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ELETRICIDADE
CONDUTORES E ISOLANTES O FÍSICO INGLÊS STEPHEN GRAY PERCEBEU QUE ALGUNS FIOS
CONDUZIAM BEM A ELETRICIDADE E CHAMOU-OS DE CONDUTORES
E, AOS QUE NÃO CONDUZIAM OU CONDUZIAM MAL A ELETRICIDADE,
ATRIBUIU O NOME DE ISOLANTES.
ISOLANTES
• A SEDA, A MADEIRA. O ENXOFRE, A LÃ, O VIDRO, A BORRACHA.
CONDUTORES
• OS METAIS, COMO O COBRE, O FERRO, O ALUMINIO
LEI DE COULOMB A UNIDADE DO SI PARA MEDIR A CARGA ELÉTRICA É DENOMINADA
COULOMB (SIMBOLO C), EM HOMENAGEM AO FÍSICO FRANCES
CHARLES AUGUSTIN COULOMB.
COMO A CARGA DE UM COULOMB É MUITO GRANDE, COSTUMA SE USAR SUBMÚLTIPLOS
• 1 milicoulomb (1 mC) = 10^-3C
• 1 microcoulomb ( 1 uC ) =10^-6C
• 1 nanocoulomb (1 nC ) =10^-9 C
• 1 picocoulomb (1 pC ) =10^-12C
POTENCIAL ELETRICO O PONTENCIAL ELÉTRICO É UMA GRANDEZA ESCALAR QUE DEPENDE DO MEIO, DA
CARGA ELÉTRICA "Q" PRODUTORA DO CAMPO E DA DISTÂNCIA DO PONTO
CONSIDERADO ATÉ A CARGA ''Q''.QUANDO A DISTÂNCIA ''D'' DO PONTO CONSIDERADO
ATÉ A CARGA ELÉTRICA ''Q'' QUE É INFINITAMENTE GRANDE O POTENCIAL ELÉTRICO
TENDE A ZERO. PORTANTO, O INFINITO É O PONTO DE REEFERENCIA , ISTO É , O
PONTO EM QUE FAZEMOS O POTENCIAL ELÉTRICO IGUAL A ZERO.
POTENCIAL ELETRICO
MOVIMENTO DE UMA CARGA UNIFORME
• SE LANÇARMOS UMA CARGA ELETRICA COM VELOCIDADE ''V''
NO INTERIOR DE UM CAMPO MAGNÉTICO UNIFORME ''B'', ESSA
CARGA REALIZARÁ UM MOVIMENTO UNIFORME NO INTERIOR
DO CAMPO MAGNÉTICO. PORTANTO, OS DIFERENTES TIPOS
DE TRAJETÓRIA ASSUMIDOS PELA CARGA DEPENDEM DO
ÂNGULO COM QUE ELA FOI LANÇADA NO CAMPO MAGNÉTICO
ULTILIZANDO A CARGA ''Q''.
MOVIMENTO DE UMA CARGA UNIFORME
•Fmg=|q|.v.B.sen θ
•Fmg -> força magnética
• Q -> carga
•V -> carga elétrica
•B -> campo magnético
CORRENTE ELÉTRICA
• A corrente elétrica é causada por uma diferença de potencial(d.d.p./tensão).
E ela é explicada pelo conceito de campo elétrico, ou seja, ao considerar
uma carga A positiva e outra B, negativa, então há um campo orientado de
carga A para B . Ao ligar –se um fio condutor entre as duas cargas os
elétrons livres tendem a se deslocar no sentido da carga positiva, devido ao
fato de terem cargas negativas, lembrando que sinais opostos se
atraem.Desta forma cria se uma corrente elétrica no fio, com sentido
contrario ao campo elétrico, e este é chamado de sentido real da corrente
elétrica.
INTENSIDADE DA CORRENTE ELÉTRICA
• Calcula se a intensidade da corrente elétrica (i) na secção transversal
de um condutor se considera o módulo da carga que passa por ele
em um intervalo de tempo, ou seja:
LEI DE OHM
• Em homenagem ao físico alemão Georg Simon Ohm, afirma que ,
para um condutor mantido á temperatura constante, a razão entre a
tensão entre dois pontos e a corrente elétrica é constante.Essa
constante é denominada de resistência elétrica.
• Quando essa lei é respeitada por um determinado condutor mantido á
temperatura constante, este denomina-se condutor ôhmico.
LEI DE OHM
• A resistência de um determinado condutor é dada pela equação:
• V é a diferença de potencial elétrico( ou tensão, ou d.p.p.)medida em volt(V)
• I é a intensidade da corrente elétrica medida em ampère (A)
• R é a resistência elétrica medida em ohm.
ENERGIA E POTENCIA
• A energia de um forma geral pode ser entendida como sendo a
capacidade de uma força aplicada a um corpo realizar trabalho.
Assim quando um corpo sofre modificação em seu estado como sua
forma, posição etc,através de uma força aplicada a ele, diz-se que a
força está realizando trabalho.
TRABALHO
• O trabalho pode ser representado matematicamente por:
• W = F.d.cosθ
• W= trabalho realizado pela força
• F= força
• θ = ângulo entra a força F e o deslocamento
POTÊNCIA
A potência nada mais é do que a razão entre o trabalho e o tempo.
Equacionada da seguinte forma:
P= W/t
P= potencia
W = trabalho
t=unidade de tempo
EFEITO JOULE
• Sabe-se que ao ser percorrido por uma corrente elétrica, os resistores
fazem a conversão de energia elétrica em energia térmica liberando
calor e aumentando sua temperatura.Isso recebe o nome de efeito
joule.
• A potência dissipada por um resistor é diretamente proporcional a sua
resistência e a corrente percorrida ao quadrado.
EFEITO JOULE
• P= R.i ^2
• R= resistencia
• I = corrente eletrica
• P = potencia elétrica dissipada
• Sabemos que P=W/t
Logo
W = R.i^2.t
RESISTORES
• É um dispositivo elétrico muito utilizado em eletrônica, ora com a
finalidade de transformar energia elétrica em energia térmica por
meio de efeito joule, ora com finalidade de limitar a corrente elétrica
em um circuito.
SÉRIE
• Quando eles estão ligados de maneira tal que oferecem apenas um
caminho para a corrente elétrica . Então, todos eles são percorridos
pela ,mesma corrente.
PARALELO
• Quando são ligados de modo a oferecer tantos caminhos para a
corrente elétrica quantos forem eles. Pra isso, é necessário que todos
os terminais de um mesmo lado sejam ligados entre si, o mesmo
ocorrendo com os terminais de outro lado é submetida a uma ddp U
uma intensidade i, divide se entre os resistores existentes.
ASSOCIAÇÃO DE CAPACITORES
São dispositivos capazes de armazenarem cargas elétricas. Também
são conhecidos por condensadores. Os capacitores são constituídos
de placas e planas (armaduras) positivas e negativas r um dielétrico
(isolante) presente entre elas.
CAPACITORES
A capacitância de um capacitor por ser calculada pela razão da carga
do capacitor acumulada pela sua diferença de potencial elétrico(ddp)
entre suas armaduras.
C=Q/V
Q -> carga do capacitor armazenada, do SI dada por Coulomb
V-> diferença de potencial elétrico, no SI dada por volts.
CAPACITORES
• A associação pode ser de três formas especificas ; Série , paralela e
mista.
SÉRIE
• Na associação a armadura negativa do capacitor está ligada a armadura
positiva do capacitor seguinte. Quando os capacitores são ligados em série
a carga da associação é igual para todos os capacitores.
• Q= constante
• Portanto, a diferença de potencial elétrico é expressa em cada capacitor
por;
• 1/Ceq=1/C1+1/C2
PARALELO
• Na associação da capacitores em paralelo as armaduras negativas
do capacitor são ligadas entre si assim como as armaduras positivas
do capacitor. Quando os capacitores são ligados em paralelo a ddp
da associação é a mesma para todos os capacitores.
• Ceq=C1+C2+C3
MISTA
Neste tipo de associação encontramos capacitores associados em
série e em paralelo.
EXERCÍCIOS
A respeito do comportamento dos condutores e isolantes, julgue os
itens a seguir como verdadeiros e falsos.
I. O efeito Joule é a transformação de energia elétrica em energia
térmica em virtude das altas velocidades dos elétrons livres ao
transitarem pelos condutores. F
II. Nos isolantes, os elétrons estão fortemente ligados aos átomos e,
por isso, não podem mover-se facilmente. V
III. Os condutores também podem ser chamados de dielétricos. F
IV. Os metais são bons condutores elétricos por possuírem elétrons
livres em excesso. V
Uma esfera recebe respectivamente cargas iguais a 2 μC e -4 μC,
separadas por uma distância de 5 cm.
a) Calcule o módulo da força de atração entre elas. R: F = 28,8N
b) Se colocarmos as esferas em contato e depois as afastarmos por 2
cm, qual será a nova força de interação elétrica entre elas? R:
22,5N
O campo elétrico criado por uma carga pontual, no vácuo, tem
intensidade igual a 9.10-1 N/C. Calcule a que distância d se refere o
valor desse campo.
(dados: Q = -4 pC e ko = 9.109 unidades SI).
R: 0,2m
Determine a energia potencial elétrica de uma carga elétrica colocada
em um ponto P cujo potencial elétrico é 2 x 104 V. Seja a carga igual a
-6 μC.
R: E=-0,12J
Suponha que uma carga elétrica de 4 μC seja lançada em um campo
magnético uniforme de 8 T. Sendo de 60º o ângulo formado entre v e B,
determine a força magnética que atua sobre a carga supondo que a
mesma foi lançada com velocidade igual a 5 x 103 m/s.
R: F= 0,14N
Uma corrente elétrica de intensidade igual a 5 A percorre um fio
condutor. Determine o valor da carga que passa através de uma
secção transversal em 1 minuto.
R: Q= 300C
Um resistor de resistência R, ao ser submetido a uma ddp U, passa a
ser percorrido por uma corrente i. Qual será o valor da corrente elétrica,
se a ddp for o dobro do valor inicial e a resistência for substituída por
outra de valor 3R?
R: i’ = 2i/3
Determine a resistência equivalente entre os terminais A e B da
seguinte associação de resistores:
R: 9,33Ω
Determine a energia consumida mensalmente por um chuveiro elétrico
de potência 4000W em uma residência onde vivem quatro pessoas
que tomam, diariamente, 2 banhos de 12 min. Dê sua resposta em
Kwh.
R: 192Kwh
Na figura ao lado temos o gráfico da tensão (U) aplicada a um condutor
em função da intensidade da corrente (i) que o percorre. Determine o
valor da resistência quando a tensão vale 20 V e 60 V.
• R: 5Ω e 10Ω.
Dois condutores, cujas capacidades são respectivamente C1 = 3 µF e
C2 = 2 µF, foram eletrizados e agora apresentam cargas Q1 = 9 µC
e Q2 = 1 µC. Supondo que esses condutores tenham sido ligados por
um fio metálico, determine:
a)O potencial de equilíbrio eletrostático. R: V = 2V
b)A nova carga de cada condutor eletrostático. R: Q’1= 6x10^-6C e
Q’2=4x10^-6C
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