Eletricidade Básica * Eletrost ática Eletrost * Eletrodinâmica

Transcrição

1 Eletricidade Básica * Eletrostática * Eletrodinâmica

2 * Eletrostática A eletrostática é uma área da eletricidade que estuda o comportamento e as propriedades das cargas elétricas que estão, geralmente, em repouso. Esse tipo de eletricidade é conhecida como eletricidade estática e encontrase em toda parte, sendo seus efeitos perigosos quando não há o devido conhecimento. Geralmente, a estática acontece quando levamos um pequeno choque ao pegar na maçaneta da porta, ao retirar uma blusa de lã e ouvir estalos, etc. Isso acontece porque tudo que existe no universo possui uma grande quantidade de carga, mas nem sempre conseguimos notálas, por causa do equilíbrio que há entre elas. Essa energia se modifica quando há movimento de cargas elétricas, a medida que os elétrons começam a se movimentar, gerando uma corrente elétrica. Nesse caso, a eletricidade passa a ser eletricidade dinâmica ou eletrodinâmica. São exemplos dessa ciência os relâmpagos e as faíscas.

3 * Eletrodinâmica A eletrodinâmica é a parte da física responsável pelo estudo do comportamento das cargas elétricas em movimento. Para entendermos o movimento que acontece com a energia elétrica, precisamos relembrar o conceito de elétrons livres. Elétrons livres são os elétrons mais distantes do núcleo do átomo, que se concentram na parte externa do átomo de forma desordenada. Quando esses elétrons livres recebem a carga de um gerador, se organizam e formam através dessa organização uma corrente elétrica que acontece em virtude da influência de uma força elétrica responsável por este movimento.

4 Carga Elétrica * O átomo tem em seu núcleo: prótons (carga positiva) e neutrons (carga nula). * Ao redor do núcleo, na eletrosfera, estão os: elétrons (carga negativa). Um objeto eletricamente neutro Tem o mesmo número de prótons e elétrons Um objeto com carga positiva Perdeu elétrons Um objeto com carga negativa Ganhou elétrons 4

5 Unidade de medida de carga elétrica no SI: coulomb (C) O coulomb (símbolo: C) é a unidade de carga elétrica no Sistema Internacional (SI). É, por definição, a carga elétrica transportada em 1 segundo por uma corrente de 1 Ampere. Seu nome foi dado em homenagem a Charles de Coulomb. CARGA ELÉTRICA: Símbolo: Q Unidade de medida no S.I.: Coulomb (C) 1 coulomb (1 C) é a carga elétrica de 6,25 x prótons (ou elétrons). (se a carga do corpo for negativa) ou em falta (se a carga do corpo for positiva).

6 Unidade de medida de carga elétrica no SI: coulomb (C) Uma carga elétrica em movimento é denominada corrente elétrica. Denominase corrente elétrica a relação entre o fluxo de cargas elétricas Q que atravessa uma superfície transversal do condutor S em um determinado ponto (seção de um fio), pelo intervalo de tempo t. A unidade de corrente é o Ampére. A intensidade de corrente de 1 Ampére, ou A, é a quantidade de carga de 1 Coulomb que passa na seção de um fio durante o intervalo de tempo de 1 segundo. Assim sendo: 1 Ampére é igual a 1 Coulomb/s.

7 Unidade de medida de carga elétrica no SI: coulomb (C) Carga pontual Uma carga pontual é aquela que está distribuída em um corpo cujas dimensões são desprezíveis em comparação com as demais dimensões envolvidas no problema. De maneira geral, podemos dizer que uma carga pontual é um ponto no espaço com carga elétrica.

8 Carga elementar e é: 19 C e = 1, ou e = 1,6 * C carga do Elétron: e e = 1, C carga do Próton: e 1 microcoulomb 1µC = 10 6 C 1 nanocoulomb 1nC = 10 9 C 1 picocoulomb 1 pc = C

9 Objetos neutros não se atraem e nem se repelem. Objetos com cargas de sinais iguais de repelem. ou Objetos com cargas de sinais diferentes se atraem. 9

10 Condutores elétricos Em alguns tipos de átomos, especialmente os metais ferro, ouro, platina, cobre, prata e outros, a última órbita eletrônica perde um elétron com grande facilidade. Esses elétrons recebem o nome de elétrons livres. Os elétrons livres têm facilidade de se deslocar no interior do metal. Esse deslocamento ocorre de átomo para átomo, sem uma direção preferencial.

11 Alguns materiais, como os metais, possuem elétrons livres em seu interior, permitindo a mobilidade de carga elétrica com uma certa facilidade. Este tipo de material denominamos condutores de eletricidade.

12 Isolantes elétricos ou dielétricos Ao contrários dos condutores, existem certos materiais nos quais os elétrons estão firmemente ligados aos respectivos átomos, isto é, são materiais que não possuem elétrons livres. Os elétrons deste tipo de material não podem se mover livremente em seu interior. Chamamos este tipo de material de isolante elétrico ou dielétrico. Exemplos: vidro, seda, plástico, parafina, borracha, madeira seca e porcelana.

13 Corpos ligados à Terra Um corpo eletrizado, ao ser ligado à Terra por meio de um condutor, perde a sua carga, tornandose neutro. De maneira gerar, em climas úmidos (como o de nosso país), um corpo metálico eletrizado, mesmo apoiado por isolantes, acaba se descarregando depois de um certo tempo. Embora o ar atmosférico seja isolante, a presença de umidade faz com que ele se torne condutor. Assim, o corpo eletrizado perde sua carga para a Terra através do ar.

14 Eletrização por atrito Eletrização por atrito: A eletrização por atrito é obtida quando se atritam dois objetos de materiais diferentes. Um deles fica com carga positiva e o outro com carga negativa. pano de seda Ao atritar o pano de seda com o bastão de vidro, o bastão fica com carga positiva, enquanto a seda, negativa.

15 Indução A separação de cargas que ocorre neste processo é chamada de indução eletrostática.

16 Eletrização por Indução Esta maneira de eletrizar é denominada eletrização por indução.

17 Eletrização por indução: Ao aproximar um corpo carregado de um condutor neutro, este último será induzido a uma eletrização. Corpo neutro e isolado Aproximase um bastão eletricamente carregado do objeto neutro. Ao afastar o bastão eletricamente carregado, o corpo inicialmente neutro passou a ficar carregado negativamente. Os elétrons são atraídos pela carga positiva Ao ligar um fio terra no corpo que estava inicialmente neutro, ele passa a atrair elétrons. 17

18 Eletrização por contato Ao encostar dois condutores eletrizados ou um eletrizado e o outro neutro, o condutor com maior quantidade de elétrons sede para o que tem menor quantidade até que se estabeleça um equilíbrio elétrico. Um corpo carregado negativamente encosta em um corpo neutro. O corpo com maior número de elétrons sede para o que tem menos até o equilíbrio. Os dois corpos passam a ficar carregados com cargas de mesmo sinal. Portanto eles tendem a se repelir. Matematicamente, se os corpos forem idênticos, a carga deles será obtida por uma média aritmética: Q Q A Q 2 B 18

19 Pêndulo Elétrico Ocorre uma Eletrização por Indução na esfera Obs.: Montar um Pêndulo Elétrico e demonstrar a experiência na sala de aula 19

20 Eletroscópio Um eletroscópio é um dispositivo que permite verificar se um corpo está eletrizado. Pode ser montado com uma bolinha de isopor, por ser um material leve e de fácil eletrização por indução, suspensa por um fio. Ao se aproximar um corpo carregado, com carga positiva ou negativa, a bolinha será atraída. 20

21 Eletroscópio de folhas Obs.: Montar um Eletroscópio de folhas e demonstrar a experiência na sala de aula

22 Lei de Coulomb A força elétrica entre duas cargas pontuais é diretamente proporcional ao módulo dessas cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas. F F F F F F

23 Q 1 Q 2 r Assim: F k 0 Q 1 r. Q 2 2 Onde: F = Força elétrica de atração ou repulsão (N) k 0 = Constante eletrostática do vácuo (8,99 x 10 9 Nm 2 /C 2 ) Q 1 e Q 2 = Cargas elétricas (C) r = distância entre as cargas (m)

24 Influência do meio Quando as cargas estão inseridas em um meio que não seja o vácuo, a força elétrica entre elas sofrerá uma redução quando comparara à situação em que elas estão no vácuo. Essa redução depende das propriedades elétricas desse meio. A força elétrica entre as cargas sofre uma redução por um fator K. O fator K é denominado de constante dielétrica do meio.

25 Química Moléculas polares As moléculas polares podem ser formadas a partir de ligações iônicas ou covalentes, considerandose a eletronegatividade e as nuvens eletrônicas. Exemplo de uma molécula polar: A molécula de água é polar por apresentar dois ligantes iguais e quatro nuvens Água: H O 2 25

26 Química O que é uma Moléculas: Uma molécula é um grupo de átomos de um mesmo elemento ou de elementos diferentes. Veja alguns exemplos: H 2 O e Cl 2 H 2 O molécula formada por dois elementos diferentes: (dois átomos de Hidrogênio e um átomo de Oxigênio) * Molécula Polar Cl 2 molécula formada por apenas um único elemento químico: (dois átomos de Cloro). * Molécula Apolar 26

27 Química Polarização de um isolante (a) Molécula polar: A moléculas a os polos estão polarizados (positivo e negativo). (b) Molécula apolar: A moléculas b não apresenta polos (positivo e negativo). As moléculas podem ser classificadas em polares ou apolares: apolares: moléculas que não apresentam polos (positivo e/ou negativo); polares: moléculas que apresentam polos (positivo e/ou negativo).

28 Química Corpo constituído por moléculas polares Dielétrico polarizado Polarização: É o efeito que ocorre quando as extremidades opostas de um dielétrico ficam eletrizadas por cargas de sinais contrários.

29 Química Para entender melhor seria fazer um estudo sobre química. Mais o intuído do curso e forma Técnico em Elétrica e não em química