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FÍSICA PROF. NELSON BEZERRA
PROF.ª RISÔLDA FARIAS2ªEJA FASE
Unidade IITecnologia
CONTEÚDOS E HABILIDADES
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Aula 8ConteúdoRevisão e Avaliação
CONTEÚDOS E HABILIDADES
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1. Introdução ao estudo da Eletricidade
A eletricidade é a parte da Física que estuda fenômenos associados às cargas elétricas, ou seja, é o fenômeno resultante da interação das partículas que formam a matéria, em especial os elétrons, isto é, a carga elétrica. O estudo da eletricidade se divide em três grandes partes:
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Eletrostática Eletrodinâmica Eletromagnetismo
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Corpos EletrizadosTodos os corpos são formados por cargas elétricas, porém, não é fácil perceber suas propriedades, pois a maioria dos corpos, quando estão eletricamente neutros, possui mesma quantidade de prótons e elétrons. Um corpo pode ser eletrizado de duas formas:Positivamente: se possui mais prótons que elétrons;Negativamente: se possui mais elétrons do que prótons.Dizemos que um corpo é neutro quando ele possui o mesmo número de prótons e de elétrons.
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Corpo neutro
Corpo positivo
Corpo negativo
Cedeu elétrons
Recebeu elétrons
np = ne
np > ne
np < ne
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Processos de eletrizaçãoQuando dizemos que um corpo está “carregado”, isso significa que ele tem um desequilíbrio de cargas, apesar de a carga resultante geralmente representar apenas uma minúscula fração da carga total positiva ou negativa contida no corpo. Existem, no entanto, três formas de se eletrizar um objeto.
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Eletrização por AtritoCondições iniciais: dois corpos isolantes e eletricamente neutros. Causa: atrita-se os dois corpos.Efeito: os corpos ficam eletrizados com cargas elétricas de sinais opostos e mesmo módulo.
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Eletrização por Atrito
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Eletrização por contatoCondições iniciais: dois corpos condutores e pelo menos um eletrizado.
A
A positivo e B estão isolados e afastados.
+
++
+
++
+
+
B
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Causa: o corpo eletrizado é encostado no corpo neutro.
A
Colocar em contato, durante breve intervalo de tempo,
elétrons livres vão de B para A.
+
+
+
++
+
+
B-
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Efeitos: os corpos ficam eletrizados com cargas elétricas de mesmo sinal.
A
Após o processo, A e B apresentam-se eletrizados positivamente
++
++ + ++ + +
+ +++
+
++B
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Eletrização por contato
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Eletrização por induçãoCondições iniciais: dois corpos condutores, um eletrizado (indutor) e outro neutro (induzido).Causa: o indutor é aproximado do induzido. O induzido é ligado à superfície da Terra (aterramento).Efeitos: os corpos ficam eletrizados com cargas elétricas de sinais opostos.
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Indutor Transferência de elétrons da terra
+
+
+-
-
-+
+
++
-
-+ ++ -+
+
+-
-
+
+
++
-
+
+
++
-
+
+
+-
-
+
+
+-
-
+
+
+-
-
+
+
+-
-
+
+
++
-
-
+
+
+-
-
Induzido
A
A A
B
B B + - ----
++ ++
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Corpos eletrizados por atrito, contato e indução ficam carregados respectivamente com cargas de sinais:Contrários, iguais e contrários.
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Aplicação no cotidianoUm exemplo de eletrização por indução é a ocorrência de raios. Quando uma nuvem está carregada eletricamente, ela induz na superfície terrestre cargas de sinais contrários, criando um campo elétrico entre a nuvem e a superfície. Se o campo elétrico for muito intenso, o ar pode funcionar como condutor de eletricidade, acarretando uma descarga elétrica.
+ + +++ +
+ + + + +
- ---- -
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Exemplos do CotidianoRoraima, teve muitos raios, relâmpagos e trovões, horas depois de os pajés caiapós Mantii e Kucrit, levados de Mato Grosso pela Funai, terem participado do ritual da dança da chuva, em Boa Vista. A chuva durou três horas em todo o estado e as previsões indicam que continuará pelo menos até amanhã. Com isso, será possível acabar de vez com o incêndio que ontem completou 63 dias e devastou parte das florestas do estado".
Jornal do Brasil, abr./1998 (com adaptações feitas pela profa Risôlda Farias)
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Exemplos do Cotidiano
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A carga elétrica elementar é a menor quantidade de carga encontrada na natureza, comparando-se este valor com coulomb, têm-se a relação:e = 1,6 ∙ 10-19 C
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A unidade coulomb é definida partindo-se do conhecimento de densidades de corrente elétrica, medida em ampère (A), já que suas unidades são interdependentes.
Um coulomb é definido como a quantidade de carga elétrica que atravessa em um segundo, a secção transversal de um condutor percorrido por uma corrente igual a 1 ampère.
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Dessa forma qualquer quantidade de carga existente na natureza pode ser calculada pela expressão:
Q = n ∙ e
Onde:Q é a quantidade de carga;n é o número de portadores de carga (prótons ou elétrons);e é a carga elétrica elementar.
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Exemplo:
Um pequeno pedaço de alumínio possui em sua composição atômica 5,0 x 1020 prótons e 2,0 x 1020 elétrons. Sendo a carga elétrica elementar e = 1,6 x 10-19 C, calcule:
a) sua carga elétrica positiva;b) sua carga elétrica negativa;c) sua carga elétrica total.
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O que a Lei de Coulomb enuncia é que a intensidade da força elétrica de interação entre cargas puntiformes é diretamente proporcional ao produto dos módulos de cada carga e inversamente proporcional ao quadrado da distância que as separa. Ou seja:
F ∝Q1 ∙ Q2
d2
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Onde a equação pode ser expressa por uma igualdade se considerarmos uma constante k, que depende do meio onde as cargas são encontradas. O valor mais usual de k é considerado quando esta interação acontece no vácuo, e seu valor é igual a:
k = 9 ∙ 109 N ∙ m2
C2
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Então podemos escrever a equação da lei de Coulomb como:
Q1 ∙ Q2
d2F = k ∙
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Para se determinar se estas forças são de atração ou de repulsão, utiliza-se o produto de suas cargas, ou seja:
Q1 ∙ Q2 > 0 ⇒ forças de repulsão
Q1 ∙ Q2 < 0 ⇒ forças de atração
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ExemploCalcule a intensidade da força elétrica de repulsão entre duas cargas puntiformes 3 ∙ 10-5 C e 5 ∙ 10-6 C, que se encontram no vácuo, separadas por uma distância de 15cm.
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