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  • Resumo de Fsica

    Terceiro Ano Prof. Giovani Soares

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    1. ELETROSTTICA 1.1 CARGA ELTRICA: CONSERVAAO E

    QUANTIZAAO. A carga eltrica uma propriedade da matria. As carga do eltron e- e do prton p+ so: p

    + =1,6x10-19

    e- = -1,6x10-19

    a) Quantizao da carga eltrica. A quantidade da carga eltrica Q de um corpo

    sempre mltiplo do quantum de carga q.

    qnQ .= Unidade: C (Coulomb) b) Conversao da carga eltrica.

    Em um sistema eletricamente isolado, a carga eltrica constante, ou seja, conservada.

    Qsistema = constante

    c) Portadores de carga Carga uma propriedade da matria. Os portadores

    de carga so: - eltrons: carga negativa (e-) - prtons: carga positiva (p+) - ons: - ction: carga positiva. Ex: K+,Na+ etc. - nion: carga negativa. Ex: Cl- etc. Portanto Numa interao eltrica pode ocorrer movimento de: - eltrons (nos slidos, lquidos e gases). - ons (nos lquidos e gases). 1.2 CONDUTOR E ISOLANTE Condutor o corpo no quais os portadores de

    carga movimentam-se com facilidade. Ex.: Fe, Cu, ligas metlicas etc.

    Isolante ou dieltrico o corpo no quais os portadores de carga no se movimentam. Ex.: borracha, plstico etc.

    1.3 PROCESSOS DE ELETRIZAO a) Atrito

    Dois corpos neutros aps serem atritados ficam

    carregados com cargas iguais e sinais contrrios. b) Contato q=0 Q q Q-q aps o contato

    Dois corpos em contato repartem cargas ficando com o mesmo sinal.

    Observao

    Se os corpos em contato forem IDNTICOS a repartio de carga igualitria.

    Assim para corpos idnticos em contato tem-se:

    n

    QQcada

    =

    c) Induo 1 Passo: aproximao Observe na figura que ocorre a polarizao de

    carga no induzido (B), que continua neutro.

    2 Passo: contato do induzido (B) com outro corpo ou atravs de ligao terra. No caso a mo do experimentador.

    Observe na figura que eltrons passam da mo para esfera, carregando o induzido (B). No lado direito do induzido (B) havia sobra de prtons. Eles foram neutralizados pelos eltrons provenientes da mo.

    3 Passo: Desfaz-se o contato. 4 Passo: Afasta o indutor (A). Depois da induo os corpos ficaro com cargas

    diferentes (|qinduzido| < |qindutor|) e com sinais contrrios. 1.4. LEI DE COULOMB: FORA ELTRICA (F) As foras de atrao ou repulso exercidas por

    dois corpos puntiformes eletrizados diretamente proporcional ao produto das cargas destes corpos e inversamente proporcional ao quadrado da distncia que os separa.

    Direo e sentido:

    Sinais contrrios:

    Mesmos sinais Mdulo:

    2d

    KQqF =

    K0 = 9x109 Nm/C para o vcuo ou ar.

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    Importante: As duas foras que atuam nos corpos formam um

    par ao reao. Unidade: N (Newton).

    1.5 CAMPO ELTRICO (E) So as caractersticas do meio prximo de uma

    carga Q (carga geradora do campo ou carga fonte) na qual causa influncia em outra(s) carga(s) q (carga de prova ou de teste).

    q

    FE

    rr

    =

    2d

    KQE =

    Conveno:

    Q>0 Q

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    1.7. CAPACITNCIA (C) A relao entre a carga e o potencial uma

    constante C chamada capacitncia eletrosttica ou capacidade eletrosttica.

    V

    QC = ou

    U

    QC =

    Unidade:F (Farad) A) A) A) A) ESFERAESFERAESFERAESFERA Estudos minuciosos com esferas em equilbrio

    eletrosttico mostram que o campo eltrico E e o potencial eltrico V na esfera variam com a distancia d a partir do centro; conforme os grficos:

    E(V/m)

    KQ/R

    KQ/2R

    R d(m)

    V(V)

    KQ/R

    R d(m)

    Em resumo: Local E (N/C) V (V) Interior 0=E

    R

    KQV =

    Superfcie

    22R

    KQE =

    R

    KQV =

    Prximo (fora) 2

    R

    KQE =

    R

    KQV =

    Exterior da esfera 2

    d

    KQE =

    d

    KQV =

    Este comportamento mostrado no grfico se d pelo fato das cargas eltricas armazenarem-se na superfcie da esfera. E verifique-se que o vetor campo eltrico sempre perpendicular ao corpo, independente da forma dele.

    A capacitncia da esfera dada por:

    K

    RCesfera =

    Contato entre esferas no idnticas: Se ligarmos duas esferas condutoras e

    carregadas A e B com potenciais diferentes (VA diferente de VB) ocorrer movimento ordenado de carga eltrica entre elas at que os potenciais se igualem. (VA = VB):

    A B QA; VA QB;VB Aps contato: VA = VB A B Este novo potencial V = VA = VB determinado

    por:

    BA

    BA

    CC

    QQV

    +

    +=

    Para saber os valores das novas cargas depois do contato QA e QB substitui-se o valor de V dado por:

    VCQ AA .=

    VCQ BB .=

    B)B)B)B)CAPACITOR OU CONDENSADORCAPACITOR OU CONDENSADORCAPACITOR OU CONDENSADORCAPACITOR OU CONDENSADOR.... A capacidade eletrosttica (C) do capacitor

    plano de placas paralelas depende da rea das placas (A), da distncia entre as placas (d) e do material que constitui o isolante, determinado pela permissividade dieltrica do meio(= 1/4K onde K a constante eletrosttica).

    d

    AC

    .=

    Importante: Anlise do capacitor Seja um capacitor de placas planas paralelas. Sua

    capacitncia dada por:

    d

    A

    U

    QC

    .==

    Entretanto destacam-se dois casos interessantes: - Se o condensador estiver ligado a uma fonte sua

    tenso constante, podendo variar a carga: - Se o condensador estiver carregado e isolado

    (circuito foi desligado) sua carga permanece constante, podendo variar a tenso:

    - Se o dieltrico for mudado deve-se considerar que para aumentar a capacitncia o dieltrico deve ser substitudo por outro de permissividade maior.

    interessante observar que entre as placas do capacitor surge um campo eltrico uniforme (CEU).

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    dEU .= Vlida apenas para o campo eltrico uniforme.

    Importante

    O valor mximo do campo eltrico que um dieltrico suporta sem tornar-se condutor chamado de RIGIDEZ DIELTRICA.

    CCCC) ) ) ) ASSOCIASSOCIASSOCIASSOCIAO DE CAPACITORESAO DE CAPACITORESAO DE CAPACITORESAO DE CAPACITORES. . . . Associao em srie:

    Carga: Qeq = Q1 = Q2 = Q3 =...= Qi Tenso: Ueq = U1 + U2 + U3 + ... +Ui Capacitncia equivalente:

    ieq CCCCC

    1...

    1111

    321

    ++++=

    Facilitao do Clculo: Se ocorrer dois capacitores C1 e C2 associados em

    srie possvel calcular o equivalente Ceq atravs da equao:

    21

    21 .

    CC

    CCC eq

    +=

    Se um circuito apresenta n capacitores iguais de capacitncia C cada, o capacitor equivalente Ceq da associao dado por:

    n

    CC eq =

    Associao em paralelo

    Carga: Qeq = Q1 + Q2 + Q3 + ...+Qi Tenso: Ueq = U1 = U2 = U3 = ...=Ui Capacitncia equivalente:

    ieq CCCCC ++++= ...321 D)D)D)D)ENERGIA POTENCIAL ELTRICAENERGIA POTENCIAL ELTRICAENERGIA POTENCIAL ELTRICAENERGIA POTENCIAL ELTRICA

    A energia potencial eltrica do capacitor plano :

    2

    .UCEP =

    2. ELETRODINMICA 2.1 CORRENTE ELTRICA o fluxo ordenado dos portadores de carga num

    sentido conforme o campo eltrico no condutor Pode tambm ser definido como a quantidade de

    carga que passa pela seco reta transversal de um condutor em um intervalo de tempo.

    t

    Qi

    =

    Unidade:A (Ampre) = C/s. a)Corrente continua - CC a corrente com um nico sentido de fluxo dos

    portadores de carga. So geradores de CC: pilha, bateria e dnamo.

    Os geradores CC so representados por: i i(A) rea = Q t t(s) A rea do grfico ixt determina a carga que

    circulou no condutor no intervalo de tempo considerado.

    Sentido da CC

    Sentido real da corrente (movimento de eltrons) Sentido convencional da corrente (movimento de

    prtons). Sentido convencional Sentido real

    + -

    b) Corrente alternada - CA o fluxo de cargas de sentido e intensidade

    oscilante. So chamados de alternadores os geradores de

    CA como os de