FÍSICA III FÍSICA III BIBLIOGRAFIA BÁSICA

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1 04/02/2015 FÍSICA III FÍSICA III Estuda a natureza e seus fenômenos em seus aspectos mais gerais. Analisa suas relações e propriedades, além de descrever e explicar a maior parte de suas consequências. Busca a compreensão científica dos comportamentos naturais e gerais do mundo em nosso torno. O que vamos estudar? Carga elétrica. Campo elétrico. Lei de Gauss. Potencial elétrico. Capacitância. Corrente e resistência. Força eletromotriz e circuitos elétricos. Campo magnético. Lei de Ampère. Lei da indução de Faraday. BIBLIOGRAFIA BÁSICA RESNICK, Robert. HALLIDAY, David; KRANE, Kenneth S.. Física. Vol ed. São Paulo: Livros Técnicos e Científicos, YOUNG, Hugh D.; FREDMAN, Roger A. Física III: Eletromagnetismo. 12 ed. São Paulo: Person, TIPLER, Paul A.; MOSCA, Gene. Física para cientistas e engenheiros. Vol ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, Cronograma Atividades do Semestre Etapa 1: Avaliações e Trabalhos totalizando 100 (cem) pontos; Etapa 2: Avaliação e Trabalhos totalizando 70 (setenta) pontos; Avaliação Multidisciplinar 30 (trinta) pontos. Para ser aprovado na disciplina, o aluno deve ter frequência mínima de 75% e rendimento igual ou superior a 60 (sessenta) pontos. 1

2 04/02/2015 Quanto a entrega de trabalhos e atividades Só será aceito e corrigidos trabalhos e atividades em papel branco folha A 4 com capa seguindo as normas da ABNT. 1º ETAPA - TURMA A PROVA P 1 11/03/15 - Valor: 40 pts PROVA P 2 15/04/15 - Valor: 40 pts TRABALHO PARA ENTREGAR 22/04/15 - Valor: 20 pts 1º ETAPA - TURMA B PROVA P 1 11/03/15 - Valor: 40 pts PROVA P 2 15/04/15 - Valor: 40 pts TRABALHO PARA ENTREGAR 22/04/15 - Valor: 20 pts 2º ETAPA - TURMA A PROVA 27/05/15 OU 15/06/15 Valor 40 pts PROVA MULTI 17/06/15 Valor 30 pts TRABALHO PARA ENTREGAR (Exposição dos trabalho) 22/06/15 - Valor 30 pts 2º ETAPA - TURMA B PROVA 27/05/15 OU 16/06/15 Valor 40 pts PROVA MULTI 17/06/15 Valor 30 pts DIVISÃO DO ESTUDO ELETROSTÁTICA ELETRODINÂMICA TRABALHO PARA ENTREGAR (Exposição dos trabalho) 23/06/15 - Valor 30 pts ELETROMAGNETISMO 2

3 04/02/2015 ELETROSTÁTICA ELETRODINÂMICA Estuda as propriedades e o comportamento de cargas elétricas em repouso, ou que estuda os fenômenos do equilíbrio da eletricidade nos corpos que de alguma forma se tornam carregados de carga elétrica, ou eletrizados. Estuda o comportamento das cargas elétricas em movimento. ELETROMAGNESTISMO Explicar a relação entre a eletricidade e o magnetismo. Esta teoria baseia-se no conceito de campo eletromagnético. 600 a.c - Tales de Mileto: ao esfregar o âmbar a um pedaço de pele de carneiro observou que pedaços de palhas e fragmentos de madeira começaram a ser atraídos pelo próprio âmbar. Um pouquinho da história Guericke: Invenção da 1ª máquina eletrostática. Do ÂMBAR (gr. Élektron) surgiu o nome eletricidade 3

4 04/02/ Charles A. Coulomb: mede a força de atração e repulsão entre cargas elétricas Alessandro Volta: invenção da Pilha Oersted: descobre o efeito magnético da corrente elétrica Ampère: Lei que governa a interação entre os imãs e correntes elétricas Ohm: Conceito de resistência elétrica de um fio. Dependência entre diferença de potencial e corrente Michael Faraday: Desenvolve o 1 gerador elétrico Joseph Henry: Cria o 1 motor elétrico Pouillet: cálculo da intensidade da corrente em circuitos simples Maxwell: Teoria do Eletromagnetismo Thomas Alva Edison: Inventa a lâmpada elétrica. Antes... CARGA ELÉTRICA O QUE É UM ÁTOMO? Hertz: Produz ondas eletromagnéticas em laboratórios. 4

5 04/02/2015 Os materiais são constituídos por átomos, que por sua vez são formados por prótons, elétrons e nêutrons. Os prótons possuem carga positiva com valor exatamente igual à carga de um elétron. Convencionou-se que a carga do elétron é negativa (-), a do próton positiva (+). Os nêutrons não possuem carga. CARGA ELÉTRICA É uma propriedade intrínseca da matéria, responsável pelos fenômenos elétricos. A unidade de carga no SI é o Coulomb (C). Portadores de Carga Elétrica Os portadores de carga elétrica são: elétrons - que transportam carga negativa. Íons - Cátions transportam cargas positivas - Ânions transportam cargas negativas Carga Elétrica Elementar Para um objeto ficar eletrizado com carga total positiva ou negativa é preciso que ele receba ou ceda elétrons. Os elétrons por terem maior mobilidade são facilmente transferidos de um corpo para outro. 5

6 04/02/2015 A carga total de um objeto é sempre um múltiplo inteiro da carga de um elétron. Cálculo da Quantidade de Carga Elétrica Q = n.e Este valor é conhecido como carga elementar e seu valor é 1,602 X C Onde: Q: quantidade de carga elétrica; n: número de elétrons em excesso (-) ou em falta (+) e: carga elementar do elétron (1,602 x C) Exemplos 1. Uma esfera metálica tem carga elétrica negativa de valor igual a 3, C. Sendo a carga do elétron igual a 1, C, quantos elétrons possui a esfera? 2. Calcule a carga elétrica de um corpo que possui excesso de elétrons. Considere a carga elementar igual a 1, C. TIPOS DE MATERIAIS Em relação à eletricidade, os materiais são classificados como: Isolantes Condutores Semicondutores Isolantes Obviamente, os materiais isolantes devem corresponder aos materiais que apresentam os elétrons de valência rigidamente ligados aos seus átomos. Semicondutores O semicondutor, portanto, possui um nível de condutividade entre os extremos de um isolante e um condutor. Ex.: borracha, mica, teflon, baquelite etc. 6

7 04/02/2015 Os materiais semicondutores mais usados na indústria eletrônica são o Germânio (Ge) e o Silício (Si), apesar do Silício predominar a produção atualmente. Seu comportamento se deve à sua ligação química, chamada ligação covalente (por compartilhar elétrons). Condutores O que caracteriza o material bom condutor é o fato de os elétrons de valência (por exemplo, o cobre possui um elétron na última camada) estarem fracamente ligados ao átomo, podendo ser facilmente deslocados do mesmo. A carga elétrica total de um sistema isolado é sempre constante. Os átomos são neutros, pois possuem a mesma quantidade de prótons e elétrons. Quando materiais diferentes entram em contato é possível que haja uma transferência de carga entre eles. Este processo é chamado de eletrização. Processos de Eletrização Considera-se um corpo eletrizado quando este tiver número diferente de prótons e elétrons, ou seja, quando não estiver neutro. ELETRIZAÇÃO POR ATRITO Foi o primeiro processo de eletrização conhecido. Quando duas substâncias de naturezas diferentes são atritadas, ambas se eletrizam. 7

8 04/02/2015 Dois corpos neutros feitos de materiais distintos, quando são atritados entre si, um deles fica eletrizado negativamente (ganha elétrons) e outro positivamente (perde elétrons). Quando há eletrização por atrito, os dois corpos ficam com cargas de módulo igual, porém com sinais opostos. ELETRIZAÇÃO POR CONTATO Quando um corpo neutro é colocado em contato com um corpo eletrizado, por meio de um fio condutor, o corpo neutro se eletriza. Se dois corpos condutores, sendo pelo menos um deles eletrizado, são postos em contato, a carga elétrica tende a se estabilizar, sendo redistribuída entre os dois, fazendo com que ambos tenham a mesma carga, inclusive com mesmo sinal. 8

9 04/02/2015 O cálculo da carga resultante é dado pela média aritmética entre a carga dos condutores em contato. Um corpo condutor A Q 1 = +6C com carga é posto em contato com outro corpo neutro Q N = 0C. Qual é a carga em cada um deles após serem separados. Um corpo condutor A com carga é posto em contato com outro corpo condutor B com carga, após serem separados os dois o corpo A é posto em contato com um terceiro corpo condutor C de carga qual é a carga em cada um após serem separados? Um corpo eletrizado em contato com a terra será neutralizado, pois se ele tiver falta de elétrons, estes serão doados pela terra e se tiver excesso de elétrons, estes serão descarregados na terra. ELETRIZAÇÃO POR INDUÇÃO Este processo de eletrização é totalmente baseado no princípio da atração e repulsão, já que a eletrização ocorre apenas com a aproximação de um corpo eletrizado (indutor) a um corpo neutro (induzido). Um bastão eletrizado é aproximado de um condutor inicialmente neutro, pelo princípio de atração e repulsão, os elétrons livres do induzido são atraídos/repelidos dependendo do sinal da carga do indutor. 9

10 04/02/2015 Desliga-se o induzido da terra, fazendo com que sua única carga seja a do sinal oposto ao indutor O próximo passo é ligar o induzido à terra, ainda na presença do indutor. Após pode-se retirar o indutor das proximidades e o induzido estará eletrizado com sinal oposto à carga do indutor e as cargas se distribuem por todo o corpo. ELETRIZAÇÃO POR AQUECIMENTO Certos corpos, quando aquecidos, eletrizam-se, apresentando eletricidades de nomes contrários em dois pontos diametralmente opostos. O fenômeno é chamado fenômeno piroelétrico. É mais comum em cristais, como por exemplo na turmalina. Para os materiais piroelétricos a principal aplicação é como sensor de calor. Pequenas variações de temperatura, que ocorrem com a incidência de radiação infravermelha, alteram sensivelmente a polarização do material. Assim, os sensores de incêndio, passagem de pessoas, abertura automática de portas, ou mesmo alarmes ELETRIZAÇÃO POR PRESSÃO Certos corpos, quando comprimidos, eletrizamse, apresentando eletricidades de nomes contrários nas extremidades. O fenômeno é chamado fenômeno piezoelétrico. Também é mais comum em cristais, como por exemplo, turmalina, calcita e quartzo. 10

11 04/02/2015 OBRIGADA BOA NOITE! 11