aplicada à força sentida por uma carga q 0, devida à N cargas q 1 q 2 q n

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1 Eletricidade

2 O Campo eléctrico Consideremos a equação aplicada à força sentida por uma carga q 0, devida à N cargas q 1 q 2 q n onde é a distância desde a carga até o ponto do espaço onde se encontra a carga e é o vector unitário apontando na direcção da linha que une as cargas e, no sentido de para

3 O Campo eléctrico A mesma equação pode ser escrita formalmente como: sendo: A grandeza é denominada campo eléctrico

4 O campo elétrico Para que se possa observar, ou seja, medir, o campo eléctrico, é necessário posicionar uma carga num determinado ponto do espaço, medir a força sentida por esta carga e calcular a razão supondo uma situação idealizada, onde a carga campo produzido pelas outras cargas não altera o

5 O campo eléctrico a interação entre duas cargas ocorre em duas etapas: Primeiro a carga cria o campo, em seguida, a carga interage com o campo Este processo é de fundamental importância em problemas dependentes do tempo, tendo em vista que os sinais eletromagnéticos se propagam-se, no vácuo, com a velocidade da luz

6 Linhas de campo a visualização qualitativa do campo eléctrico pode ser feita usando as chamadas linhas de campo.

7 Linhas de campo As linhas são tangentes, em cada ponto, à direcção do campo eléctrico neste ponto. A intensidade do campo é proporcional ao número de linhas por unidade de área de uma superfície perpendicular às linhas.

8 Linhas de campo Linhas de campo de uma carga puntiforme positiva e de uma carga punctiforme negativa.

9 Linhas de campo Linhas do campo de um dipolo

10 Linhas de campo

11 Fluxo do campo eléctrico Campo uniforme área A atravessando uma superfície ortogonal de Campo uniforme atravessando uma superfície, cuja normal forma um ângulo com a direcção do campo

12 Lei de Gauss Q EdS=. SF ε o O fluxo do campo elétrico através de uma superfície fechada é igual à carga total no interior dessa superfície dividida por ε 0 - Lei equivalente à lei de Coulomb. - Formulação inversa através do conhecimento do campo podemos conhecer a carga total. -Permite-nos calcular o campo em problemas com distribuições simétricas de carga. ε = C 2 N 1 m 2

13 [Q] = coulomb

14 Campo Eléctrico O campo eléctrico é uma grandeza física. Rodeia qualquer carga e estende-se até o infinito. E=k Q r 2 F=qE E=V /d

15 Os átomos de um material vão interferir no movimento dos electrões e, portanto, também participarão das propriedades eléctricas do material.

16 Cargas elétricas (livres) podem movimentar-se sob a ação de campos elétricos e magnéticos, e em diversos ambientes. No caso de eletrões movendo-se em resistências, em regime estacionário, sob a acção de um campo eléctrico Deslocação Campo eléctrico

17 Intensidade da corrente elétrica Define-se intensidade de corrente elétrica como a quantidade de cargas que atravessa a secção recta de um condutor, por unidade de tempo. Isto é, i= q t A corrente eléctrica por unidade de área transversal define o módulo do vector densidade de corrente J. J= i A

18 Carga Elétrica A carga elétrica é uma propriedade fundamental da matéria. As cargas eléctricas do protão, do eletrão e do neutrão são, respetivamente Qp = e = 1.6*10-19 C Qe = -e = -1.6*10-19 C Qn = 0 C as massas em repouso são m p m n = 1.672*10-24 g m e = 9.11*10-28 e os raios, assumindo-as esféricas, são r p r n r e = 2.81*10-15 m

19 Força Elétrica A Lei de Coulomb estabelece que duas cargas elétricas pontuais se atraem ou repelem com uma força cuja intensidade é:

20 Campo Eléctrico O campo eléctrico é uma medida da acção que uma carga exerce sobre as cargas eléctricas localizadas no seu raio de acção. E campo eléctrico [ N/C ] q carga [ C ]

21 Densidade de corrente e velocidade de deslocação Supondo existirem n electrões por unidade de volume; esta será a densidade de portadores do material. A densidade de cargas no condutor será n e, e a carga total no segmento de condutor será Dq = n e AL Um electrão percorrerá este segmento no intervalo de tempo Dt = L/V d onde V d é a velocidade de deslocamento. Da definição de corrente, obtém-se i = Dq/Dt = n e AV d Da definição de densidade de corrente, obtém-se J = n e V d A corrente é o fluxo da densidade de corrente!

22 Corrente elétrica Chama-se corrente eléctrica à carga eléctrica em movimento Para que a carga eléctrica se desloque entre dois pontos de um condutor é necessário que exista entre esses dois pontos uma diferença de potencial. Os dispositivos que provocam essa deslocação são chamados geradores.

23 Efeitos da corrente eléctrica Efeito térmico - efeito de Joule Produção de campo magnético Efeito químico Efeitos fisiológicos

24 Geradores Eletrolíticos Mecânicos Termoelétricos

25 Função do gerador Para que haja corrente eléctrica num condutor, é necessário que os iões ou eletrões fiquem sujeitos a forças. Estas forças decorrem da existência de um campo elétrico. Os corpos ao serem formados de um número muito grande de partículas eletrizadas, a distribuição dessas partículas nos átomos faz com que o campo resultante seja nulo no condutor. Para que surja um campo no interior de um condutor, precisamos de um dispositivo gerador. Os iões positivos ficam sujeitos à força de mesmo sentido que o campo; os iões negativos ficam sujeitos à força que tem sentido oposto ao do campo. Assim, pode haver movimento de iões positivos num sentido e de iões negativos em sentido oposto.

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