ELETRICIDADE BÁSICA HISTÓRIA 17/06/2013. Eletricidade. Tudo depende do elétron. Professor : Juarez Alves Antunes. Tales de Mileto

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1 ELETRICIDADE BÁSICA Professor : Juarez Alves Antunes Eletricidade Tudo depende do elétron HISTÓRIA O estudo da eletricidade se iniciou na Antigüidade, por volta do século VI a.c, com o filósofo e matemático grego Tales de Mileto. Ele, dentre os maiores sábios da Grécia Antiga, foi quem observou o comportamento de uma resina vegetal denominada de âmbar, ao atritar essa resina com tecido e/ou pele de animal Tales de Mileto 1

2 Âmbar atritado atraía penas, lã e palha. Âmbar = Eléktron lã pena palha No século XVI, William Gilbert descobriu que era possível realizar a mesma experiência de Tales com outros materiais. Gilbert usou a expressão eletrizado e eletrizar para componentes que possuíam características do Âmbar. William Gilbert Gilbert Gravura da época HISTÓRICO Já no século XVIII o cientista norteamericano Benjamin Franklin, o inventor do pára-raios, teorizou que as cargas elétricas eram um fluido elétrico que podia ser transferido entre os corpos. Transferência de cargas; Conservação de Cargas; 2

3 HISTÓRICO Charles Augustin Coulomb ( ) - A medida dos efeitos de atração e repulsão entre cargas elétricas foi feita. Para isso ele inventou a balança de torção. Partículas eletrizadas podem interagir através da atração, quando as cargas elétricas delas possuem sinais opostos, e por repulsão, quando a carga elétrica for de LEI sinais DE iguais. COULOMB A lei que rege essa interação é a Lei de Coulomb. Essa lei foi obtida experimentalmente pelo físico francês Charles Augustin de Coulomb ( ) e por isso é denominada lei de Coulomb. 3

4 A lei de Coulomb é o cálculo das forças de interação de duas partículas, sendo que essas forças de interação são iguais. Para calcular a intensidade dessa força precisamos das cargas elétricas das partículas e da distância entre elas. Podemos atribuir o seguinte: Q e q para os valores das cargas de todas as partículas, e d para a distância que uma partícula se encontra da outra. Onde: F = K Q. q d 2 F força elétrica entre as cargas (N) Q e q são as cargas eletricas envolvidas d é a distância que separa as cargas (m) K- é a constante eletrostática do meio, sendo para o vácuo K= N.m 2 /C 2 GRÁFICO F X D 4

5 Exemplo: Calcule a intensidade da força eletrostática entre duas cargas elétricas puntiformes com cargas 20µC e -30µC, distantes 20cm uma da outra. Determine as características vetoriais das forças. K. Q. q F 2 r F 2 0,2 F 135N 6 Atração: FQq horizontal da esquerda p/a direita FqQ horizontal da direita p/a esquerda Problema Proposto: Calcule a intensidade da força eletrostática entre duas cargas elétricas puntiformes com cargas 35µC e 480nC, distantes 50cm uma da outra. Determine as características vetoriais das forças. K. Q. q F 2 r F 2 0,5 F 0,6048N 9 Repulsão: FQq horizontal da direita p/a esquerda FqQ horizontal da esquerda p/a direita Problema Proposto: A que distância no vácuo devem ser colocadas duas cargas positivas e iguais a 10-4 C, para que a força elétrica de repulsão entre elas tenha intensidade 10 N? 5

6 ELETROSTÁTICA Favorável Uso industrial Desfavorável Possibilidade de descargas indesejáveis. Ex: abastecimento de veículos, televisores, roscas helicoidais, etc. Modelo de Thomsom Os elétrons estão presentes nos átomos de todas as matérias existentes Modelo de Rutherford Modelo de Bohr Muitos foram os modelos de átomos, O atual leva em conta o Princípio da Incerteza. Os Elétrons não estão em endereços certos, mas em regiões prováveis. Modelo de Bohr- Sommerfeld Modelo atual Orbitais: s, p, d,f TEORIA ATÔMICA CORPOS MOLÉCULAS ÁTOMOS ÁTOMOS PRÓTONS ELÉTRONS NEUTRONS CARGAS ELÉTRICAS POSITIVAS CARGAS ELÉTRICAS NEGATIVAS 6

7 TEORIA ATÔMICA A matéria é constituída por átomos, e estes por sua vez são formados por elétrons, prótons e nêutrons. Descobriu-se que os elétrons e os prótons possuem carga elétrica, e que os nêutrons não. Hoje já se sabe que os elétrons é que são transferidos. elétron - Os elétrons migram do corpo com maior número de cargas negativas para o corpo com menor número de cargas negativas Por terem cargas negativas, entre os elétrons existe repulsão: cada um empurra o outro para mais longe possível. Porém entre os elétrons e os prótons, que possuem cargas positivas existirá atração. Nos átomos os elétrons são numericamente iguais aos prótons existentes no núcleo, por isso os átomos apresentam-se, geralmente, neutros. 7

8 CONDUTORES OU ISOLANTES? Alguns corpos têm mais facilidade que outros para segurar os elétrons Com isso, os elétrons podem se mover com mais facilidade em alguns corpos do que em outros Condutores e Isolantes Possuem elétrons livres. Eles podem se movimentar, e levar energia de um ponto para outro Não possuem eletrons livres. As cargas ficam localizadas. O material isolante não transmite eletricidade. MATERIAIS CONDUTORES São aqueles que melhor conduzem a corrente elétrica porque têm muitos eletrons livres. O metal condutor com maior utilização na indústria elétrica é o cobre. O alumínio, a prata, o ouro, o ferro, o níquel, estanho, o latão são exemplos de alguns materiais condutores. 24 8

9 CONDUTORES São corpos em que os elétrons podem se mover com facilidade. ISOLANTES Corpos em que os elétrons apresentam mais dificuldades em se locomover borracha Não existe isolante perfeito MATERIAIS ISOLANTES São aqueles que se opõem à passagem da corrente elétrica porque não têm eletrons livres. Não há materiais 100% isolantes, por isso, há sempre pequenas correntes de fuga. Alguns dos materiais isolantes: Policloreto de vinilo (PVC), porcelana, vidro, plásticos, borracha, verniz, papel. 27 9

10 Relembrando... 1 Qual o nome da Resina usada Por Tales de Mileto em suas experiências? 2 Qual a origem da palavra elétron? 3 Qual a teoria feita por Franklin a respeito de cargas elétricas? 4 Qual a teoria feita por Coulomb a respeito das cargas elétricas entre corpos eletrizados? 5 - Uma carga negativa de C está a uma distância de m de uma carga positiva cujo valor é C. Qual o valor da força eletrostática que age em cada uma delas? Qual o módulo entre estas forças? 6 Qual a polaridade dos elétrons, prótons e nêutrons existentes nos átomos? 7 Diferencie Materiais Condutores de materiais Isoladores. 8 Cite exemplos de materiais isolantes e condutores. 9 Que material consegue isolar completamente o deslocamento de elétrons? 10

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