UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL INSTITUTO DE FÍSICA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENSINO DE FÍSICA ELETROMAGNETISMO

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL INSTITUTO DE FÍSICA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENSINO DE FÍSICA ELETROMAGNETISMO Prof. Nelson Luiz Reyes Marques

2 ELETROSTÁTICA

3 1 - Eletrostática: Os Primeiros Passos... Átomo de Rutherford e Carga Elétrica prótons A quantidade carga (e) é chamada de Elementar Prótons: + e = 1, C nêutrons Elétrons: - e = 1, C elétrons Unidade no S.I. C (coulomb) { microcoulomb = m C = C milicoulomb = m C = C nanocoulomb = n C = C

4 Corpo neutro e corpo eletrizado Se um átomo perde elétrons de sua eletrosfera, o número de prótons predominará e o átomo tornar-se-á um íon positivo (cátion). Por outro lado, se ele receber um ou mais elétrons na eletrosfera, tornar-se-á um íon negativo (ânion). Corpoeletricamenteneutro Númerode p = Númerode e

5 Corpo neutro e corpo eletrizado Dizemos que um corpo está eletrizado quando ele apresenta excesso ou falta de elétrons. e e Corpo eletricamente positivo Número de p Número de e Corpo eletricamente negativo Número de p Número de e * Eletrizado positivamente: perde elétrons. * Eletrizado negativamente: ganha elétrons.

6 A Carga Elétrica é quantizada A carga elétrica é quantizada, ou seja, qualquer quantidade microscópica de carga será sempre um múltiplo inteiro da carga elementar É o caso da carga elétrica de um corpo. A quantidade de carga elétrica total (q) é sempre um número inteiro (n) de vezes o valor elementar (e) q n.e n = n de elétrons em excesso ou falta e = 1, C (carga elementar)

7 PRINCÍPIOS DA ELETROSTÁTICA a) Princípio da Atração e Repulsão: cargas de mesmo sinal se repelem e de sinais opostos se atraem. b) Princípio da Conservação das Cargas Elétricas: num sistema eletricamente isolado, a soma algébrica das cargas positivas e negativas é constante.

8 Principio da Atração e da Repulsão Força de Repulsão F + d + F Força de Atração + d - F F Cargas de mesmo sinal se Repelem Cargas de sinal oposto se Atraem

9 Processos de Eletrização Série Triboelétrica Eletrização por Atrito

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11 Eletrização por Contato

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13 Eletrização por Indução

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15 Força de campo e força de contato FORÇAS DE AÇÃO A DISTÂNCIA Dois corpos podem interagir sem que entre eles haja contato. Um corpo sofre a influência de outro através de um agente transmissor dessas forças, que chamamos de campo. Ex. peso, força elétrica, força magnética.

16 FORÇA ELÉTRICA LEI DE CULOMB Um dos princípio da eletrostática diz que: cargas elétricas de sinais iguais se repelem, e cargas de sinais opostos se atraem.

17 FORÇA ELÉTRICA LEI DE CULOMB COULOMB descobriu que a de interação elétrica entre duas cargas puntiformes é diretamente proporcional ao produto da quantidade de cargas, e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas.

18 Balança de torção de Coulomb

19 COULOMB descobriu que o módulo da força de interação elétrica entre duas cargas elétrica pontuais é diretamente proporcional ao produto da quantidade de cargas, e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas. F Q.q F -F 2F -2F

20 F 1 2 d F -F d = 2m 4F -4F d = 1m F K. Q. q 2 d

21 ELETRODINÂMICA

22 Condutores e Isolantes Elétricos Condutores Elétricos: são materiais dentro dos quais partículas portadoras de cargas podem se mover com certa liberdade. Isolantes Elétricos: são materiais dentro dos quais partículas portadoras de cargas tem muita dificuldade em se mover. Condutores eletrônicos: portadores de cargas elétricas. Ex.: os metais. Condutores iônicos: grupos de átomos carregados cátions ou ânions (chamados de íons). Ex.: Solução aquosas de ácido, sais. Condutores gasosos: gasosos portadores de cargas, elétrons ou íons. Ex.:gases ionizados.

23 Corrente Elétrica Elétrons Livres: em movimento desordenado (caótica) A pilha cede energia para os elétrons livres que acumulam na forma de energia potencial e transforma em energia cinética.

24 CÁLCULO DA CORRENTE ELÉTRICA Coulomb/segundo (Ampere)

25 Sentidos da corrente elétrica

26 RESISTOR Dispositivo que transforma energia elétrica em energia térmica. SÍMBOLO

27 RESISTÊNCIA DO RESISTOR U R U R. i i Unidade: Volt/Ampere(ohm,Ω)

28 RESISTIVIDADE L R A Rédiretamenteproporcional a L e inversamenteproporcional a A R. L A

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30 -A intensidade da corrente é a esma pra todos os resistores. U U 1 U2 U3 R eq 1 R R Resistor equivalente 2 3 R

31 A ddp é a mesma pra todos os resistores. i i 1 i2 i3 Resistor equivalente R eq R 1 R 2 R 3

32 ELETROMAGNETISMO

33 O QUE É O MAGNETISMO? Os ímãs são conhecidos desde a Grécia antiga: há relatos sobre a atração da magnetita (Fe 3 O 4 ), achada na região da Magnésia, sobre pedaços de ferro. Em 1100 A.C., os chineses já haviam descoberto que agulhas de magnetita se orientam na direção Norte-Sul (a Terra é um grande ímã).

34 PÓLOS DE UM ÍMÃ Região onde as ações magnéticas são mais intensas. N S

35 Pólos de mesmo nome se repelem e de nomes diferentes se atraem. N S N N S S N S

36 INSEPARABILIDADE DOS PÓLOS Quando um ímã é dividido em várias partes, cada uma das partes comporta-se como um novo ímã. Aparecem sempre os dois pólos.

37 OS ÍMÃS SÃO CONSTRUÍDOS EM VÁRIAS FORMAS

38 N S N S N S N S

39 PÓLO NORTE PÓLO SUL Magnético PÓLO SUL PÓLO NORTE Magnético

40 Linhas de indução PODE SER OBSERVADO COLOCANDO LIMALHAS DE FERRO SOBRE UM PLÁSTICO QUE ESTEJA SOBRE UM ÍMÃ,

41 N S

42 N S

43 LINHAS DE FORÇA S N SAEM DO PÓLO NORTE E ENTRAM NO PÓLO SUL

44 UMA BARRA DE FERRO SEM MAGNETIZAÇÃO PODE SER CONSIDERADA COMO TENDO UM GRANDE NÚMERO DE PEQUENOS ÍMÃS DISPOSTOS DE MANEIRA DESORDENADA

45 QUANDO MAGNETIZAMOS ESTA BARRA, OS PEQUENOS ÍMÃS SE ALINHAM, POLARIZANDO O MATERIAL

46 QUANDO MAGNETIZAMOS ESTA BARRA, OS PEQUENOS ÍMÃS SE ALINHAM, POLARIZANDO O MATERIAL

47 PILHA 1,5 V PILHA 1,5 V

48 PILHA 1,5 V PILHA 1,5 V QUANDO UMA CORRENTE ELÉTRICA PERCORRE UM CONDUTOR, ELA CRIA EM TORNO DESTE UM CAMPO MAGNÉTICO

49 PILHA 1,5 V PILHA 1,5 V LINHAS DE FORÇA QUANDO UMA CORRENTE ELÉTRICA PERCORRE UM CONDUTOR, ELA CRIA EM TORNO DESTE UM CAMPO MAGNÉTICO

50 EXPERIÊNCIA DE OERSTED Um condutor percorrido por corrente elétrica gera ao seu redor um campo magnético

51 A

52 O CONDUTOR ATRAI A AGULHA DA BÚSSOLA. A

53 O CONDUTOR ATRAI A AGULHA DA BÚSSOLA. A

54 O CONDUTOR ATRAI A AGULHA DA BÚSSOLA. A

55 O CONDUTOR ATRAI A AGULHA DA BÚSSOLA. A

56 O CONDUTOR ATRAI A AGULHA DA BÚSSOLA. A

57 O CONDUTOR ATRAI A AGULHA DA BÚSSOLA. A

58 O CONDUTOR ATRAI A AGULHA DA BÚSSOLA. A

59 I A O SENTIDO DO CAMPO MAGNÉTICO DEPENDE DO SENTIDO DA CORRENTE ELÉTRICA

60 I A O SENTIDO DO CAMPO MAGNÉTICO DEPENDE DO SENTIDO DA CORRENTE ELÉTRICA

61 COMO AUMENTAR O CAMPO MAGNÉTICO DE UMA BOBINA

62 COLOCANDO UM NÚCLEO DE FERRO NO INTERIOR DA BOBINA O NÚCLEO DE FERRO CONCENTRA AS LINHAS DE FORÇA DO CAMPO MAGNÉTICO

63 AUMENTANDO A CORRENTE ELÉTRICA A

64 AUMENTANDO O NÚMERO DE ESPIRAS DA BOBINA 600 Espiras

65 AUMENTA O CAMPO MAGNÉTICO Espiras

66 O ELETROÍMÃ SÓ AGE COMO ÍMÃ SE PERCORRIDO POR UMA CORRENTE ELÉTRICA

67 O ELETROÍMÃ SÓ AGE COMO ÍMÃ SE PERCORRIDO POR UMA CORRENTE ELÉTRICA

68 O ELETROÍMÃ SÓ AGE COMO ÍMÃ SE PERCORRIDO POR UMA CORRENTE ELÉTRICA

69 O ELETROÍMÃ SÓ AGE COMO ÍMÃ SE PERCORRIDO POR UMA CORRENTE ELÉTRICA

70 O ELETROÍMÃ SÓ AGE COMO ÍMÃ SE PERCORRIDO POR UMA CORRENTE ELÉTRICA

71 O ELETROÍMÃ SÓ AGE COMO ÍMÃ SE PERCORRIDO POR UMA CORRENTE ELÉTRICA

72 O ELETROÍMÃ SÓ AGE COMO ÍMÃ SE PERCORRIDO POR UMA CORRENTE ELÉTRICA

73 O ELETROÍMÃ SÓ AGE COMO ÍMÃ SE PERCORRIDO POR UMA CORRENTE ELÉTRICA

74 O ELETROÍMÃ SÓ AGE COMO ÍMÃ SE PERCORRIDO POR UMA CORRENTE ELÉTRICA

75 O ELETROÍMÃ SÓ AGE COMO ÍMÃ SE PERCORRIDO POR UMA CORRENTE ELÉTRICA

76 O MESMO CAMPO MAGNÉTICO DE UM ÍMÃ POSSANTE PODEMOS CONSEGUIR COM UM PEQUENO ELETROÍMÃ

77 6- TRANSFORMADOR O transformador é um aparelho que permite modificar uma ddp alternada aumentando-a ou diminuindo-a conforme a conveniência. U UP S NP N U. i U. i S P p S S P P P S

78 As Auroras Boreal e Austral Na região do Pólo Norte ela é conhecida como Aurora Boreal, sendo Aurora a deusa romana da alvorada e Boreas, vento norte em grego. Na região do Pólo Sul ela é chamada de Aurora Austral, sendo que Australis quer dizer do Sul em latim. As Auroras ocorrem quando a Terra é atingida pelas partículas eletrizadas ou fótons, provenientes do espaço, que colidem com as átomos dos gases da atmosfera, transferindo energia para os seus elétrons, que se excitam e ao descaírem, liberam energia no espectro visível.

79 As Auroras Boreal e Austral

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104 BIOMAGNETISMO

105 BIOMAGNETISMO Detecção dos campos magnéticos: 1. Indução eletromagnética (peixe elétrico) 2. Presença de partículas magnéticas (bactérias) 3. Reações químicas moduladas por magnetismo.

106 BACTÉRIAS MAGNÉTICAS Biomineralização magnetita

107 BACTÉRIAS MAGNÉTICAS Biomineralização magnetita

108 TARTARUGAS Como um filhote de tartaruga acha sua rota migratória sem nunca ter entrado no oceano? Experiência - piscina

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