Medida da carga elétrica. É usual o emprego dos submúltiplos: 1 microcoulomb = 1 C = 10-6 C 1 milecoulomb = 1mC = 10-3 C PROCESSOS DE ELETRIZAÇÃO
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- Gilson A. Cunha
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1 ELETRICIDADE Carga elétrca A matéra é formaa e peuenas partículas, os átomos. Caa átomo, por sua vez, é consttuío e partículas ana menores, no núcleo: os prótons e os nêutrons; na eletrosfera: os elétrons. Às partículas eletrzaas (elétrons e prótons) chamamos "carga elétrca". Prótons() Nêutrons(0) ()Elétrons Mea a carga elétrca = n.e (se houver excesso e elétrons) = n.e (se houver falta e elétrons) e = 1, C = uantae e carga (C) n = número e cargas e = carga elementar (C) unae e carga elétrca no SI é o coulomb (C) É usual o emprego os submúltplos: 1 mcrocoulomb = 1 C = 10 6 C 1 mlecoulomb = 1mC = 10 3 C PROCESSOS DE ELETRIZAÇÃO Conutores e eletrcae São os meos materas nos uas há faclae e movmento e cargas elétrcas, evo a presença e "elétrons lvres". Ex: fo e cobre, alumíno, etc. Isolantes e eletrcae São os meos materas nos uas não há faclae e movmento e cargas elétrcas. Ex: vro, borracha, maera seca, etc. Prncípos a eletrostátca "Cargas elétrcas e mesmo snal se repelem e e snas contráros se atraem." Eletrzação por atrto Quano os corpos são atrtaos, poe ocorrer a passagem e elétrons e um corpo para outro. lã plástco pere elétrons recebe elétrons Eletrzação por contato Quano colocamos os corpos conutores em contato, um eletrzao e o outro neutro, poe ocorrer a passagem e elétrons e um para o outro, fazeno com ue o corpo neutro se eletrze. Antes urante epos "Num sstema eletrcamente solao, a soma as cargas elétrcas é constante." Eletrzação por nução A eletrzação e um conutor neutro poe ocorrer por smples aproxmação e um corpo eletrzao, sem ue haja contato entre eles. Corpo neutro > Nº prótons = Nº elétrons Corpo postvo > O corpo pereu elétrons Corpo negatvo > O corpo ganhou elétrons 1
2 Lgação com a Terra "Ao se lgar um conutor eletrzao à Terra, ele se escarrega." CAMPO ELÉTRICO "Exste uma regão e nfluênca a carga Q one ualuer carga e prova, nela colocaa, estará sob a ação e uma força e orgem elétrca. A essa regão chamamos e campo elétrco." Pênulo eletrostátco O pênulo eletrostátco é consttuío e uma esfera leve e peuena. Aproxmanose um corpo eletrzao a esfera neutra, ocorrerá o fenômeno a nução eletrostátca na esfera e ela será atraía pelo corpo eletrzao. = O campo elétrco é uma graneza vetoral. A unae e E no SI é N/C. F E = Intensae o campo elétrco (N/C) F = Força (N) = carga e prova (C) Orentação o campo elétrco LEI DE COLOMB "As cargas elétrcas exercem forças entre s. Essas forças obeecem ao prncípo a ação e reação, ou seja, têm a mesma ntensae, a mesma reção e sentos opostos." F F K Q.Q Q 1 Q 1 F= força e nteração entre as cargas (N) Q = carga (C) = stânca entre as cargas (m) K = constante eletrostátca (N.m /C ) K vácuo = N.m /C F Q F Q F Q F Q F
3 Campo elétrco e uma carga puntforme "O vetor campo elétrco em um ponto P nepene a carga e prova nele colocaa." Q Q K Q = carga ue gera o campo (C) = stânca a carga ao ponto P K = constante eletrostátca (N.m /C ) K vácuo = N.m /C ENERGIA POTENCIAL ELÉTRICA "Energa potencal correspone a capacae a força elétrca realzar trabalho." Q Q. E P K E P = Energa potencal elétrca (J) Q = carga elétrca (C) = carga e prova (C) = stânca entre as cargas (m) K = constante eletrostátca (N.m /C ) K vácuo = N.m /C A energa potencal é uma graneza escalar. No SI, a energa é mea em Joule ( J ). POTENCIAL ELÉTRICO "Com relação a um campo elétrco, nteressanos a capacae e realzar trabalho, assocaa ao campo em s, nepenentemente o valor a carga colocaa num ponto P esse campo." Q P EP V K.Q V O potencal elétrco, V, é uma graneza escalar. No SI, o potencal é meo em volt (V) POTENCIAL PRODZIDO POR VÁRIAS CARGAS "Para obtermos o potencal prouzo por váras cargas num mesmo ponto P, calculamos ncalmente o potencal ue caa uma prouzra se estvesse soznha, a segur somamos os potencas calculaos." 1 Q 1 3 Q Q 3 K.Q 1 V1, 1 V P = V! V V 3 K.Q P V, etc RELAÇÃO ENTRE TRABALHO E DIFERENÇA DE POTENCIAL (DDP) "O trabalho realzao pela força elétrca, no eslocamento e uma carga e um ponto A até um ponto B, poe ser calculao a partr os potencas os pontos A e B." Q A B P 3
4 AB = (V A V B ) AB =. = ferença e potencal (p), meo em volts. = V A V B Propreae gráfca "No gráfco a corrente em função o tempo, a área sob a curva, é numercamente gual a uantae e carga ue atravessa o conutor." (A) CORRENTE ELÉTRICA "As cargas elétrcas em movmento orenao consttuem a corrente elétrca. As cargas elétrcas ue consttuem a corrente elétrca são os elétrons lvres, no caso o sólo, e os íons, no caso os fluíos." Intensae a corrente elétrca t = n.e = corrente elétrca (A) = carga elétrca (C) t = tempo (s) n = número e cargas e = carga elementar (C) e = 1, C nae e corrente elétrca no SI é ampère (A) Tpos e corrente Corrente contínua É auela cujo sento se mantém constante. Ex: corrente e uma batera e carro, plha, etc. Corrente alternaa É auela cujo sento vara alternaamente. Ex: corrente usaa nas resêncas. A 0 t 1 t t (s) A = EFEITOS DA CORRENTE ELÉTRICA Na passagem e uma corrente por um conutor observamse alguns efetos, ue veremos a segur. a) Efeto térmco ou efeto Joule Qualuer conutor sofre um auecmento ao ser atravessao por uma corrente elétrca. Esse efeto é a base e funconamento os aueceores elétrcos, chuveros elétrcos, secaores e cabelo, lâmpaas térmcas etc. b) Efeto lumnoso Em etermnaas conções, a passagem a corrente elétrca através e um gás rarefeto faz com ue ele emta luz. As lâmpaas fluorescentes e os anúncos lumnosos. são aplcações esse efeto. Neles há a transformação reta e energa elétrca em energa lumnosa. c) Efeto magnétco m conutor percorro por uma corrente elétrca cra, na regão próxma a ele, um campo magnétco. Este é um os efetos mas mportantes, consttuno a base o funconamento os motores, transformaores, relés etc. ) Efeto uímco ma solução eletrolítca sofre ecomposção, uano é atravessaa por uma corrente elétrca. É a eletrólse. Esse efeto é utlzao, por exemplo, no revestmento e metas: cromagem, nuelação etc. 4
5 ELEMENTOS DE M CIRCITO ELÉTRICO Para se estabelecer uma corrente elétrca são necessáros, bascamente: um geraor e energa elétrca, um conutor em crcuto fechao e um elemento para utlzar a energa prouza pelo geraor. A esse conjunto enomnamos crcuto elétrco. lâmpaa c) Resstor elétrco É um spostvo ue transforma toa a energa elétrca consuma ntegralmente em calor. Como exemplo, poemos ctar os aueceores, o ferro elétrco, o chuvero elétrco, a lâmpaa comum e os fos conutores em geral. ) Dspostvos e manobra São elementos ue servem para aconar ou eslgar um crcuto elétrco. Por exemplo, as chaves e os nterruptores. Chave fonte a) Geraor elétrco É um spostvo capaz e transformar em energa elétrca outra moalae e energa. O geraor não gera ou cra cargas elétrcas. Sua função é fornecer energa às cargas elétrcas ue o atravessam. Inustralmente, os geraores mas comuns são os uímcos e os mecâncos. Químcos: aueles ue transformam energa uímca em energa elétrca. Exemplos: plha e batera. Mecâncos: aueles ue transformam energa mecânca em elétrca. Exemplo: ínamo e motor e automóvel. b) Receptor elétrco É um spostvo ue transforma energa elétrca em outra moalae e energa, não exclusvamente térmca. O prncpal receptor é o motor elétrco, ue transforma energa elétrca em mecânca, além a parcela e energa sspaa sob a forma e calor. e) Dspostvos e segurança São spostvos ue, ao serem atravessaos por uma corrente e ntensae maor ue a prevsta, nterrompem a passagem a corrente elétrca, preservano a estrução os emas elementos o crcuto. Os mas comuns são os fusíves e os sjuntores. f) Dspostvos e controle São utlzaos nos crcutos elétrcos para mer a ntensae a corrente elétrca e a p exstentes entre os pontos, ou, smplesmente, para etectálas. Os mas comuns são o amperímetro e o voltímetro Amperímetro: aparelho ue serve para mer a ntensae a corrente elétrca. A Voltímetro: aparelho utlzao para mer a ferença e potencal entre os pontos e um crcuto elétrco. V 5
6 RESISTORES "Resstores são elementos e crcuto ue consomem energa elétrca, convertenoa ntegralmente em energa térmca." Le e Ohm R = R. = (p) ferença e potencal (V) R = resstênca elétrca ( ) = corrente elétrca (A) No SI a unae e energa é o joule (J), mas também é muto utlzao o kwh. 1kWh é a energa consuma, com potênca e 1kW, urante 1 hora. ASSOCIAÇÃO DE RESISTORES Assocação e resstores em sére "Város resstores estão assocaos em sére uano são lgaos um em segua o outro, e moo a serem percorros pela mesma corrente." R 1 R R 3 No SI, a unae e resstênca elétrca é o ohm ( ) Curva característca e um resstor ôhmco 1 3 R e R (constante) POTÊNCIA DISSIPADA NO RESISTOR P =. P = R. P R R e = resstênca euvalente ( ) = p a assocação (V) = 1 3 = 1 = = 3 R e = R 1 R R 3 Assocação e resstores em paralelo "Város resstores estão assocaos em paralelo uano são lgaos pelos termnas e moo ue fuem submetos à mesma p." 1 R 1 R nae e potênca no SI: W (watt) ENERGIA CONSMIDA E = P. t E = energa (J, KWh) P = potênca (W) t = tempo (s) R e 3 R 3 R e = resstênca euvalente ( ) 6
7 = p a assocação (V) = 1 = = 3 = R R R R e 1 3 Pólos magnétcos e mesmo nome se repelem e e nomes constráros se atraem. Se secconarmos um mã ao meo, surgrão novos pólos norte e sul em caa um os peaços, consttuno caa um eles um novo mã. Formatao: Com marcaores Nível: 1 Alnhao em: 0 cm Tabulação após: 0,63 cm Recuar em: 0,63 cm Leturas no Amperímetro e no Voltímetro Amperímetro eal: não tem resstênca nterna (é lgao em sére). Voltímetro eal: tem resstênca nterna nfntamente grane (é lgao em paralelo). Campo magnétco crao por um conutor retlíneo "Segure o conutor com a mão reta e moo ue o polegar aponte no sento a corrente. Os emas eos obraos fornecem o sento o vetor campo magnétco, no ponto conserao. (Regra a mão reta) " Formatao: Com marcaores Nível: 1 Alnhao em: 0 cm Tabulação após: 0,63 cm Recuar em: 0,63 cm Geraor elétrco "Levanose em conta a resstênca nterna o geraor, percebemos ue a p entre os termnas é menor o ue a força eletromotrz (fem), evo à pera e p na resstênca nterna." r B B B r B E = E r. Crcutos elétrcos E R. B.r B = ntensae o vetor campo magnétco em um ponto (T) = permeablae magnétca o meo (T.m/A) 0 = T.m/A (no vácuo) r = stânca o ponto ao fo (m) A unae e B no SI é o tesla (T). E = soma e toas as forças eletromotrzes o crcuto. R = soma e as resstêncas o mesmo crcuto. Campo magnétco no centro e uma espra crcular CAMPO MAGNÉTICO "Campo magnétco é toa regão ao reor e um mã ou e um conutor percorro por corrente elétrca.". B.R N S R = rao a espra 7
8 Força magnétca "ma carga elétrca lançaa entro e um campo magnétco B, com uma velocae v, sofre a ação e uma força F. F v B F = vb sen O sento a força é ao pela regra a mão esuera. F (polegar) B (ncaor) v (méo) A força magnétca sobre cargas elétrcas assume valor máxmo uano elas são lançaas perpencularmente à reção o campo magnétco. Formatao: Com marcaores Nível: 1 Alnhao em: 0 cm Tabulação após: 0,63 cm Recuar em: 0,63 cm F v B F = vb Cargas elétrcas em repouso ou lançaas na mesma reção o campo magnétco não sofrem a ação a força magnétca. Formatao: Com marcaores Nível: 1 Alnhao em: 0 cm Tabulação após: 0,63 cm Recuar em: 0,63 cm Apostlas para cursos, concursos e estuos em geral. 8
Eletricidade 3. Campo Elétrico 8. Energia Potencial Elétrica 10. Elementos de Um Circuito Elétrico 15. Elementos de Um Circuito Elétrico 20
1 3º Undade Capítulo XI Eletrcdade 3 Capítulo XII Campo Elétrco 8 Capítulo XIII Energa Potencal Elétrca 10 Capítulo XIV Elementos de Um Crcuto Elétrco 15 Capítulo XV Elementos de Um Crcuto Elétrco 20 Questões
Eletricidade 3 Questões do ENEM. 8. Campo Elétrico 11 Questões do ENEM 13. Energia Potencial Elétrica 15 Questões do ENEM 20
1 4º Undade Capítulo XIII Eletrcdade 3 Questões do ENEM. 8 Capítulo XIV Campo Elétrco 11 Questões do ENEM 13 Capítulo XV Energa Potencal Elétrca 15 Questões do ENEM 20 Capítulo XVI Elementos de Um Crcuto
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