Introdução à Física Elétrica

Prof. Marco Simões

Ao final dessa aula você

• Conhecerá o início do estudo da eletricidade e magnetismo

• Saberá de alguns dos cientistas que tiveram um papel no desenvolvimento essa área

• Relembrará o desenvolvimento dos principais modelos atômicos

• Verificará a relação entre esse desenvolvimento e a origem do Universo

Primeiras observações da eletricidade• Por volta de 600 a.C. o filósofo

grego Tales de Mileto notou que ao se atritar pele animal com o âmbar, ele passava a atrair objetos leves, tais como palha, pelos e penas.

• Ele notou também que se o âmbar fosse atritado por tempo suficiente, uma faísca saltaria dele.

• Âmbar, em grego, é ’eléktro’.

Primeiras observações do magnetismo

Foi também Tales que observou que certo minério da região da Magnésia, província grega, tinha a capacidade de atrair pedaços de ferro. O minério é a magnetita, imã natural.

William Gilbert (1544 – 1603)

• Físico e médico inglês• Primeiro a estudar o

magnetismo sistematicamente

• Propôs que a Terra se comportava com um imã ao atrair a agulada bússola

Otto von Guericke (1602 - 1686)

• Físico alemão• Em 1672 construiu a

primeira máquina de eletrização por atrito

Luigi Galvani (1737 – 1798)• Médico e físico italiano• Observou a relação entre os

impulsos nervosos e a corrente elétrica

Alessandro Volta (1745 – 1827) • Físico italiano• Em 1801, a partir dos

estudos de Galvani, construiu a primeira pilha elétrica, capaz de gerar energia a partir de reações químicas

Benjamin Franklin (1706 – 1790)• Foi, entre muitas coisas,

cientista• No famoso experimento da pipa,

demonstrou que os relâmpagos eram descargas elétrica

• Inventou o para-raios

Hans Christian Oersted (1777 – 1851)

• Físico e químico dinamarquês

• Relacionou a eletricidade com o magnetismo, dando início ao eletromagnetismo

Eletromagnetismo• Eletricidade e magnetismo permaneceram como fenômenos distintos até

a experiência de Hans C. Oersted, em 1820.

Michael Faraday (1791 – 1867)

• Inglês, foi um dos físicos mais influentes de todos os tempos

• Observou e estudou o fenômeno da indução magnética

James Clerk Maxwell (1831 – 1879)• Físico e matemático escocês• Reuniu matematicamente os

princípios da eletricidade e magnetismo conhecidos, unificando-os em 4 equações, consideradas, na eletricidade, o que as leis de Newton são na mecânica

• Juntou a eletricidade, luz e outras radiações como formas de diferentes do mesmo fenômeno

• Seus estudos serviram de base para a Teoria da Relatividade, de Einstein

Evolução dos modelos atômicosDemócrito (460 a 370 a.C.) com seu professor Leucipo, foram oscriadores da teoria atômica, ou do atomismo.

De acordo com essa teoria, tudo o que existe é composto porelementos indivisíveis chamadosátomos (do grego, "a", negação e "tomo", divisível; átomo= indivisível)

Aristóteles e outros filósofos acreditavam que a matéria era contínua, isto é, poderia ser dividida infinitamente

Evolução dos modelos atômicos

Demócrito – 400 aCDalton – 1800Thomson – 1900 Rutherford – 1911 Bohr – 1913

O modelo atômico atualé o resultado de umasérie de intuições e descobertas, que tiveraminício com Leucipo e Demócrito, filósofosgregos.

John Dalton (1766 – 1844)

Em 1808, Dalton propôs a teoriado modelo atômico, onde o átomo é uma minúscula esferamaciça, impenetrável, indestrutível, indivisível e semcarga.

Todos os átomos de um mesmo elemento químicosão idênticos. Seu modelo atômico foi chamado de modelo atômico da bola de bilhar.

Joseph John Tomson (1856 – 1940)

Em 1904, Thomson descobriu o elétron ao observar que a corrente elétrica pode fluir mesmo no vácuo. A essa partículaque podia transportar a energia elétrica chamou de elétron. Com isso, concluiu que os átomos seriam uma matriz positiva, incrustada com partículas negativas, semelhante a um pudim de ameixas.

Ernest Rutherford (1871 – 1937) Rutherford em 1911, demonstrou que o átomo era compostode um núcleo sólido, onde a maior parte da massa estáconcentrada, com oselétrons girando aoseu redor, como um sistema planetário.

Experimento de Rutherford

O modelo atômico ‘planetário’

Niels Bohr (1880 – 1962) Pelo modelo de Rutherford, oselétrons eventualmente cairiam no núcleo, pois perdem energia ao se moverem. Niels Bohr, na década de 1920, aprimorou o modelo de Rutherford por propor que oselétrons permanecem em camadas, ou níveis, em um estado energéticoque não se altera, aplicando osprincípios da mecânica quântica, de Plank e Einstein.Os ganhos ou perdas de energia se dão em quantidades finitas (quanta) chamadas fótons. Ao ganhar um quantum, saltam para a camadaacima, e perdem um fóton ao irempara uma camada inferior.

O começo de tudo – O Big Bang

No início, apenas léptons, quarks e bósons

13 a 14 bilhões de anos atrás; a Terra e o Sol têm cerca de 4,5 bilhões de anos

Formação das partículas atômicas

O Modelo PadrãoO Modelo Padrão tenta sistematizar o conhecimento adquirido sobre as partículas subatômicas e as interaçõesfundamentais da natureza

Interações básicas que se estabeleceram• Todas as diferentes forças observadas na Natureza

podem ser entendidas em termos de quatro interações básicas:– Interação nuclear forte (ou hadrônica);– Interação eletromagnética;– Interação nuclear fraca;– Interação gravitacional.

• Certas partículas participam das quatro interações, enquanto outras participam de apenas algumas delas.

• A teoria que identifica essas partículas e especifica suas interações é o Modelo Padrão da Física de Partículas.

Mas tudo isso é só a menor parte do universo...

73%

23%

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