e Monica de Souza
Diagramação: Mamute Mídia
EDITORA MODERNA
Diretoria de Tecnologia Educacional
Editora executiva: Kelly Mayumi Ishida
Coordenadora editorial: Ivonete Lucirio
Editores: Andre Jun e Natália Coltri Fernandes
Assistentes editoriais: Ciça Japiassu Reis e Renata Michelin
Editor de arte: Fabio Ventura
Editor assistente de arte: Eduardo Bertolini
Assistentes de arte: Ana Maria Totaro, Camila Castro e Valdeí Prazeres
Revisores: Antonio Carlos Marques, Diego Rezende e Ramiro Morais Torres
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2012