Campo eletrico

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  1. 1. FSICA, 3 Srie Campo Eltrico Campo Eltrico Imagem:SEE-PE,redesenhadoapartirdeimagemdeAutorDesconhecido.
  2. 2. CAMPO ELTRICO uma propriedade fsica estabelecida em todos os pontos do espao que esto sob a influncia de uma carga eltrica (carga fonte), tal que uma outra carga (carga de prova), ao ser colocada num desses pontos, fica sujeita a uma fora de atrao ou de repulso, exercida pela carga fonte. Imagem:SEE-PE,redesenhadoapartirdeimagemde AutorDesconhecido.
  3. 3. VETOR CAMPO ELTRICO Unidade de E do SI: N/C Quando uma carga de prova q colocada em um ponto do espao e sofre a ao de uma fora F, dizemos, que, por definio, a razo entre F e q igual ao mdulo do campo eltrico E naquele ponto. q F E | E | = F q | Imagem:SEE-PE,redesenhadoapartirdeimagemdeAutorDesconhecido.
  4. 4. CAMPO ELTRICO DE UMA CARGA PUNTIFORME FIXA Sendo q > 0, F e E tm o mesmo sentido; sendo q < 0, F e E tm sentidos contrrios. F e E tm sempre a mesma direo. CONCLUSES Carga fonte positiva (Q > O) gera campo eltrico de afastamento. Carga fonte negativa (Q < O) gera campo eltrico de aproximao. Uma partcula eletrizada (Q) gera campo eltrico na regio do espao que a circunda, porm, no ponto onde foi colocada, o vetor campo, devido prpria partcula, nulo. Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
  5. 5. CAMPO ELTRICO DE UMA CARGA PUNTIFORME FIXA Q _ Carga fonte q _ Carga de prova colocada em um ponto P no campo gerado por Q. d _ distncia do ponto P carga fonte Q O mdulo do campo eltrico em um ponto P, no qual uma carga q fica sob ao de uma fora de mdulo F, obtido a partir da relao: 2 2 . d Q K q d qQ K q F E 2 d Q KE Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
  6. 6. importante salientar que a existncia do campo eltrico em um ponto no depende da presena da carga de prova naquele ponto. Assim, existe um campo eltrico em cada um dos pontos, embora no haja carga de prova em nenhum deles. A outra unidade de intensidade de campo eltrico, no Sistema Internacional de Unidades (SI), o volt por metro ( V/m ). A intensidade, direo e sentido dependem do ponto do campo, da carga do corpo que produz o campo e do meio que o envolve. O grfico representa a intensidade do vetor E, criado por uma partcula eletrizada com carga Q em funo da distncia d. Vejamos algumas observaes importantes Imagem:SEE-PE,redesenhadoapartirde imagemdeAutorDesconhecido.
  7. 7. CAMPO ELTRICO DE VRIAS CARGAS PUNTIFORMES As cargas Q1, Q2 e Q3 originam, separadamente, os vetores campo eltrico E1, E2 e E3. O vetor campo eltrico resultante E a soma vetorial dos vetores campos E1, E2 e E3 que as cargas originam separadamente no ponto P. Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
  8. 8. Padres de campos eltricos podem ser visualizados pelo alinhamento de partculas de fub que se encontram misturadas em uma camada de 4 mm (aproximadamente) de leo de rcino. Os campos eltricos so criados por sondas metlicas eletrizadas (por uma Mquina Wimshurst ou fonte de alta tenso) imersas na mistura leo-fub. LINHAS DE FORA Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
  9. 9. Na figura tm-se duas sondas em formato de discos eletrizados com cargas opostas. As partculas de fub so polarizadas pela ao do campo eltrico e se alinham na mesma direo da fora do campo eltrico em cada ponto. A sucesso destas partculas polarizadas expressam o padro das linhas de fora do campo eltrico. Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
  10. 10. LINHAS DE FORA O conceito de linhas de fora foi introduzido pelo fsico ingls M. Faraday, no sculo XIX, com a finalidade de representar o campo eltrico atravs de diagramas. Imagem:SEE-PE,redesenhadoapartirdeimagemdeAutorDesconhecido.
  11. 11. Imagem:SEE-PE,redesenhadoapartirdeimagemdeAutorDesconhecido.
  12. 12. Acima, temos exemplo de linhas de fora para duas cargas puntiformes positivas e de valores idnticos. No exemplo, ambas so positivas. Caso fossem negativas, mudaria apenas o sentido da orientao das linhas de fora, sendo conservados os demais aspectos. Acima, temos exemplo de linhas de fora para duas cargas puntiformes: uma positiva e outra negativa de valores idnticos. Imagens:SEE-PE,redesenhadoapartirdeimagemde AutorDesconhecido.
  13. 13. Linha de fora de um campo eltrico uma linha que tangencia, em cada ponto, o vetor campo eltrico resultante, associado ao ponto considerado. Quanto maior a distncia at a carga, mais afastadas, entre si, esto as linhas, em conformidade com o que j foi visto, isto , o valor do campo diminui com a distncia. Por conveno, as linhas de fora so orientadas no sentido do vetor campo. As linhas de fora so sempre perpendiculares superfcie dos corpos carregados. A concentrao de linhas de fora diretamente proporcional intensidade do campo eltrico. Caractersticas das Linhas de Fora Imagens:SEE-PE,redesenhadoapartirde imagemdeAutorDesconhecido.
  14. 14. Trajetria de Partculas Cargas positivas movimentam-se espontaneamente a favor do campo Cargas negativas movimentam-se espontaneamente contra o campo Imagem:SEE-PE,redesenhadoapartirde imagemdeAutorDesconhecido.
  15. 15. CAMPO ELTRICO UNIFORME Um campo eltrico denomina-se uniforme em uma regio do espao se o vetor campo eltrico o mesmo em todos os pontos da regio (mesma direo, mesmo sentido e mesma intensidade). Nele, as linhas de fora so retas paralelas igualmente orientadas e espaadas. Pode-se demonstrar que o campo entre duas placas planas, paralelas e de espessura desprezvel uniforme. Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
  16. 16. Trajetria de Partculas Imagem:SEE-PE,redesenhadoapartirdeimagemdeAutorDesconhecido.
  17. 17. O Osciloscpio Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
  18. 18. Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
  19. 19. A FORMAO DOS RAIOS Experincias realizadas com naves e bales mostram que as nuvens de tempestades (responsveis pelos raios) apresentam, geralmente, cargas eltricas positivas na parte superior e negativas, na inferior. As cargas positivas esto entre 6 e 7 km de altura, enquanto que as negativas, entre 3 e 4 km. Para que uma descarga eltrica (raio) tenha incio, no h necessidade de que o campo eltrico atinja a rigidez dieltrica do ar (3 MV/m), mas se aproxime dela (10 kV/m so suficientes). 0 fenmeno inicia-se com uma primeira etapa: uma descarga piloto, de pouca luminosidade, na forma de rvore invertida, da nuvem para a Terra . Ela vai ionizando o ar. Uma vez que a descarga piloto atinja o solo, tem incio uma segunda etapa: a descarga principal. Ela de grande luminosidade, dirigida da Terra para a nuvem, tem velocidade da ordem de 30 000 km/s. Imagem:SEE-PE,redesenhadoapartirdeimagemde AutorDesconhecido.
  20. 20. 0 efeito luminoso do raio denominado relmpago e o efeito sonoro, que resulta do forte aquecimento do ar originando sua rpida expanso, denominado trovo. H raios no s entre uma nuvem e a Terra, mas entre nuvens e entre as partes de uma mesma nuvem. Imagem:SEE-PE,redesenhadoapartirdeimagemdeAutorDesconhecido.
  21. 21. O trovo uma onda sonora, provocada pelo aquecimento do canal principal durante a subida da Descarga de Retorno. Ele atinge temperaturas entre 20 e 30 mil graus Celsius em apenas 10 microssegundos (0,00001 segundos). O ar aquecido se expande e gera duas ondas: a primeira uma violenta onda de choque supersnica, com velocidade vrias vezes maior que a velocidade do som no ar e que, nas proximidades do local da queda, um som inaudvel para o ouvido humano; a segunda uma onda sonora de grande intensidade a distncias maiores. Esta constitui o trovo audvel.
  22. 22. Lenda: Se no est chovendo, no caem raios. Verdade: Os raios podem chegar ao solo a at 15 km de distncia do local da chuva. Lenda: Sapatos com sola de borracha ou os pneus do automvel evitam que uma pessoa seja atingida por um raio. Verdade: Solas de borracha ou pneus no protegem contra os raios. No entanto, a carroceria metlica do carro d uma boa proteo a quem est em seu interior, sem tocar em partes metlicas. Mesmo que um raio atinja o carro, sempre mais seguro dentro do que fora dele. Lenda: As pessoas ficam carregadas de eletricidade quando so atingidas por um raio e no devem ser tocadas. Verdade: As vtimas de raios no "do choque" e precisam de urgente socorro mdico, especialmente, reanimao cardiorrespiratria. Lenda: Um raio nunca cai duas vezes no mesmo lugar. Verdade: No importa qual seja o local, ele pode ser atingido, repetidas vezes, durante uma tempestade. Isso acontece at com pessoas. LENDAS E VERDADES
  23. 23. O PARA-RAIOS 0 objetivo principal de um para-raios proteger uma certa regio ou edifcio ou residncia, ou semelhante, da ao danosa de um raio. Estabelece- se, com ele, um percurso seguro da descarga principal entre a Terra e a nuvem. Um para-raios consta, essencialmente, de uma haste metlica disposta verticalmente na parte mais alta do edifcio a proteger. A extremidade superior da haste termina em vrias pontas e a inferior ligada terra atravs de um cabo metlico, que introduzido profundamente no terreno. Quando uma nuvem eletrizada passa nas proximidades do para-raios, ela induz neste cargas de sinal contrrio. 0 campo eltrico, nas vizinhanas das pontas, torna-se to intenso que ioniza o ar e fora a descarga eltrica atravs do para-raios, que proporciona, ao raio, um caminho seguro at a terra. Imagem:SEE-PE,redesenhadoa partirdeimagemdeAutor Desconhecido.
  24. 24. APLICAES DO CAMPO ELTRICO Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
  25. 25. Outra aplicao tecnolgica est no vasto uso de capacitores. Os capacitores so dispositivos capazes de armazenar cargas eltricas. O capacitor plano feito por