CONDUTORES E ISOLANTES

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1 ELETRICIDADE

2 CONDUTORES E ISOLANTES O FÍSICO INGLÊS STEPHEN GRAY PERCEBEU QUE ALGUNS FIOS CONDUZIAM BEM A ELETRICIDADE E CHAMOU-OS DE CONDUTORES E, AOS QUE NÃO CONDUZIAM OU CONDUZIAM MAL A ELETRICIDADE, ATRIBUIU O NOME DE ISOLANTES.

3 ISOLANTES A SEDA, A MADEIRA. O ENXOFRE, A LÃ, O VIDRO, A BORRACHA.

4 CONDUTORES OS METAIS, COMO O COBRE, O FERRO, O ALUMINIO

5 LEI DE COULOMB A UNIDADE DO SI PARA MEDIR A CARGA ELÉTRICA É DENOMINADA COULOMB (SIMBOLO C), EM HOMENAGEM AO FÍSICO FRANCES CHARLES AUGUSTIN COULOMB.

6 COMO A CARGA DE UM COULOMB É MUITO GRANDE, COSTUMA SE USAR SUBMÚLTIPLOS 1 milicoulomb (1 mc) = 10^-3C 1 microcoulomb ( 1 uc ) =10^-6C 1 nanocoulomb (1 nc ) =10^-9 C 1 picocoulomb (1 pc ) =10^-12C

7 POTENCIAL ELETRICO O PONTENCIAL ELÉTRICO É UMA GRANDEZA ESCALAR QUE DEPENDE DO MEIO, DA CARGA ELÉTRICA "Q" PRODUTORA DO CAMPO E DA DISTÂNCIA DO PONTO CONSIDERADO ATÉ A CARGA ''Q''.QUANDO A DISTÂNCIA ''D'' DO PONTO CONSIDERADO ATÉ A CARGA ELÉTRICA ''Q'' QUE É INFINITAMENTE GRANDE O POTENCIAL ELÉTRICO TENDE A ZERO. PORTANTO, O INFINITO É O PONTO DE REEFERENCIA, ISTO É, O PONTO EM QUE FAZEMOS O POTENCIAL ELÉTRICO IGUAL A ZERO.

8 POTENCIAL ELETRICO

9 MOVIMENTO DE UMA CARGA UNIFORME SE LANÇARMOS UMA CARGA ELETRICA COM VELOCIDADE ''V'' NO INTERIOR DE UM CAMPO MAGNÉTICO UNIFORME ''B'', ESSA CARGA REALIZARÁ UM MOVIMENTO UNIFORME NO INTERIOR DO CAMPO MAGNÉTICO. PORTANTO, OS DIFERENTES TIPOS DE TRAJETÓRIA ASSUMIDOS PELA CARGA DEPENDEM DO ÂNGULO COM QUE ELA FOI LANÇADA NO CAMPO MAGNÉTICO ULTILIZANDO A CARGA ''Q''.

10 MOVIMENTO DE UMA CARGA UNIFORME Fmg= q.v.b.sen θ Fmg -> força magnética Q -> carga V -> carga elétrica B -> campo magnético

11 CORRENTE ELÉTRICA A corrente elétrica é causada por uma diferença de potencial(d.d.p./tensão). E ela é explicada pelo conceito de campo elétrico, ou seja, ao considerar uma carga A positiva e outra B, negativa, então há um campo orientado de carga A para B. Ao ligar se um fio condutor entre as duas cargas os elétrons livres tendem a se deslocar no sentido da carga positiva, devido ao fato de terem cargas negativas, lembrando que sinais opostos se atraem.desta forma cria se uma corrente elétrica no fio, com sentido contrario ao campo elétrico, e este é chamado de sentido real da corrente elétrica.

12 INTENSIDADE DA CORRENTE ELÉTRICA Calcula se a intensidade da corrente elétrica (i) na secção transversal de um condutor se considera o módulo da carga que passa por ele em um intervalo de tempo, ou seja:

13 LEI DE OHM Em homenagem ao físico alemão Georg Simon Ohm, afirma que, para um condutor mantido á temperatura constante, a razão entre a tensão entre dois pontos e a corrente elétrica é constante.essa constante é denominada de resistência elétrica. Quando essa lei é respeitada por um determinado condutor mantido á temperatura constante, este denomina-se condutor ôhmico.

14 LEI DE OHM A resistência de um determinado condutor é dada pela equação: V é a diferença de potencial elétrico( ou tensão, ou d.p.p.)medida em volt(v) I é a intensidade da corrente elétrica medida em ampère (A) R é a resistência elétrica medida em ohm.

15 ENERGIA E POTENCIA A energia de um forma geral pode ser entendida como sendo a capacidade de uma força aplicada a um corpo realizar trabalho. Assim quando um corpo sofre modificação em seu estado como sua forma, posição etc,através de uma força aplicada a ele, diz-se que a força está realizando trabalho.

16 TRABALHO O trabalho pode ser representado matematicamente por: W = F.d.cosθ W= trabalho realizado pela força F= força θ = ângulo entra a força F e o deslocamento

17 POTÊNCIA A potência nada mais é do que a razão entre o trabalho e o tempo. Equacionada da seguinte forma: P= W/t P= potencia W = trabalho t=unidade de tempo

18 EFEITO JOULE Sabe-se que ao ser percorrido por uma corrente elétrica, os resistores fazem a conversão de energia elétrica em energia térmica liberando calor e aumentando sua temperatura.isso recebe o nome de efeito joule. A potência dissipada por um resistor é diretamente proporcional a sua resistência e a corrente percorrida ao quadrado.

19 EFEITO JOULE P= R.i ^2 R= resistencia I = corrente eletrica P = potencia elétrica dissipada Sabemos que P=W/t Logo W = R.i^2.t

20 RESISTORES É um dispositivo elétrico muito utilizado em eletrônica, ora com a finalidade de transformar energia elétrica em energia térmica por meio de efeito joule, ora com finalidade de limitar a corrente elétrica em um circuito.

21 SÉRIE Quando eles estão ligados de maneira tal que oferecem apenas um caminho para a corrente elétrica. Então, todos eles são percorridos pela,mesma corrente.

22 PARALELO Quando são ligados de modo a oferecer tantos caminhos para a corrente elétrica quantos forem eles. Pra isso, é necessário que todos os terminais de um mesmo lado sejam ligados entre si, o mesmo ocorrendo com os terminais de outro lado é submetida a uma ddp U uma intensidade i, divide se entre os resistores existentes.

23 ASSOCIAÇÃO DE CAPACITORES São dispositivos capazes de armazenarem cargas elétricas. Também são conhecidos por condensadores. Os capacitores são constituídos de placas e planas (armaduras) positivas e negativas r um dielétrico (isolante) presente entre elas.

24 CAPACITORES A capacitância de um capacitor por ser calculada pela razão da carga do capacitor acumulada pela sua diferença de potencial elétrico(ddp) entre suas armaduras. C=Q/V Q -> carga do capacitor armazenada, do SI dada por Coulomb V-> diferença de potencial elétrico, no SI dada por volts.

25 CAPACITORES A associação pode ser de três formas especificas ; Série, paralela e mista.

26 SÉRIE Na associação a armadura negativa do capacitor está ligada a armadura positiva do capacitor seguinte. Quando os capacitores são ligados em série a carga da associação é igual para todos os capacitores. Q= constante Portanto, a diferença de potencial elétrico é expressa em cada capacitor por; 1/Ceq=1/C1+1/C2

27 PARALELO Na associação da capacitores em paralelo as armaduras negativas do capacitor são ligadas entre si assim como as armaduras positivas do capacitor. Quando os capacitores são ligados em paralelo a ddp da associação é a mesma para todos os capacitores. Ceq=C1+C2+C3

28 MISTA Neste tipo de associação encontramos capacitores associados em série e em paralelo.

29 EXERCÍCIOS

30 A respeito do comportamento dos condutores e isolantes, julgue os itens a seguir como verdadeiros e falsos. I. O efeito Joule é a transformação de energia elétrica em energia térmica em virtude das altas velocidades dos elétrons livres ao transitarem pelos condutores. F II. Nos isolantes, os elétrons estão fortemente ligados aos átomos e, por isso, não podem mover-se facilmente. V III. Os condutores também podem ser chamados de dielétricos. F IV. Os metais são bons condutores elétricos por possuírem elétrons livres em excesso. V

31 Uma esfera recebe respectivamente cargas iguais a 2 μc e -4 μc, separadas por uma distância de 5 cm. a) Calcule o módulo da força de atração entre elas. R: F = 28,8N b) Se colocarmos as esferas em contato e depois as afastarmos por 2 cm, qual será a nova força de interação elétrica entre elas? R: 22,5N

32 O campo elétrico criado por uma carga pontual, no vácuo, tem intensidade igual a N/C. Calcule a que distância d se refere o valor desse campo. (dados: Q = -4 pc e ko = unidades SI). R: 0,2m

33 Determine a energia potencial elétrica de uma carga elétrica colocada em um ponto P cujo potencial elétrico é 2 x 10 4 V. Seja a carga igual a -6 μc. R: E=-0,12J

34 Suponha que uma carga elétrica de 4 μc seja lançada em um campo magnético uniforme de 8 T. Sendo de 60º o ângulo formado entre v e B, determine a força magnética que atua sobre a carga supondo que a mesma foi lançada com velocidade igual a 5 x 10 3 m/s. R: F= 0,14N

35 Uma corrente elétrica de intensidade igual a 5 A percorre um fio condutor. Determine o valor da carga que passa através de uma secção transversal em 1 minuto. R: Q= 300C

36 Um resistor de resistência R, ao ser submetido a uma ddp U, passa a ser percorrido por uma corrente i. Qual será o valor da corrente elétrica, se a ddp for o dobro do valor inicial e a resistência for substituída por outra de valor 3R? R: i = 2i/3

37 Determine a resistência equivalente entre os terminais A e B da seguinte associação de resistores: R: 9,33Ω

38 Determine a energia consumida mensalmente por um chuveiro elétrico de potência 4000W em uma residência onde vivem quatro pessoas que tomam, diariamente, 2 banhos de 12 min. Dê sua resposta em Kwh. R: 192Kwh

39 Na figura ao lado temos o gráfico da tensão (U) aplicada a um condutor em função da intensidade da corrente (i) que o percorre. Determine o valor da resistência quando a tensão vale 20 V e 60 V. R: 5Ω e 10Ω.

40 Dois condutores, cujas capacidades são respectivamente C1 = 3 µf e C2 = 2 µf, foram eletrizados e agora apresentam cargas Q 1 = 9 µc e Q 2 = 1 µc. Supondo que esses condutores tenham sido ligados por um fio metálico, determine: a)o potencial de equilíbrio eletrostático. R: V = 2V b)a nova carga de cada condutor eletrostático. R: Q 1= 6x10^-6C e Q 2=4x10^-6C

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