Post on 07-Nov-2018
1 Definição de campo elétrico
2 Relações matemáticas
3 Experimento de Millikan
4 Representação do campo elétrico (de acordo com a carga de prova)
5 Linhas de Força
6 Linhas de Força (intensidade do campo elétrico)
7 Representação do campo elétrico (de acordo com a força elétrica)
8 Campo elétrico resultante
9 Distribuição das cargas elétricas
10 Densidade superficial de cargas
11 Poder das pontas
12 Rigidez dielétrica
13 Tensões de origem atmosférica
14 Para-raios
15 Densidade volumétrica de cargas
16 Campo elétrico uniforme
17 Teorema de Gauss
18 Campo elétrico em um condutor esférico
19 Gaiola de Faraday
20 Blindagem eletrostática /augustofisicamelo
Campo elétrico é uma propriedade física estabelecida em todos os pontos do espaço que estão sob a influência de uma carga elétrica (carga criadora). Tal que uma outra carga (carga de prova), ao ser colocada num desses pontos, fica sujeita a uma força de atração ou de repulsão exercida pela carga fonte.
F+
Q +
+
–
–
F
F
F
q
q
F–
Q–
+
F
F
F
q
q
As cargas que ficam fora do campo elétrico mostram-
se indiferentes à carga criadora Q.
Clique para exibir o conteúdo
F q E F
Eq
Força que Entra
2
2
Se e , então Q q
F K F q Ed
Q qq E K
d
2
QE K
d
Se q > 0 então F e E têm mesmo sentido.
Se q < 0 então F e E têm sentidos opostos.
F e E têm sempre a mesma direção.
- Q
Clique para exibir o conteúdo
29
0 2 constante eletrostática K = 9 10
N mK
C
Força eletrostática newton (N)F
Carga criadora coulomb (C)Q
campo elétrico newton por coulomb (N/C)E
Carga de prova coulomb (C)q
distância metro ( )d m
A experiência da gota de óleo foi
uma experiência conduzida por
Robert Andrews Millikan para
medir a carga elétrica do elétron.
Ele conseguiu isso balanceando
cuidadosamente as forças
elétricas e gravitacionais em
minúsculas gotas de óleo
carregadas e suspensas entre dois
eletrodos de metal. Conhecendo o
campo elétrico, a carga da gota
poderia ser determinada.
Repetindo o experimento em
várias gotas, percebeu que os
valores medidos eram sempre
múltiplos de um mesmo número.
Millikan interpretou esse número
como sendo a carga de um único
elétron, cujo valor atualmente
aceito é 1,602 x 10−19 C.
Q
De acordo com a carga de prova (positiva):
+
+
- Q
+ qCampo elétrico de AFASTAMENTO
Campo elétrico de APROXIMAÇÃO
q
Campo elétrico CONVERGENTE
Q < 0
Campo elétrico DIVERGENTE
Q > 0
O vetor campo elétrico num ponto P, devido a uma carga Q positiva,
sempre tem sentido de afastamento em relação a ela, enquanto o
vetor campo elétrico devido a uma carga Q negativa, sempre tem
sentido de aproximação em relação a ela, independentemente do
sinal da carga de prova. Clique para exibir o conteúdo
Linha de força de um campo elétrico é uma linha que tangencia,
em cada ponto, o vetor campo elétrico resultante associado ao
ponto considerado.
Linha de força de um campo elétrico é uma linha que tangencia, em
cada ponto, o vetor campo elétrico resultante associado ao ponto
considerado. Clique para exibir o conteúdo
Linha de força de um campo elétrico é uma linha que tangencia, em
cada ponto, o vetor campo elétrico resultante associado ao ponto
considerado.
Linha de força de um campo elétrico é uma linha que tangencia, em
cada ponto, o vetor campo elétrico resultante associado ao ponto
considerado.
Linha de força de um campo elétrico é uma linha que tangencia, em
cada ponto, o vetor campo elétrico resultante associado ao ponto
considerado.
A intensidade do campo elétrico é maior na região de maior
densidade de linhas de força e menor na região de menor
densidade de linhas de força.
Densidade de linhas de força é a quantidade dessas linhas por
cada unidade de área.
B C AE E E
Clique para exibir o conteúdo
B C Ad d d
AdBd Cd
De acordo com a força elétrica
F
+ – Q q
F
E E
F+ Q E
F
– q
E
Quando a carga de prova q é positiva, os vetores força elétrica e
campo elétrico têm a mesma direção e o mesmo sentido. Quando a
carga de prova q é negativa, os vetores força elétrica e campo
elétrico têm a mesma direção, mas sentidos opostos.
Clique para exibir o conteúdo
Aplicação:
+
–
2q
1q
P–
–
2q
1q
P
O vetor campo elétrico num ponto P, devido a uma carga Q positiva,
sempre tem sentido de afastamento em relação a ela, enquanto o
vetor campo elétrico devido a uma carga Q negativa, sempre tem
sentido de aproximação em relação a ela, independentemente do
sinal da carga de prova.
Dica! Imagine o ponto P como se fosse uma carga de prova
positiva: O campo elétrico terá sempre o mesmo comportamento da
força elétrica.
Clique para exibir o conteúdo
As cargas elétricas em excesso em um condutor vão se repelir, tendendo a se afastar umas das outras o máximo possível. Isso só é possível quando estas cargas se distribuem na superfície externa.
A distribuição das cargas elétricas na superfície de um condutor em equilíbrio eletrostático permite que se obtenha no seu interior uma blindagem eletrostática, que é uma região livre as influências elétricas externas.
Essa proteção elétrica permite que aparelhos elétricos como rádios, CD players entre outros funcionem livres das interferências externas graças aos gabinetes metálicos que criam uma blindagem eletrostática.
m
Q
A
A densidade superficial de cargas é uma grandeza
física escalar algébrica, dotada de mesmo sinal da
carga Q, tendo por unidade, no SI, C/m2.
No processo de eletrização de um condutor, ocorre uma movimentação de portadores de carga elétrica até que o corpo atinja o chamado equilíbrio eletrostático, situação em que todos os portadores responsáveis pela eletrização acomodam-se na superfície externa do condutor.
Clique para exibir o conteúdo
Em um condutor esférico eletrizado em equilíbrio eletrostático, a distribuição das cargas é uniforme. Entretanto, se o condutor em equilíbrio eletrostático não for esférico a concentração das cargas será maior nas regiões pontiagudas. Quando um condutor pontiagudo e eletrizado é mergulhado no ar, os átomos que existem na atmosfera são polarizados pelo campo elétrico, nas proximidades das pontas. Se a intensidade do campo elétrico for suficientemente alta, os íons atraídos ou repelidos entrarão em colisão com os outros átomos, produzindo mais íons e tornando o ar condutor nas proximidades da ponta (fenômeno conhecido como poder das pontas). Quando a ionização fica mais intensa, a região em torno da ponta poderá ficar luminosa devido à energia liberada nas colisões, podendo inclusive provocar um deslocamento de ar denominado vento elétrico.
m
Q
A
Dois corpos condutores, imersos em um meio inicialmente “isolante”, são carregados de carga de polaridade oposta, gerando entre eles uma d.d.p. Quando se atinge em um valor limite, o qual varia em função do material dielétrico, há o fenômeno da ruptura dielétrica, e o meio isolante passa a ser momentaneamente um meio condutor, quando se salta um arco (feixe de elétrons).
Cerca de 70% dos raios ocorrem dentro da
nuvem ou entre nuvens.
Parques aquáticos 14%
Sob árvores 23% Campos abertos
45%
Rádios transmissores e antenas 1% Telefonia
4% Equipamentos e máquinas 5%
Campos esportivos 8%
Parques aquáticos
Sob árvores
Campos abertos
Rádios transmissores e antenas
Telefonia
Equipamentos e máquinas
Campos esportivos
Distribuição por ambientes de maior risco de acidentes com raios
Conhecendo o poder das pontas, Benjamim Franklin teve então a ideia de construir um dispositivo que exercesse uma proteção contra raio. Este dispositivo, o para-raios exercerá função de criar em volta dele um ar com características condutoras que fará com que o raio caia sobre ele e não em qualquer lugar da vizinhança. É por isso que uma casa sempre tem que ter um para-raios ou estar na zona de proteção de algum outro.
Clique aqui para exibir a animação.
Área de proteção:
R H tg
m
Q
V
A densidade volumétrica de cargas é uma grandeza
física escalar algébrica, dotada de mesmo sinal da
carga Q, tendo por unidade, no SI, C/m3.
No processo de eletrização de um dielétrico, os portadores responsáveis pela eletrização acomodam-se por todo o do condutor.
34
3esferaV R
Clique para exibir o conteúdo
Campo elétrico uniforme é uma região do espaço onde o
vetor representativo do campo ( ) tem, em todos os
pontos, a mesma intensidade, a mesma direção e o
mesmo sentido.
E
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Embora não exista na prática
uma superfície ilimitada, o
campo elétrico gerado na prática
por uma superfície limitada e
uniformemente eletrizada é
praticamente uniforme, com
intensidade nos pontos situados
nas proximidades de sua região
central dada por:
2E
Campo elétrico uniforme é uma região do espaço onde o vetor
representativo do campo ( ) tem, em todos os pontos, a mesma
intensidade, a mesma direção e o mesmo sentido. E
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Uma das maneiras mais comuns
de se conseguir um campo
elétrico uniforme é utilizar duas
placas condutoras planas e
iguais, paralelas entre si e
eletrizadas com cargas de
mesmo módulo e sinais
opostos.
O campo elétrico resultante na
região externa às placas é
praticamente nulo e entre as
placas é dado por:
E
+ +
1 2
1E 1E
2E 2E
1 2 (Constante)E E E
Clique para exibir o conteúdo
+
+
+
+
+
+
+
+
+
–
–
–
–
–
–
–
–
–
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
–
–
–
–
–
–
–
–
–
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Dica! Considere
que a placa de
origem impede que
o campo a
atravesse.
Este campo não
pode atravessar a
placa de origem,
logo não aparece
mais desse lado.
0E 0E 0E0E 02E02E
Clique para exibir o conteúdo
+
+
+
+
+
+
+
+
+
–
–
–
–
–
–
–
–
–
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
–
–
–
–
–
–
–
–
–
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Nessa região o
campo resultante é
nulo.
02E02E02E
Clique para exibir o conteúdo
O fluxo do vetor campo elétrico através da superfície é
uma grandeza escalar definida por:
Considere um campo elétrico uniforme e uma superfície plana e imaginária de área A, interceptada pelas linhas de força desse campo, conforme a figura abaixo.
N (reta normal à superfície)
(vetor campo elétrico)E
cos E A
Ponto na superfícieRaio
Ponto Interno
Ponto próximo a superfície
Ponto externo
(d Raio)
d
( / )E N C
( )d m
sup 2
1
2
K QE
R
int 0E
2próx
K QE
R
2Ext
K QE
d
Uma partícula eletrizada gera campo elétrico na região do espaço
que a circunda, porém, no ponto onde foi colocada, o vetor
campo elétrico, devido à própria partícula, é nulo.
Clique para exibir o conteúdo
A Gaiola de Faraday foi um experimento conduzido por Michael Faraday para demonstrar que uma superfície condutora eletrizada possui campo elétrico nulo em seu interior dado que as cargas se distribuem de forma homogênea na parte mais externa da superfície condutora (o que é fácil de provar com a Lei de Gauss), como exemplo podemos citar o Gerador de Van de Graaff.
A gaiola de Faraday tem inúmeros usos atualmente, o carro, por exemplo, é basicamente uma gaiola de Faraday.
É o efeito da gaiola de Faraday, e não os pneus de borracha, que protege um automóvel em caso de queda de um raio nas proximidades.
Clique com o botão esquerdo do mouse em uma parte limpa do slide durante a apresentação para exibir o conteúdo dos slides e/ou avançar o slide.