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