Eletricidade

Eletrostática

Eletrodinâmica

Eletromagnetismo

Fenómeno da atração das cargas foi constatado por Tales de Mileto que observou que o âmbar depois de friccionado atraia pequenos objetos

No século XVI, Gilbert constatou que muitos outros corpos possuíam a mesma propriedade que o âmbar (electron em grego) e designou a referir eletrizado (semelhante ao âmbar) esse estado em que o corpo possui a propriedade de atrair outros corpos

Benjamin Franklin desenvolveu uma teoria que designou de fluido único, que era indestrutível, associado à matéria em maior ou menor quantidade- os corpos que possuíam a quantidade normal eram neutros- os corpos que tivessem mais que o normal eram negativos- os corpos que tivessem excesso de fluído único eram positivos

Thomson Rutherford Neils Bohr Schrodinger

Carga elétrica

A existência de atracção e repulsão foi descrita pela primeira vez em termos de cargas elétricas por Charles François de Cisternay du Fay em 1773. Investigando-se a eletrização por atrito concluiu-se que existem dois tipos de carga: carga positiva e carga negativa

Quantização da carga

todos os objectos diretamente observados na natureza possuem cargas que são múltiplos inteiros da carga do eletrão

a unidade de carga C, é o coulomb

A Lei de Coulomb

A primeira constatação de que a interacção entre cargas eléctricas obedece à lei de força

Sendo:r - distância entre as cargasF - o módulo da força

Esta constatação foi feita por Priestley em 1766. Priestley observou que um recipiente metálico carregado, não possui cargas na superfície interna, não exercendo forças sobre uma carga colocada dentro dele.

A Lei de Coulomb

Medidas diretas da lei foram realizadas em 1785 por Coulomb, utilizando uma balança de torção.

sendo

A Lei de Coulomb

O resultado obtido por Coulomb pode ser expresso como

q1 e q2 – grandeza escalar que são ao valor o sinal das respectivas cargasR1,2 - vector unitário da carga 1 para a carga 2

O Campo eléctrico

Consideremos a equação

aplicada à força sentida por uma carga q0, devida às N cargas q1 q2 … qn

onde é a distância desde a carga até o ponto do espaço onde se encontra a carga e é o vector unitário apontando na direcção da linha que une as cargas e , no sentido de para

O Campo elétrico

A mesma equação pode ser escrita formalmente como:

sendo:

A grandeza é denominada campo elétrico

O campo elétrico

Para que se possa observar, ou seja, medir, o campo elétrico , é necessário posicionar uma carga num determinado ponto do espaço, medir a força sentida por esta carga e calcular a razão

supondo uma situação idealizada, onde a carga não altera o campo produzido pelas outras cargas

O campo eléctrico

a interação entre duas cargas ocorre em duas etapas: Primeiro a carga cria o campo ,

em seguida, a carga interage com o campo

Este processo é de fundamental importância em problemas dependentes do tempo, tendo em vista que os sinais eletromagnéticos se propagam-se, no vácuo, com a velocidade da luz

Linhas de campo

a visualização qualitativa do campo eléctrico pode ser feita usando as chamadas linhas de campo.

Linhas de campo

As linhas são tangentes, em cada ponto, à direcção do campo eléctrico neste ponto.

A intensidade do campo é proporcional ao número de linhas por unidade de área de uma superfície perpendicular às linhas.

Linhas de campo

Linhas de campo de uma carga puntiforme positiva e de uma carga punctiforme negativa.

Linhas de campo

Linhas do campo de um dipolo

Fluxo do campo eléctrico

Campo uniforme atravessando uma superfície ortogonal de área A

Campo uniforme atravessando uma superfície, cuja normalforma um ângulo com a direcção do campo

Lei de Gauss

O fluxo do campo elétrico através de uma superfície fechada é igual à carga total no interior dessa superfície dividida por ε0

Lei equivalente à lei de Coulomb.

Formulação inversa – através do conhecimento do campo podemos conhecer a carga total.

Permite-nos calcular o campo em problemas com distribuições simétricas de carga.

oSFε

Q=dSE .

ε = 8.84×10−12 C2 N−1 m−2

O campo elétrico é uma grandeza física.

Rodeia qualquer carga e estende-se até o infinito.

E=kQ

r2

F=qE

E=V /d

Campo Elétrico

Os átomos de um material vão interferir

no movimento dos eletrões e, portanto,

também participarão das propriedades

elétricas do material.

Cargas elétricas (livres) podem movimentar-se sob a ação de

campos elétricos e magnéticos, e em diversos ambientes.

No caso de eletrões movendo-se em resistências, em regime

estacionário, sob a acção de um campo eléctrico

Campo eléctrico

Deslocação

Define-se intensidade de corrente elétrica como a

quantidade de cargas que atravessa a secção recta de um

condutor, por unidade de tempo. Isto é,

A corrente eléctrica por unidade de área transversal define o módulo

do vector densidade de corrente J.

i=q

t

J=i

A

Intensidade da corrente elétrica

Carga Elétrica

A carga elétrica é uma propriedade fundamental da matéria.

As cargas eléctricas do protão, do eletrão e do neutrão são, respetivamente

Qp = e = 1.6*10-19 C

Qe = -e = -1.6*10-19 C

Qn = 0 C

as massas em repouso são

mp mn = 1.672*10-24g

me = 9.11*10-28

e os raios, assumindo-as esféricas, são

rp rn re = 2.81*10-15m

Força Elétrica

A Lei de Coulomb estabelece que duas cargas elétricas pontuais se atraem ou repelem com uma

força cuja intensidade é:

Campo Elétrico

O campo elétrico é uma medida da ação

que uma carga exerce sobre as cargas

elétricas localizadas no seu raio de ação.

E – campo eléctrico [ N/C ]

q – carga [ C ]

Densidade de corrente e velocidade de deslocação

Supondo existirem ‘n’ electrões por unidade de volume; esta será a densidade de

portadores do material.

A densidade de cargas no condutor será ‘ne’, e a carga total no segmento de

condutor será

Dq = neAL

Um eletrão percorrerá este segmento no intervalo de tempo

Dt = L/Vd

onde Vd é a velocidade de deslocamento.

Da definição de corrente, obtém-se

i = Dq/Dt = neAVd

Da definição de densidade de corrente, obtém-se

J = neVd

A corrente é o fluxo da densidade de corrente!