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Eletrostática
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Eletrostática Experimentos; Garrafa pet, canudinho, papel higiênico, alfinete Gerador Van de Graaff G.V. Torre com cabeleira G.V. Eletroscópio de folha e pendulo G.V. Hélice (torniquete) ionização G.V. lâmpadas na presença do campo G.V. Linha de campo retro-projeto G.V. descarga elétrica (pequenos raios no escuro)  G.V. potencial elétrico – multimetro e ponta de prova G.V. garrafa de leyden
 
 
Os portadores de carga elétrica são:  elétrons  -  que transportam carga negativa  Íons  -  Cátions  transportam cargas  positivas  Ânions  cargas negativas  Portadores de Cargas
Partícula  Carga (C)  Massa (Kg)  elétron  -1,6021917 x 10 -19   9,1095 x 10 -31 Kg  próton  1,6021917 x 10 -19   1,67261 x 10 -27 Kg  nêutron  0  1,67492 x 10 -27 Kg
Condutores elétricos São materiais que apresentam portadores de cargas elétricas (elétrons ou íons) quase livres, o que facilita a mobilidade dos mesmos em seu interior. São considerados bons condutores, materiais com alto número de portadores de cargas elétricas livres e que apresentam alta mobilidade desses portadores de cargas elétricas.
 
Isolantes ou dielétricos Os materiais isolantes se caracterizam por não apresentar portadores de cargas elétricas livres para movimentação. Nesses materiais, a mobilidade dos portadores de cargas elétricas é praticamente nula, ficando os mesmos praticamente fixos no seu interior.   Exemplos:  borracha, madeira, água pura, etc
Por atrito    Foi o primeiro processo de eletrização conhecido. Quando duas substâncias de naturezas diferentes são atritadas,  ambas  se eletrizam .
Por indução  um corpo neutro é colocado próximo de um corpo eletrizado, sem que haja contato entre eles,  o corpo neutro se eletriza . Esse fenômeno é chamado indução eletrostática.
Por contato    Quando um corpo neutro é colocado em contato com um corpo eletrizado, por meio de um fio condutor,  o corpo neutro se eletriza
Por aquecimento    Certos corpos, quando aquecidos, eletrizam-se, apresentando eletricidades de nomes contrários em dois pontos diametralmente opostos. O fenômeno é chamado fenômeno  piroelétrico . É mais comum em cristais, como por exemplo na turmalina.
Por pressão  Certos corpos, quando comprimidos, eletrizam-se, apresentando eletricidades de nomes contrários nas extremidades. O fenômeno é chamado fenômeno piezoelétrico. Também é mais comum em cristais, como por exemplo, turmalina, calcita e quartzo.
Vidro  Mica  Lã  Seda  Algodão  Madeira  Âmbar  Enxofre  Metais   + - Séries triboelétricas Pele humana seca Couro Pele de coelho Vidro Cabelo humano Fibra sintética (nylon) Lã Chumbo Pele de gato Seda Alumínio Papel Algodão Aço Madeira Âmbar Borracha dura Níquel, Cobre, Latão, Prata, Ouro, Platina, Poliéster Isopor Filme PVC ('magipack') Poliuretano Polietileno ('fita adesiva') Polipropileno Vinil (PVC) Silicone Teflon
 
Raio, Trovão e Relâmpago
 
[object Object]
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PRINCÍPIO ELETROSTÁTICO F F F + + F + - F F - - PRÍNCIPIO DE ATRAÇÃO E REPULSÃO
Cargas elétricas de mesmo sinal se repelem e as de sinais opostos se atraem
Carga elétrica não se cria, não se perde, apenas se transfere PRÍNCIPIO DE CONSERVAÇÃO DA CARGA ELÉTRICA Num sistema eletricamente isolado, a soma das cargas elétricas é constante.
+ ANTES DO CONTATO - Q 1 = 3Q Q 2 = -5Q + + - - Q 1 ! Q 2 ! + Q 1 Q 2 =  Q 1 ! Q 2 ! + DEPOIS DO CONTATO Q 1 Q 2 =   Q 1 ! Q 2 ! + =   3Q+(-5Q) =   2 =   =   -2Q 2 -Q Q 1 ! Q 2 ! =   -Q =   2
Lei de Coulomb ,[object Object],[object Object]
d F F + + d F F + - d F F - - LEI DE COULOMB Q 1 Q 1 Q 1 Q 2 Q 2 Q 2
z F = Q Q 1 . 2 1 d 2 K F = K . Q Q 1 . d 2 2 K=Constate eletrostática F = K . Q Q 1 . 2 1 d 2
19 F = K . Q Q 1 . d 2 2 d + + 1 Q 1 Q 2 2d + + Q 1 Q 2 3d + + Q 1 Q 2 F = K . Q Q 1 . d 2 2 F = K . Q Q 1 . d 2 3 14 F = 2 F = 3 1/4F 1 1/9F 1
d + + Q 1 Q 2 F = K . Q Q 1 . d 2 1 d/2 + + Q 1 Q 2 F = 4.K . Q Q 1 . d 2 2 F = 9.K . Q Q 1 . d 2 2 d/3 + + 3 Q 1 Q 2 F = 2 F = 3 4F 1 9F 1
F = K . Q Q 1 . d 2 2 d + + 1 Q 1 Q 2 F = 2K . Q Q 1 . d 2 2 F = 3K . Q Q 1 . d 2 3 d + + Q 1 2Q 2 d + + Q 1 3Q 2 2 2 F = 2 F = 3 2F 1 3F 1
F F + +
Campo elétrico
 
 
 
TRABALHO DA FORÇA ELÉTICA + + q Q < 0 > 0 > 0 F SENTIDO NATURAL DO DESLOCMENTO   + + q Q > 0 F SENTIDO NATURAL DO FORÇADO  >0 <0 
A = B  A  B  C = C O Trabalho não depende da trajetória .
 Q F A B d A d AB AB = F.d AB  AB = q.K Q.(1 – 1) d A d B q
Q F A B d A d AB  A = q.K Q.(1 – 1) d A d B q ∞ ∞  A = q.K .Q  d A ∞ 0 Podemos afirmar que esse é o maior trabalho da força elétrica, para deslocar uma carga do ponto A até o infinito
ENERGIA PONTENCIAL   ELÉTRICA  A = q.K Q.(1 – 1 ) d A d B ∞  A = q.K .Q  d A ∞ 0  A = ∞ B E P A E P -  A = ∞ A E P A E P = q.K .Q  d A Sendo  Ep B  = 0 por considerar o infinito como referencial  0
POTENCIAL ELÉTRICO A grandeza escalar  potencial elétrico é definida como a  energia potencial   elétrica  por  unidade de carga. Colocando-se uma carga q  num ponto A de um campo elétrico  de uma carga puntiforme Q, adquire uma energia potencial elétrica Ep A.  A relação potencial, energia potencial elétrica  e carga é:
A E P q   A V = A E P q   A V = A E P = q.K .Q  d A = q .K .Q  d A K .Q  q   = d A A V = K .Q  d A 1 volt 1coulomb 1 joule = = 1V
POTENCIAL DE VÁRIAS CARGAS Q 3 V P = P d 1 d 3 d 2 Q 1 Q 2 V 1  + V 2  + V 3 O POTENCIAL NUMA REGIÃO SOBRE A INFLUÊNCIA DE VÁRIOS CAMPOS É A SOMA DOS POTENCIAIS ELÉTRICOS GERADO POR ESSES CAMPOS
DIFERENÇA DE POTENCIAL ( U ) F A B d AB Q q  A = B B E P A E P - = A E P q.V A = B E P q.V B {  A = B q.V A  - q.V B  A = B q.(V A  - V B )
DIFERENÇA DE POTENCIAL ( U )  A = B q .( V A  - V B ) U AB É chamado de diferença de potencial elétrica entre os pontos A e B (ddp) ou tensão elétrica entre os pontos A e B. = q  AB U
VARIAÇÃO DO POTENCIAL AO LONGO DE UMA LINHA DE FORÇA Q + A B C V = K .Q   d Como d A <d B   <d c , temos: V A  > V B   > V C   Percorrendo uma linha uma linha de força no seu sentido, encontramos sempre pontos de menor potencial.   A B C V A  > V B   > V C
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DIFERENÇA DE POTENCIAL NUM CAMPO ELÉTRICO UNIFORME V A V B E F q d  A = B q.(V A  - V B ) U AB  A = B q.E.d = q.E.d q.(V A  - V B ) U AB = E.d
SUPEFÍCIE EQUIPOTENCIAL Numa superfície equipotencial as linhas de força são sempre perpendiculares às superfícies equipotenciais. V A V B V B V A
 

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3º Ano Eletrostática

  • 2.
  • 3. Eletrostática Experimentos; Garrafa pet, canudinho, papel higiênico, alfinete Gerador Van de Graaff G.V. Torre com cabeleira G.V. Eletroscópio de folha e pendulo G.V. Hélice (torniquete) ionização G.V. lâmpadas na presença do campo G.V. Linha de campo retro-projeto G.V. descarga elétrica (pequenos raios no escuro) G.V. potencial elétrico – multimetro e ponta de prova G.V. garrafa de leyden
  • 4.  
  • 5.  
  • 6. Os portadores de carga elétrica são: elétrons - que transportam carga negativa Íons - Cátions transportam cargas positivas Ânions cargas negativas Portadores de Cargas
  • 7. Partícula Carga (C) Massa (Kg) elétron -1,6021917 x 10 -19 9,1095 x 10 -31 Kg próton 1,6021917 x 10 -19 1,67261 x 10 -27 Kg nêutron 0 1,67492 x 10 -27 Kg
  • 8. Condutores elétricos São materiais que apresentam portadores de cargas elétricas (elétrons ou íons) quase livres, o que facilita a mobilidade dos mesmos em seu interior. São considerados bons condutores, materiais com alto número de portadores de cargas elétricas livres e que apresentam alta mobilidade desses portadores de cargas elétricas.
  • 9.  
  • 10. Isolantes ou dielétricos Os materiais isolantes se caracterizam por não apresentar portadores de cargas elétricas livres para movimentação. Nesses materiais, a mobilidade dos portadores de cargas elétricas é praticamente nula, ficando os mesmos praticamente fixos no seu interior.   Exemplos: borracha, madeira, água pura, etc
  • 11. Por atrito   Foi o primeiro processo de eletrização conhecido. Quando duas substâncias de naturezas diferentes são atritadas, ambas se eletrizam .
  • 12. Por indução um corpo neutro é colocado próximo de um corpo eletrizado, sem que haja contato entre eles, o corpo neutro se eletriza . Esse fenômeno é chamado indução eletrostática.
  • 13. Por contato   Quando um corpo neutro é colocado em contato com um corpo eletrizado, por meio de um fio condutor, o corpo neutro se eletriza
  • 14. Por aquecimento   Certos corpos, quando aquecidos, eletrizam-se, apresentando eletricidades de nomes contrários em dois pontos diametralmente opostos. O fenômeno é chamado fenômeno piroelétrico . É mais comum em cristais, como por exemplo na turmalina.
  • 15. Por pressão Certos corpos, quando comprimidos, eletrizam-se, apresentando eletricidades de nomes contrários nas extremidades. O fenômeno é chamado fenômeno piezoelétrico. Também é mais comum em cristais, como por exemplo, turmalina, calcita e quartzo.
  • 16. Vidro Mica Lã Seda Algodão Madeira Âmbar Enxofre Metais + - Séries triboelétricas Pele humana seca Couro Pele de coelho Vidro Cabelo humano Fibra sintética (nylon) Lã Chumbo Pele de gato Seda Alumínio Papel Algodão Aço Madeira Âmbar Borracha dura Níquel, Cobre, Latão, Prata, Ouro, Platina, Poliéster Isopor Filme PVC ('magipack') Poliuretano Polietileno ('fita adesiva') Polipropileno Vinil (PVC) Silicone Teflon
  • 17.  
  • 18. Raio, Trovão e Relâmpago
  • 19.  
  • 20.
  • 21.
  • 22. PRINCÍPIO ELETROSTÁTICO F F F + + F + - F F - - PRÍNCIPIO DE ATRAÇÃO E REPULSÃO
  • 23. Cargas elétricas de mesmo sinal se repelem e as de sinais opostos se atraem
  • 24. Carga elétrica não se cria, não se perde, apenas se transfere PRÍNCIPIO DE CONSERVAÇÃO DA CARGA ELÉTRICA Num sistema eletricamente isolado, a soma das cargas elétricas é constante.
  • 25. + ANTES DO CONTATO - Q 1 = 3Q Q 2 = -5Q + + - - Q 1 ! Q 2 ! + Q 1 Q 2 = Q 1 ! Q 2 ! + DEPOIS DO CONTATO Q 1 Q 2 = Q 1 ! Q 2 ! + = 3Q+(-5Q) = 2 = = -2Q 2 -Q Q 1 ! Q 2 ! = -Q = 2
  • 26.
  • 27. d F F + + d F F + - d F F - - LEI DE COULOMB Q 1 Q 1 Q 1 Q 2 Q 2 Q 2
  • 28. z F = Q Q 1 . 2 1 d 2 K F = K . Q Q 1 . d 2 2 K=Constate eletrostática F = K . Q Q 1 . 2 1 d 2
  • 29. 19 F = K . Q Q 1 . d 2 2 d + + 1 Q 1 Q 2 2d + + Q 1 Q 2 3d + + Q 1 Q 2 F = K . Q Q 1 . d 2 2 F = K . Q Q 1 . d 2 3 14 F = 2 F = 3 1/4F 1 1/9F 1
  • 30. d + + Q 1 Q 2 F = K . Q Q 1 . d 2 1 d/2 + + Q 1 Q 2 F = 4.K . Q Q 1 . d 2 2 F = 9.K . Q Q 1 . d 2 2 d/3 + + 3 Q 1 Q 2 F = 2 F = 3 4F 1 9F 1
  • 31. F = K . Q Q 1 . d 2 2 d + + 1 Q 1 Q 2 F = 2K . Q Q 1 . d 2 2 F = 3K . Q Q 1 . d 2 3 d + + Q 1 2Q 2 d + + Q 1 3Q 2 2 2 F = 2 F = 3 2F 1 3F 1
  • 32. F F + +
  • 34.  
  • 35.  
  • 36.  
  • 37. TRABALHO DA FORÇA ELÉTICA + + q Q < 0 > 0 > 0 F SENTIDO NATURAL DO DESLOCMENTO + + q Q > 0 F SENTIDO NATURAL DO FORÇADO  >0 <0 
  • 38. A = B  A  B  C = C O Trabalho não depende da trajetória .
  • 39.  Q F A B d A d AB AB = F.d AB  AB = q.K Q.(1 – 1) d A d B q
  • 40. Q F A B d A d AB  A = q.K Q.(1 – 1) d A d B q ∞ ∞  A = q.K .Q d A ∞ 0 Podemos afirmar que esse é o maior trabalho da força elétrica, para deslocar uma carga do ponto A até o infinito
  • 41. ENERGIA PONTENCIAL ELÉTRICA  A = q.K Q.(1 – 1 ) d A d B ∞  A = q.K .Q d A ∞ 0  A = ∞ B E P A E P -  A = ∞ A E P A E P = q.K .Q d A Sendo Ep B = 0 por considerar o infinito como referencial 0
  • 42. POTENCIAL ELÉTRICO A grandeza escalar potencial elétrico é definida como a energia potencial elétrica por unidade de carga. Colocando-se uma carga q num ponto A de um campo elétrico de uma carga puntiforme Q, adquire uma energia potencial elétrica Ep A. A relação potencial, energia potencial elétrica e carga é:
  • 43. A E P q A V = A E P q A V = A E P = q.K .Q d A = q .K .Q d A K .Q q = d A A V = K .Q d A 1 volt 1coulomb 1 joule = = 1V
  • 44. POTENCIAL DE VÁRIAS CARGAS Q 3 V P = P d 1 d 3 d 2 Q 1 Q 2 V 1 + V 2 + V 3 O POTENCIAL NUMA REGIÃO SOBRE A INFLUÊNCIA DE VÁRIOS CAMPOS É A SOMA DOS POTENCIAIS ELÉTRICOS GERADO POR ESSES CAMPOS
  • 45. DIFERENÇA DE POTENCIAL ( U ) F A B d AB Q q  A = B B E P A E P - = A E P q.V A = B E P q.V B {  A = B q.V A - q.V B  A = B q.(V A - V B )
  • 46. DIFERENÇA DE POTENCIAL ( U )  A = B q .( V A - V B ) U AB É chamado de diferença de potencial elétrica entre os pontos A e B (ddp) ou tensão elétrica entre os pontos A e B. = q  AB U
  • 47. VARIAÇÃO DO POTENCIAL AO LONGO DE UMA LINHA DE FORÇA Q + A B C V = K .Q d Como d A <d B <d c , temos: V A > V B > V C Percorrendo uma linha uma linha de força no seu sentido, encontramos sempre pontos de menor potencial. A B C V A > V B > V C
  • 48. VARIAÇÃO DO POTENCIAL AO LONGO DE UMA LINHA DE FORÇA Q - A B C V = K .Q d Como d A < d B < d c , temos : V A > V B > V C Percorrendo uma linha de força no seu sentido, encontramos sempre pontos de menor potencial. A B C V A > V B > V C
  • 49. DIFERENÇA DE POTENCIAL NUM CAMPO ELÉTRICO UNIFORME V A V B E F q d  A = B q.(V A - V B ) U AB  A = B q.E.d = q.E.d q.(V A - V B ) U AB = E.d
  • 50. SUPEFÍCIE EQUIPOTENCIAL Numa superfície equipotencial as linhas de força são sempre perpendiculares às superfícies equipotenciais. V A V B V B V A
  • 51.