Física 3º Ano – 1ª Etapa

Unidade 8 - Campo e Potencial Elétrico

Carga Elétrica

Eletrização

“Toda substância pode ser eletrizada ao ser atritada com outra.”

Um corpo neutro possui o número de prótons igual ao de elétrons, ao atritarmos dois corpos entre si, acontecerá transferência de elétrons de um corpo para outro. O que perdeu elétrons apresentara excesso de prótons e terá carga positiva, o outro, carga negativa.

Cargas de mesmo sinal se repelem e as de sinal diferente se atraem. Não há criação nem destruição de cargas. Perde elétrons o átomo que exerce menos força sobre eles. A força gravitacional entre átomos de um objeto é pequena, o que os

mantém unidos são as forças elétricas.

Condutores e isolantes

Condutor de eletricidade: Sólidos, como os metais, possuem elétrons livres (que não permanecem ligados aos átomos). Portanto é possível que a carga elétrica seja transportada através deles.Dielétrico ou isolante elétrico: Possuem elétrons firmemente ligados aos átomos, não podendo acontecer deslocamento de carga elétrica.

Indução e polarização

Indução eletrostática Eletrização por indução

Ligando o condutor a terra através de um fio metálico ele perde sua carga e se torna neutro, seus elétrons passam para ela.

Por isso em climas úmidos um corpo eletrizado se descarrega mais facilmente, pois a umidade torna condutor

Polarização de um dielétrico

Eletroscópios

Servem para verificar se um corpo está eletrizado.Corpos neutros ao serem aproximados de um corpo eletrizado se polarizam e são atraídos por ele. Se eles encostarem o corpo neutro adquira carga e será repelido.

De folhas Pêndulo elétrico

Lei de Coulomb

Podemos eletrizar um eletroscópio por indução eletrostática ou por contato com um corpo eletrizado.

Sabendo qual a carga do eletroscópio

podemos utilizá-lo para descobrir a

carga de outro corpo.

1 Coulomb – 6,25 x 1018 elétrons, mC = 10-3 C e μC = 10-6 C

Carga puntual: é aquela distribuída em um corpo cujas dimensões são desprezíveis em comparação com as demais envolvidas no problema.

F = Ko x Q1 x Q2 r é a distancia entre as cargas em metros

r2 Q1 e Q2 são as cargas elétricas em C

Ko é a constante 9,0 x 109 N . m / C2

Mergulhando cargas em outro material, há uma redução da força de interação entre essas partículas, dada pela constante dielétrica do meio, K. Fo = F x K

Ação e reação: Q1 atrai Q2 com uma força de módulo igual e direção contrária.

Campo Elétrico

Conceito

Zona de influência elétrica de uma carga detectada pela solicitação de uma carga de prova (q).

A direção e o sentido de E em um ponto são dados pela direção e sentido da força que atua em uma carga q positiva.

Horizontal, vertical, p/ direita ou esquerda. Cargas positivas se deslocam no sentido do campo, cargas negativas não. A força elétrica que atua sobre q é devida a ação do campo elétrico e não da

ação direta de Q sobre q.

F é a força que atua em q em Newtons

q é o valor da carga elétrica puntual em Coulombs

E é a intensidade do campo elétrico (módulo em N/C)

Campo elétrico criado por cargas puntuais

Q é o valor da carga puntual

E é a intensidade do campo em um ponto

F = q x E

E = Ko x Q / r2

r a distância do ponto a carga

No caso de campos de esferas devemos considerar o centro da esfera como centralizador da sua carga e r será a distância do ponto ao centro da esfera.

Linhas de força

Representam o campo elétrico.

Quanto mais próximas as linhas maior o módulo campo elétrico naquele ponto.

Duas linhas de força de um mesmo campo elétrico nunca se cruzam.Campo elétrico uniforme

No caso de um campo de varias cargas

puntuais o módulo de E será dado pela

resultante de todos os campos produzidos

separadamente.

Placas paralelas eletrizadas com cargas de mesmo modulo e sinais contrários. O campo E em qualquer ponto terá o mesmo modulo, direção e sentido exceto nas bordas onde as linhas se curvam.

A orientação do campo é sempre do pólo positivo para o negativo.

Comportamento de um condutor eletrizado

Equilíbrio eletrostático: as cargas do condutor apresentam-se em repouso e distribuídas na superfície.O campo elétrico é nulo em todos os pontos do seu interior, assim um condutor oco pode ser utilizado para proteger um aparelho contra interferências externas (blindagem eletrostática).

Rigidez dielétrica

É o maior valor de campo elétrico que um isolante pode ser submetido sem tornar-se condutor (primeiro se polariza e depois passa a ter elétrons livres).

Quando há quebra da rigidez dielétrica os íons negativos e os elétrons livres do ar são fortemente atraídos pelas cargas positivas presentes nas nuvens ou induzidas no solo, formando um caminho chamado de canal condutor e gera uma descarga elétrica.

Potencial Elétrico

Diferença de potencial ou voltagem

Poder das pontasAs pontas têm o poder de acumular cargas elétricas

intensas, pois possuem um ponto de tensão onde essas

cargas se acumulam quando o corpo esta eletrizado.

VAB x q = WAB

VA-VB= W/q Trabalho W em Joule

Valor da carga q em CoulombsVoltagem é dada em Unidade J/C = Volt

O campo elétrico exerce um trabalho W sobre a carga q. VAB: Diferença de potencial entre dois pontos é o trabalho que o campo exerce sobre a carga para

que essa se desloque.Cargas positivas se deslocam do lugar de maior potencial para o de menos

potencial, cargas negativas fazem ao contrário.Quando F é conservativa: o trabalho e a VAB entre dois pontos é o mesmo

independentemente da trajetória da carga.

Voltagem em um campo uniforme

W = F x d => W = q.E.d VAB = E.d

d é a distância em metrosE é a intensidade do campo em V/m ou N/C

W é o trabalho em Joule (N.m ou W.s)

Potencial em um ponto: escolhe-se um referencial e o toma como nulo (Vp = 0)VAB é diretamente proporcional a distância entre os pontos. VA = Ko.Q/r

Voltagem no campo de uma carga puntual

O potencial tem o mesmo sinal da carga Q

Potencial estabelecido por várias cargas puntuais

Vp= V1 + V2 + V3

V no ponto P é a soma dos potenciais que cada carga produz naquele ponto.

Potencial de uma esfera eletrizada

V = Ko.Q/ r

(sendo que r é a distância de C até p)

Ep = V.q => energia potencial elétrica. VA = VB em todos os pontos em seu interior.

Quando p estiver na superfície r é igual ao raio.

Dentro de uma esfera não nula o campo elétrico é nulo então não há força atuando nesse ponto, portanto o WAB dentro dela é 0.

Superfícies equipotenciais

Todos os pontos têm o mesmo potencial. E em esferas o mesmo raio.Condutores em equilíbrio eletrostático são superfícies equipotenciais e linhas perpendiculares as linhas de força em campos elétricos uniformes também.

Como funciona o Gerador de Van de Graff

Entre dois condutores em equilíbrio eletrostático há transferência de elétrons para aquele que tiver o

maior potencial.

Milikan

Unidade 9 - Circuitos elétricos de corrente continua

Corrente Elétrica

Corrente elétrica

F = q.E = m.gé = 1,6x10-19

Deslocamento de cargas negativas em sentido contrário ao do campo elétrico

= => convencional

A intensidade da corrente elétrica (i) é a medida da quantidade de carga pelo tempo.

I = ∆Q / ∆t 1 C/S = A

Deslocamento de cargas negativas em sentido contrário ao do campo elétrico

<desenho> = <desenho> <desenho> <desenho> Real convencional

I (intensidade) = <desenho> (carga) C/S = ampere = 1 A DT

Contínua Alternada <= => Retificada => | =>

Circuitos Simples

Pilha seca <desenho> VAB = 1,6 V

Associadas em série obtêm-se voltagens

Bateria <desenho> = 6 V

Circuito Elétrico <desenho> A i é igual dentro de um circuito

Resistência Elétrica condutor (resistor)

Oposição oferecida pelo fio á passagem da corrente elétrica.

R = VAB VOLT = 1 ohm = 10 I Ampere

R i

VA – VB = RAB x i

O potencial decresce ao longo resistência

<desenho> Quanto o comprimento do condutor a R.

Quanto A <desenho> é a R

Dependendo do material a R muda.

<desenho> R = p x L A R = resistência A Resistividade

Quanto p é a R ohm / m

Reostato

<desenho>A R=O R= x

Lei de Ohm

Para um grande número de condutores , o valor da resistência permanece constante independentemente da voltagem.

VAB = Ri

<desenho>

Resistências VAB = R i V total = V1 + V22

Conceito

Circuitos Simples

Resistência elétrica

A lei de Ohm

Instrumentos de medida

Potencia de um elemento do circuito

Variação de resistência com a temperatura

Força Eletromotriz

Conceito

Equação do circuito

Voltagem nos terminais de um gerador

Válvula eletrônica e o transistor

Física 3º ano – 2ª Etapa

Unidade 10 - Eletromagnetismo

Campo magnético

Conceito

Magnetismo

Eletromagnetismo

Movimento circular

Força magnética em um condutor

Cíclotron

Em um condutor retilíneo

No centro de uma espira circular

De um solenóide

Influência do meio em seu valor

A descoberta do elétron

Indução Eletromagnética

Força eletromotriz induzida

A lei de Faraday

A lei de Lenz

O transformador

Ondas eletromagnéticas

O espectro eletromagnético

Transmissão e distribuição de energia