19-05-2017

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Sumário

Unidade II – Eletricidade e Magnetismo

1- Campo e potencial elétrico

- Carga elétrica e sua conservação.

- Condutores e isoladores.

- Processos de eletrização.

- Polarização de um isolador.

APSA 19 – Processos de eletrização

Campo e potencial elétrico Carga elétrica

• Carga elétrica – é a propriedade física dos corpos

caracterizada pelas atrações e repulsões.

É uma grandeza quantificada isto é:

- Se varia por múltiplos da carga do eletrão, diz-se

carga negativa.

- Se varia por múltiplos da carga do protão, diz-se

carga positiva.

A carga do protão é igual em módulo à carga do eletrão:

qp = + 1,602 x 10-19 C qe- = - 1,602 x 10-19 C qn = 0 C

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Campo e potencial elétrico Carga elétrica

• O eletrão designa-se de partícula elementar e a sua carga foi

determinada por Millikan em 1909, com uma experiência que

ficou famosa que iremos falar mais adiante.

• A carga do protão é simétrica da carga do eletrão, mas o protão

não é uma partícula elementar é constituído por três outras

partículas mais pequenas chamadas de quarks.

• O neutrão, é uma partícula também constituída por três quarks,

mas é uma partícula desprovida de carga.

Campo e potencial elétrico Carga elétrica

• Propriedades da grandeza carga elétrica:

A carga elétrica é uma propriedade

fundamental da matéria e está presente em

qualquer parte desta. É responsável pelos

fenómenos elétricos.

A matéria contém, geralmente, o mesmo

número de cargas elétricas positivas e

negativas.

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Campo e potencial elétrico Lei qualitativa das ações elétricas

• Lei qualitativa das ações elétricas

“Corpos eletrizados com carga do mesmo sinal repelem-se e eletrizados com

carga de sinais contrários atraem-se”.

Campo e potencial elétrico Princípio da conservação da carga elétrica

• Princípio da conservação da carga elétrica.

“Num sistema isolado a quantidade total de carga permanece constante”.

Este princípio não proíbe a criação de cargas elétricas num sistema isolado,

mas, se for criada uma carga positiva, deverá aparecer algures no sistema

uma carga negativa, simétrica da primeira.

Nunca se comprovou a violação deste princípio, pelo que é tão importante

como os Princípios da Conservação da energia e do momento linear.

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Campo e potencial elétrico Bons condutores e maus condutores

• Bons condutores (sólidos) – são todos os corpos

capazes de conduzir a corrente elétrica ou permitem

a livre distribuição das cargas recebidas por

qualquer processo de eletrização em toda a sua

superfície. Tem eletrões livres ou de condução.

Ex: prata, cobre, ...

• Bons condutores (líquidos) – Soluções com iões.

Ex: eletrólitos, ...

• Maus condutores – são corpos em que os

portadores de carga não estão disponíveis para se

moverem, encontram-se fortemente ligados aos

núcleos. Ex: madeira, vidro, borracha, ...

Campo e potencial elétrico Eletrização por fricção

• A eletrização por fricção é um processo em que se eletrizam sempre,

simultaneamente dois corpos:

- O friccionado e o friccionante.

Neste processo, um corpo eletriza-se com carga de sinal contrário ao do outro

que o friccionou.

Todos os corpos que, depois de eletrizados se comportam como o vidro

friccionado com lã ficam carregados positivamente.

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Campo e potencial elétrico Eletrização por fricção

• Todos os corpos que, depois de eletrizados se comportam como o plástico ou

ebonite friccionado com lã ficam carregados negativamente.

Campo e potencial elétrico Eletrização por contacto

• Na eletrização por contacto inicialmente temos dois corpos:

- Um neutro e outro eletrizado.

No final do processo, ficam os dois com carga do mesmo sinal.

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Campo e potencial elétrico Eletrização por contacto

• Exemplo de como se faz a eletrização de um eletroscópio por contacto.

Principais componentes dum eletroscópio

Eletroscópio com outro formato

Campo e potencial elétrico Eletrização por influência

• Na eletrização por influência inicialmente temos dois corpos, um neutro e

outro eletrizado.

Corpo neutro – Induzido ou influenciado.

Corpo eletrizado – Indutor ou influenciador.

No final do processo, ficam os dois com carga de sinal contrário.

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Campo e potencial elétrico Eletrização por influência

• Exemplo de como se faz a eletrização de um eletroscópio por influência.

Campo e potencial elétrico Utilização do eletroscópio para identificar o sinal da carga de um corpo

• Como se poderá identificar a carga de um corpo carregado?

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Campo e potencial elétrico Utilização do eletroscópio para identificar o sinal da carga de um corpo

• Como se poderá identificar a carga de um corpo carregado?

Campo e potencial elétrico Polarização de um isolador

• Num isolador os eletrões não se movem livremente, logo não há eletrização

por influência. Contudo, pode haver polarização dos átomos ou das

moléculas ou seja, um pequeno deslocamento do centro da nuvem eletrónica

com uma determinada orientação por efeito de um corpo carregado.

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Campo e potencial elétrico Polarização de um isolador

• A polarização explica a atração de corpos neutros, como

pequenos pedaços de papel, por um corpo eletrizado.

Por exemplo um pente eletrizado atrai pedacinhos de

papel.

A polarização de um fio de água pode ser facilmente

observada, friccionando um corpo de plástico numa

camisola de lã e aproximando-o de um fio de água.

Campo e potencial elétrico Exercício 1

1.1- Qual das seguintes afirmações é a correta?

A) Os corpos M, V e B são, necessariamente, todos bons condutores.

B) Os corpos M e V são, necessariamente, bons condutores.

C) Os corpos M e B são, necessariamente, bons condutores.

D) O corpo M é, necessariamente, bom condutor.

E) Os três corpos podem ser maus condutores.

1- Aproximou-se a vareta V do corpo M, sem o tocar, e a esfera B

do pêndulo elétrico foi atraída para a outra extremidade, E’, do

corpo.

1.2- Ainda a respeito da experiência representada na figura: se a vareta V estiver

eletrizada negativamente, a extremidade E' da barra M passa a ter um excesso de

______________ e a bola B, sendo condutora, fica eletrizada ________________ por

_______________.

eletrões negativamente contacto

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Campo e potencial elétrico Exercício 2

F V V F F F V F

TPC

• Exercícios da APSA 19 que que ficarem por fazer.