Eletricidade sartre

ELETRICIDADE

Prof. Antonio Marcos

SARTRE

SEB

Eletrodinâmica- Introdução

PRÓTONS

NÊUTRONS ÁTOMO

ELÉTRONS

PRÓTONS

NÊUTRONS

ELÉTRONS

CARGA POSITIVA

CARGA NEGATIVA

SEM CARGA

CARGA ELÉTRICA

Corpo neutro – nº de Prótons = nº de elétrons.

Corpo eletrizado – nº de Prótons ≠ nº de elétrons.

a) Positivamente – nº de Prótons> nº de elétrons. O corpo eletrizado positivamente PERDE elétrons.

b) Negativamente – nº de Prótons < nº de elétrons. O corpo eletrizado negativamente GANHA elétrons.

QUANTIDADE DE CARGA ELÉTRICA(Q)

enQ .|| Ce 1910.6,1

e – carga elementar

n – nº de elétrons ganhos ou perdidos.

A unidade de carga elétrica no sistema internacional de unidades(SI) é o Coulomb(c).

Submúltiplos de Coulomb:

Ccbpicocoulom

Ccbnanocoulom

Ccmbmicrocoulo

Cmcbmilicoulom

12

9

6

3

10)(

10)(

10)(

10)(

Princípios da Eletricidade • 1º Princípio: “Cargas elétricas de mesmo sinal

se repelem e cargas elétricas de sinais contrários se atraem”.

• 2º Princípio: “Em um sistema eletricamente isolado, a carga elétrica permanece sempre constante”.

DEPOISANTES QQ

CONDUTORES E ISOLANTES

• CONDUTORES – São compostos em que há facilidade no fluxo de cargas elétricas em sua superfície.

• Podem ser classificados como:

• a) Eletrônicos – Possuem fluxo exclusivo de elétrons. Ex: Condutores metálicos


• b) Iônicos – O fluxo de cargas é gerado pelo movimento de cátions e ânions em sentidos opostos.

• IMPORTANTE: Gases: portadores de cargas elétricas íons e elétrons.

Ex: BATERIAS

ISOLANTES - São compostos em que há dificuldade no fluxo de cargas elétricas em sua superfície.

Ex: Papel, borracha, madeira, plástico, mica, cerâmica,

seda, fibras ópticas. IMPORTANTES: I. Abaixo de 0°C, mica, cerâmica e fibras ópticas passam a

ser condutores. II. Isolantes eletrizam, apenas não conseguem conduzir

eletricidade.


PROCESSOS DE ELETRIZAÇÃO

ATRITO CONTATO INDUÇÃO ELETROSTÁTICA PIEZOELETRIZAÇÃO

Eletrização por atrito

Ocorre quando dois corpos neutros e de substâncias diferentes, são atritados, adquirindo cargas de mesmo módulo e sinais contrários.

Eletrização por contato

Ocorre quando um corpo eletrizado toca, rapidamente, a superfície de um corpo neutro e ambos se eletrizam com cargas de mesmo sinal.

B A A B A B

A B A B A B

Eletrização por Indução eletrostática

Ocorre quando um corpo eletrizado é aproximado de um corpo neutro induzindo-o a eletrizar-se com carga de sinal contrário.

A B A B A B

A B A B A B

Indutor Induzido

Polarização

Eletrização por Indução

ELETROSCÓPIO DE FOLHAS – Indica se um corpo está eletrizado.

Eletrização por Indução

Pêndulo Simples

Comprova que um corpo neutro pode ser atraído por um corpo eletrizado.

INOVAÇÕES TECNOLÓGICAS

Piezoeletrização – Ocorre quando uma determinada substância se eletriza por ação de pressão.

EX.: Cerâmica, quartzo, borracha de silicone...

Inovações tecnológicas

• Energia limpa

• Piezoeletricidade • O material, composto por nanofitas de cerâmica

incorporadas em folhas de borracha de silicone, gera eletricidade quando flexionado.

• Piezo-borracha

• Tênis que geram energia

Inovações tecnológicas

Energia piezoelétrica

Pesquisadores da UNESP desenvolvem sistema de geração de energia piezoelétrica(geram energia quando são submetidos à pressão ou torção.) que funciona com a passagem de carros e pedestres

Energia limpa

Ao passar sobre uma placa cerâmica embutida no asfalto, os veículos estimulam o material a produzir energia elétrica. Esta energia, então, alimenta a iluminação de placas e dos semáforos da própria rua ou estrada.

APLICAÇÕES 1) (UEL – modificado) Corpos eletrizados ocorrem naturalmente em

nosso cotidiano. Um exemplo disso é o fato de algumas vezes levarmos pequenos choques elétricos ao encostarmos em automóveis. Tais choques são devidos ao fato de estarem os automóveis eletricamente carregados. Acerca da natureza dos corpos (eletrizados ou neutros), após observar com atenção a tira do gato Garfield mostrada a seguir, é possível afirmar que:

A) Se um corpo está eletrizado, então a quantidade de cargas elétricas negativas e positivas é a mesma.

B) Ao serem atritados, dois corpos neutros, de materiais diferentes, tornam-se eletrizados com cargas de mesmo sinal, em virtude do princípio de conservação das cargas elétricas.

C) Na eletrização por indução, é possível obterem-se corpos eletrizados com quantidades diferentes de carga.

D) Garfield, ao esfregar suas patas no carpete de lã, adquire carga elétrica. Esse processo é conhecido como eletrização por contato.

E) O estalo e a eventual faísca que Garfield pode provocar, ao encostar-se a outros corpos, são devidos à movimentação da carga acumulada no corpo do gato, que flui de seu corpo para os outros corpos.

APLICAÇÕES 2. (UFTM-MG) Na época das navegações, o

fenômeno conhecido como “fogo de santelmo” assombrou aqueles que atravessavam os mares, com suas espetaculares manifestações nas extremidades dos mastros das embarcações. Hoje, sabe-se que o fogo de santelmo é uma consequência da eletrização e do fenômeno conhecido na Física como o “poder das pontas”. Sobre os fenômenos eletrostáticos, considerando-se dois corpos, é verdade que:

A) são obtidas cargas de igual sinal nos processos de eletrização por contato e por indução.

B) toda eletrização envolve contato físico entre os corpos a serem eletrizados.

C) para que ocorra eletrização por atrito, um dos corpos necessita estar previamente eletrizado.

D) a eletrização por indução somente pode ser realizada com o envolvimento de um terceiro corpo.

E) um corpo não eletrizado é também chamado de corpo neutro, por não possuir carga elétrica.

APLICAÇÕES

3) Um carro, ao se movimentar através do ar, pode ter parte

dos elétrons da carroceria arrancada devido ao atrito com o ar. Se a carga elétrica adquirida pela carroceria for de 16 μC, pode-se afirmar que a variação da massa do veículo devido a essa eletrização é de:

DADOS:

Massa do elétron= Massa do próton:

Carga do elétron:

kg3110.9 kg2710.6,1

C1910.6,1

kge

kgd

kgc

kgb

kga

20

20

17

20

17

10.5 )

10.,54 )

10.,54 )

10.9 )

10.9 )

Corrente Elétrica

• É o fluxo ordenado de cargas elétricas que se deslocam em um condutor, num dado intervalo de tempo. Por convenção, adota-se o sentido da corrente como contrário ao das cargas em fluxo.

Corrente Elétrica

NATUREZA

ELETRÔNICA Metais: portadores de cargas elétricas - elétrons.

IÔNICA Soluções Eletrolíticas: portadores de cargas elétricas - íons positivos e negativos.

ELETRÔNICA/IÔNICA Gases: portadores de íons e elétrons.

Ex: BATERIAS

Intensidade de Corrente Elétrica

t

Qi

||

t

eni

.

A unidade de intensidade de corrente elétrica no Sistema Internacional é o ampère (A).

Tipos de corrente

Contínua – É constante no sentido e na intensidade.

i

T

É comum a pilhas e baterias

Tipos de corrente

• Alternada – Varia em intensidade e sentido

A corrente alternada varia senoidalmente a sua intensidade no decorrer do tempo. Aqui no Brasil, a alternância tem frequência média de 60hz.

APLICANDO O CONTEÚDO P. 132

1. O gráfico mostra a variação da corrente elétrica I, em ampère, num fio em função do tempo t, em segundos.

Qual a carga elétrica, em Coulomb, que passa por uma seção transversal do condutor nos primeiros 4,0 segundos? a) 5 b) 10 c) 15 d) 20 e) 25

Desenvolvendo habilidades P.132

2. (ENEM) Um curioso estudante, empolgado com a aula de circuito elétrico a que assistiu na escola, resolve desmontar sua lanterna. Utilizando-se da lâmpada e da pilha, retiradas do equipamento, e de um fio com as extremidades descascadas, faz as seguintes ligações com a intenção de acender a lâmpada:

Tendo por base os esquemas mostrados, em quais casos a lâmpada acendeu? a) (1), (3), (6) b) (3), (4), (5) c) (1), (3), (5) d) (1), (3), (7) e) (1), (2), (5)

Desenvolvendo habilidades P.133

3. (PUC-Campinas-SP) A enguia elétrica ou poraquê, peixe de água doce da região amazônica, chega a ter 2,5 m de comprimento e 25 cm de diâmetro. Na cauda, que ocupa cerca de quatro quintos do seu comprimento, está situada a sua fonte de tensão – as eletroplacas. Dependendo do tamanho e da vitalidade do animal, essas eletroplacas podem gerar uma tensão de 600 V e uma corrente de 2,0 A, em pulsos que duram cerca de 3,0 milésimos de segundo, descarga suficiente para atordoar uma pessoa ou matar pequenos animais.

Adaptado de Alberto Gaspar. Física. v.3. São Paulo: Ática, 2000, p. 135.

Numa descarga elétrica da enguia sobre um animal, o número de cargas elétricas elementares que percorre o corpo do animal, a cada pulso, pode ser estimado em:

Dado: carga elementar = 1,6. 10 C

18

16

12

9

6

10.8)

10.4)

10.2)

10.1)

10.5)

e

d

c

b

a

-19

Resistores

Resistor é todo dispositivo elétrico que transforma exclusivamente energia elétrica em energia térmica.

Simbolicamente é representado por:

Resistência Elétrica

• A resistência elétrica (R) é uma medida da oposição ao movimento dos portadores de carga

Primeira Lei de OHM : A ddp é diretamente proporcional à intensidade de corrente elétrica, ou seja, U i.

i

UR

Segunda Lei de Ohm

A resistência elétrica do condutor depende do comprimento do fio (l) , da área de sua secção transversal ( A ) e do tipo de material que constitui o condutor (ρ) .

A

lR

.

ρ é a resistividade do material, sendo que:

Baixa resistividade = Bom condutor Alta resistividade = Mau condutor ρ→0 = Supercondutor.

Potência elétrica dissipada

iuP .

R

UP

2

2.iRP

Energia dissipada por efeito Joule

tPE .

tR

UE .

2

tiRE .. 2tiUE ..

J w s

tPE .

Kw.h Kw h

Lei de Joule

QUESTÃO 02 P. 147 CAD. ATIVIDADES Observe a tira:

Para estudarmos o fenômeno da energia elétrica, é necessário

conhecermos bem três variáveis: tensão, corrente e resistência. Os

elementos passivos de um circuito elétrico são denominados resistores

ôhmicos por obedecerem à Lei de Ohm. O indivíduo da figura é percorrido

por uma forte corrente elétrica porque seu corpo está molhado, diminuindo

o valor da resistência elétrica do corpo. A lei de Ohm afirma que:

a) mantida constante a temperatura do resistor, sua resistência elétrica é constante, independentemente da tensão aplicada.

b) a resistência elétrica do resistor é igual à razão entre a tensão que lhe é aplicada e a corrente que o atravessa.

c) a potência dissipada pelo resistor é igual ao produto da tensão que lhe é aplicada pela corrente que o atravessa.

d) a resistência elétrica do resistor diminui com o aumento de sua temperatura e aumenta com a diminuição de sua temperatura.

e) a resistência elétrica é uma constante que só depende do material de que o condutor é feito.

QUESTÃO 03 P. 148 CAD. ATIVIDADES O peixe elétrico possui células denominadas eletroplacas capazes de

produzir uma diferença de potencial (ddp) elétrico. Tipicamente, o conjunto dessas células gera uma ddp de 600 V entre as extremidades do peixe. Uma pessoa com mãos molhadas resolve segurar com cada mão uma extremidade de um peixe elétrico retirado de um aquário. Considere que as resistências equivalentes do peixe e do corpo humano nessas condições sejam, respectivamente, 2 k Ω e 16 k Ω (para achar a resistência equivalente some as resistências do peixe e do homem). As alternativas a seguir descrevem aproximadamente as consequências de um choque recebido por uma pessoa em cada intervalo de corrente i, onde 1mA = 10 A. Qual das alternativas corresponde à situação experimentada pela pessoa ao segurar o peixe elétrico?

a) i < 1mA: choque praticamente imperceptível. b) 1mA < i < 10mA: sensação desagradável, contrações musculares. c) 10mA < i < 19mA: sensação dolorosa, contrações violentas, risco de

morte. d) 19mA < i < 100mA: contrações violentas, asfixia, morte aparente,

com possibilidade de reanimação. e) i > 100mA: asfixia imediata, fibrilação ventricular, morte.

-3

QUESTÃO 04 P. 148 CAD. ATIVIDADES

Um pesquisador produziu um novo material e, para

investigar possíveis aplicações tecnológicas, estudou o comportamento elétrico de um objeto cilíndrico feito com esse material. Aplicaram-se diversos valores de diferenças de potencial ΔV a esse objeto e mediu-se a corrente elétrica que circulou por ele. Foi obtido então o gráfico a seguir:

Com base nesse gráfico, considere as seguintes afirmativas:

1. O objeto apresenta comportamento ôhmico apenas para diferenças

de potencial entre 0 V e 1 V.

2. Quando submetido a uma diferença de potencial de 4 V, a

resistência elétrica do objeto vale R = 20 .

3. Para diferenças de potencial entre 1 V e 3 V, a resistência elétrica do

objeto é constante.

4. Quando aplicada uma diferença de potencial de 2 V, a potência

elétrica dissipada pelo objeto é igual a 1 W.

Está correto o que afirma apenas em:

A) 1, 2 e 4.

B) 2 e 3.

C) 1 e 2.

D) 1 e 3.

E) 1, 2, 3 e 4.

QUESTÃO 05 P. 149 CAD. ATIVIDADES

Chama-se “gato” uma ligação elétrica clandestina entre a rede e uma residência.

Usualmente, o “gato” infringe normas de segurança, porque é feito por pessoas não especializadas. O choque elétrico, que pode ocorrer devido a um “gato” malfeito, é causado por uma corrente elétrica que passa através do corpo humano. Considere a resistência do corpo humano como 10⁵ Ω para pele seca e 10³ Ω para pele molhada. Se uma pessoa com a pele molhada toca os dois polos de uma tomada de 220 V, a corrente que a atravessa, em A, é:

3

1

3

5

10.2,2)

10.2,2)

5,4)

10.2,2)

10.2,2)

e

d

c

b

a

EXTRA Efeito Joule é um fenômeno de transformação da energia

elétrica em calor, isso ocorre devido ao encontro dos elétrons da corrente com as partículas do condutor.

Considerando-se que um chuveiro de resistência 55 e submetido a uma d.d.p. de 220V converte energia elétrica em térmica em 15min de uso, determinar em quanto tempo uma lâmpada de 100W gastaria para consumir a mesma quantidade de energia nesse tipo de conversão.

a)1 hora b)1hora e 23 min. c)2 horas d)2horas e 10 min. e)2 horas e 12 min.

EXTRA

(UFBA) Um aquecedor, operando à ddp de 100 V, eleva a temperatura de 5 litros de água de 20°C para 70°C, em um intervalo de 20 minutos. Admitindo-se que toda energia elétrica é transformada em energia térmica e considerando-se que a água tem densidade de 1 g/cm e calor específico de 4J/g°C, determine, em ohms, a resistência elétrica do aquecedor.

3

PARA CASA TREINAR

QUESTÕES 2,3 e 5 P. 136 / 137 / 138

QUESTÃO 30 P. 141

QUESTÃO 02 P. 135 CAD. ATIVIDADES 01



QUESTÃO 30 P. 141 CADERNO DE ATIVIDADES 01

Os motores elétricos são dispositivos com diversas aplicações. Dentre elas, destacam-se aquelas que proporcionam conforto e praticidade para as pessoas. É inegável a preferência pelo uso de elevadores quando o objetivo é o transporte de pessoas pelos andares de prédios elevados. Nesse caso, um dimensionamento preciso da potência dos motores utilizados nos elevadores é muito importante e deve levar em consideração fatores como economia de energia e segurança.

Considere que um elevador de 800 kg, quando lotado com oito pessoas ou 600 kg, precisa ser projetado. Para tanto, alguns parâmetros deverão ser dimensionados. O motor será ligado à rede elétrica, que fornece 220 volts de tensão. O elevador deve subir 10 andares, em torno de 30 metros, a uma velocidade constante de 4 metros por segundo. Para fazer uma estimativa simples de potência necessária e da corrente que deve ser fornecida ao motor do elevador para ele operar com lotação máxima, considere que a tensão seja contínua, que a aceleração da gravidade vale 10 m/s² e que o atrito pode ser desprezado. Nesse caso, para um elevador lotado, a potência média de saída do motor do elevador e a corrente elétrica máxima que passa no motor serão respectivamente de:

A) 24 kW e 109 A. B) 32 kW e 145 A. C) 56 kW e 255 A. D) 180 kW e 818 A.

E) 240 kW e 1.090 A.

Associação de resistores

• Associação em Série

Uma associação em série de resistores apresenta as seguintes propriedades:

1. A corrente elétrica é a mesma em todos os resistores. 2. A ddp nos extremos da associação é igual à soma das ddps em cada resistor. 3. A resistência equivalente é igual à soma das resistências dos resistores associados.

Associação em Paralelo

• Um conjunto de resistores quaisquer é dito associado em paralelo quando todos os resistores estiverem submetidos à mesma diferença de potencial.

Associação em Paralelo

• 1. a ddp (voltagens) é a mesma para todos os resistores;

• 2. a corrente elétrica total da associação é a soma das correntes elétricas em cada resistor;

• 3. o inverso da resistência equivalente é igual à soma dos inversos das resistências associadas;

EXTRA

No circuito esquematizado, F é um fusível que suporta, no máximo, corrente de intensidade 5A. Determine o valor da resistência R, sabendo-se que o fusível está na iminência de se queimar.

EXTRA

O diagrama abaixo representa uma associação de resistores submetida a uma tensão de 90V. Determine, em watts,a potência dissipada por efeito joule no resistor R.

EXTRA

(UFBA) A figura abaixo ilustra uma associação de resistores.

Sabendo-se que a corrente que passa pelo resistor de 4 ohms é de 2A, determine a diferença de potencial, em volts, aplicada entre os pontos A e B.

P. 88 QUESTÃO 142

FMABC-SP O valor de R, para que o resistor equivalente da

associação seja 10 Ω, deve ser:

a. 3 Ω b. 5 Ω c. 7 Ω d. 11 Ω e. 15 Ω

CURTO CIRCUITO

Determine a resistência equivalente das associações seguintes, entre os pontos A e B.

O valor das correntes i1, i2 e i3 no circuito a seguir são, respectivamente:

a) 0,33 A, 0,17 A e zero b) zero, zero e 1,20 A c) 3,33 A, 1,67 A e zero d) zero, zero e 1,00 A e) 33,3 A, 16,7 A e zero

MEDIDORES ELÉTRICOS

Entre os pontos A e B da associação da figura a seguir, mantém-se a DDP de 20V. Sendo i1 = 3,2A, a corrente que passa por R=5, calcular a resistência R, a medida do voltímetro e a medida do amperímetro.

Indicar o valor da resistência R para que a ponte da figura mantenha-se equilibrada, se R1 = 6, R2 = 15 e R3 = 30.

A ponte apresentada na figura a seguir está em equilíbrio. A resistência x vale…

300Ω

No circuito ao lado, para que ambos os amperímetros ideais, A1 e A2, indiquem zero, é necessário que as resistências R1 e R2 valham, respectivamente:

a) 10Ω e 120 Ω . b) 40 Ω e 90 Ω . c) 90 Ω e 40 Ω . d) 40 Ω e 10 Ω . e) 10 Ω e 40 Ω .

Gerador – Força eletromotriz (fem) - ε

Denominamos gerador elétrico todo dispositivo capaz de transformar energia não elétrica em energia elétrica.

Podemos classificar os geradores em: – mecânicos (usinas hidrelétricas) – térmicos (usinas térmicas) – nucleares (usinas nucleares) – químicos (pilhas e baterias) – foto-voltaicos (bateria solar) – eólicos (energia dos ventos)

Representação de um Gerador

2.irPd

iUPu .

iPt .

U Como, Pt = Pu + Pd, a equação do gerador é determinada por:

riU

O gráfico U = f (i) para o gerador, fica:

Rendimento do Gerador

O rendimento elétrico de um gerador é o quociente entre a potência elétrica (útil) Pu e a potência não elétrica (total) Pt.

Quando o gerador é ideal, o seu rendimento corresponde a 100%

RECEPTOR- FORÇA CONTRA-ELETROMOTRIZ (fcem) - ε’

• Qualquer elemento de circuito que transforme energia elétrica em outra forma de energia que não a elétrica, é denominado receptor.

Classificação dos Receptores: Passivos: transformam integralmente energia elétrica em energia exclusivamente térmica (calor). É o caso dos resistores.

Ativos: transformam a energia elétrica em outra forma de energia que não seja exclusivamente térmica. É o caso dos motores elétricos que transformam parte da energia elétrica em energia cinética de rotação (energia mecânica)

Representação do Receptor

iUPt .

'U

iPu '.

2'.irPd

irU '.'

Como, Pt = Pu + Pd, a equação do receptor é determinada por:

O gráfico U = f (i) para o receptor, fica:

Rendimento do Receptor

Da definição de rendimento, temos:

UiU

i

Pt

Pu '

.

'.

Quando o receptor é ideal, o seu rendimento corresponde a 100%

CIRCUITOS:GERADORES E RECEPTORES

É importante lembrar o sentido da corrente elétrica no circuito:

Gerador: pólo(+) → pólo (-)

Receptor: pólo(-) → pólo (+)

Podemos generalizar para um número qualquer de geradores, receptores e resistores, ligados de modo que a corrente elétrica tenha um único caminho a seguir.

De acordo com a lei de OHM – POUILLET:

Potência Máxima dissipada no gerador em circuitos fechados

rPMáx

4

2

É importante lembrar que a potência dissipada é máxima quando a corrente elétrica circulante é máxima, para isso, R=r.

P. 148 cad. atividades 02

P. 149 Cad. Atividades 02

P.152 Cad. Atividades 02




EXERCÍCIO 250 P.110

Mackenzie-SP A ddp nos terminais de um receptor varia com a corrente,

conforme o gráfico a seguir. A fcem e a resistência interna desse receptor são, respectivamente:

U(v)

i(A) 0 2 5

22

25

a. 25 V e 5,0 Ω. b. 22 V e 2,0 Ω. c. 20 V e 1,0 Ω. d. 12,5 V e 2,5 Ω. e. 11 V e 1,0 Ω.

EXERCÍCIO 252 P.110 UEL-PR

O gráfico a seguir representa a ddp U em função da corrente i para um determinado elemento do circuito.

Pelas características do gráfico, o elemento é um: a. gerador de resistência interna 2,0 Ω. b. receptor de resistência interna 2,0 Ω. c. resistor de resistência elétrica 2,0 Ω. d. gerador de resistência interna 1,0 Ω. e. receptor de resistência interna 1,0 Ω.

EXERCÍCIO 276 P.114

São feitas as seguintes afirmações: I. A corrente circula no sentido horário. II. A intensidade da corrente elétrica é de 2 A. III. A tensão elétrica entre os pontos C e B é de 24 V. IV. A tensão elétrica entre os pontos A e D é de 116 V. Pode-se afirmar que estão corretas as afirmações: a. I e II b. II e III c. I e IV d. I e III e. II e IV

Considere o circuito elétrico seguinte.

EXERCÍCIO 277 P. 114

PUC-SP

A figura esquematiza o circuito elétrico de uma enceradeira em funcionamento. A potência elétrica dissipada por ela é de 20 W e sua fcem é de 110 V. Assim, sua resistência interna é de:

a) 5Ω b) 55Ω c) 2Ω d) 115Ω e) -5Ω

SUGESTÕES DE EXERCÍCIOS

• PÁGINA 114 a 118, QUESTÃO 279 A 295.

Força Elétrica

Lei de Coulomb “A intensidade da força de interação elétrica entre

duas cargas puntiformes é diretamente

proporcional ao produto dos módulos das cargas e

inversamente proporcional ao quadrado da

distância entre elas”.

2

|.|

d

qQKF

229 /.10.9 CmNK

Campo Elétrico

Região no espaço, ao redor de uma carga

eletrizada, que limita a atuação da força

elétrica.

q

d

|| q

FE

2

||

d

QKE

O Vetor campo elétrico

independe da carga de

teste, mas sim da carga

geradora.

Propriedade do Campo elétrico

• Quando a carga geradora é positiva, o campo elétrico é divergente, ou de afastamento. Quando a carga geradora é negativa, o campo elétrico é convergente, ou de aproximação.

Consequências da propriedade

+

-

+

- E

E

E

E

q(+)

q(+)

q(-)

q(-)

F

F

F

F F

F

F

F

Se q > 0, E e F têm mesma direção e mesmo sentido. Se q < 0, E e F têm mesma direção e sentidos contrários.

Exercícios MD.02 P.100

3. (Unimontes-MG) A intensidade da força elétrica entre duas cargas de mesmo módulo q está representada no gráfico abaixo em função da distância d entre elas. O valor de q em µc é

a) 0,50 b) 0,25 c) 0,75 d) 1,00

CADERNO DE ATIVIDADE 02 UNIDADE 16 P. 167 QUESTÃO 02

Exercícios MD.02 P.104

1. (Fuvest-SP) Uma gotícula de água com massa m = 0,80 · 10 kg, eletrizada com carga q = 16 · 10 C, está em equilíbrio no interior de um condensador de placas paralelas e horizontais, conforme esquema abaixo. (Dado: g = 10 m/s ).Nessas circunstâncias, o valor do campo elétrico entre as placas é de:

-9

-19

2

CNe

CNd

CNc

CNb

CN

/10.5)

/10.2)

/10.8,12)

/10.2)

/5.10 a)

8

11

28

10

9

Exercícios MD 02 P. 104

2. (Mackenzie-SP) A intensidade do vetor campo elétrico gerado por uma carga Q puntiforme, positiva e fixa num ponto do vácuo, em função da distância (d) em relação a ela, varia conforme o gráfico dado. A intensidade do vetor campo elétrico, no ponto situado a 6 m da carga, é:

6

E(N/C)

d(m) 0 2

510.18

CNe

CNd

CNc

CNb

CN

/5.10)

/3.10)

/6.10)

/4.10)

/2.10 a)

5

5

5

5

5

EXERCÍCIOS MD. 02 P. 106

9. FUVEST-SP

O campo elétrico de uma carga puntiforme em repouso tem, nos pontos A e B, as direções e os sentidos indicados pelas flechas na figura acima. O módulo do campo elétrico no ponto B vale 24 N/C. O módulo do campo elétrico no ponto P da figura vale, em N/C:

a) 3,0 b) 4,0 c)3√2 d)6,0 e) 12

Linhas de força

Define-se "linha de força” como a linha imaginária que tangencia o vetor campo elétrico em cada ponto da região, conservando seu sentido.

Propriedades das linhas de força

1. Duas linhas de força nunca se interceptam. Se duas linhas se cruzassem num ponto teríamos dois vetores intensidade de campo elétrico, o que é impossível.

2. A concentração das linhas de força é proporcional à intensidade do campo elétrico.

C

B A CAB EEE

3. As linhas de força se originam em cargas positivas (fontes) ou no infinito e terminam em cargas negativas (sumidouros) ou no infinito.



A

B

C

CAB EEE

O Campo elétrico é UNIFORME

O campo elétrico uniforme possui linhas de força paralelas e equidistantes.

QUESTÃO EXTRA

Uma pequena esfera eletrizada com carga de -2µ C e peso igual a √3 . 10-5N está fixada à extremidade de um fio de seda, conforme a figura.

Na região existe um campo elétrico uniforme horizontal E. Determine a intensidade deste campo.

30° E

CADERNO DE ATIVIDADE 02 UNIDADE 16 QUESTÃO 157

QUESTÃO 156 P. 101/102 LIVRO DE TEORIA

Um próton movimenta-se em linha reta paralelamente às linhas de força de um campo elétrico uniforme, conforme mostrado na figura. Partindo do repouso no ponto 1 e somente sob ação da força elétrica, ele percorre uma distância de 0,6 m e passa pelo ponto 2. Entre os pontos 1 e 2 há uma diferença de potencial ΔU igual a 32 V.

Considerando a massa do próton igual a 1,6 · 10ˉ²⁷ kg e sua carga igual a 1,6 · 10⁻¹⁹ C, assinale a alternativa que apresenta corretamente a velocidade do próton ao passar pelo ponto 2.

a. 2,0 · 10⁴ m/s b. 4,0 · 10⁴ m/s c. 8,0 · 10⁴ m/s d. 1,6 · 10⁵ m/s e. 3,2 · 10⁵ m/s

Condutor em equilíbrio eletrostático

É todo condutor em que as cargas se distribuem na superfície externa(Blindagem eletrostática) de maneira desordenada, concentrando-se nas regiões de menor área(Densidade superficial de cargas/Poder das pontas).

Propriedades do condutor em equilíbrio eletrostático

1 – O vetor campo elétrico é nulo no interior do condutor e tem direção perpendicular à superfície.

2 – O Potencial elétrico é nulo em todos os pontos do condutor(Interior e superfície).

3 – Seja o condutor oco ou maciço, as cargas se distribuem na superfície externa e se concentram nas regiões de menor área.

VA = VB = VC = V

Prof. ANTONIO MARCOS

Densidade Superficial de cargas

Ocorre quando as cargas se concentram em função da menor área delimitada pelo condutor em equilíbrio eletrostático.

A

QD

Q→C A→m² D→C/m²


Capacitância

É a capacidade que um condutor eletrostático possui de armazenar carga, quando submetido a um potencial elétrico.

V

QC


Capacitância – Condutores esféricos

V

QC

Os Condutores esféricos possuem distribuição das cargas UNIFORME e o campo elétrico tem direção RADIAL.

d

QKV

.

R

QKV

.

RQK

QC

/.

K

RC

Capacitores

Capacitores ou condensadores são elementos elétricos capazes de armazenar carga elétrica e, consequentemente, energia potencial elétrica.

Capacitor Plano – Armazenam cargas através de placas(armaduras) que estabelecem uma d.d.p.

Então, para o capacitor plano, definimos:

U

QC

A unidade de capacidade eletrostática, no Sistema Internacional de Unidades (SI), é o farad (F).


Permissividade elétrica(ε0)

d

AC

.0

O dielétrico (material isolante) pode ser: vácuo, ar, papel, cortiça, óleo etc.

mF /10.85,8 12

0

Para o Vácuo como dielétrico: Prof. ANTONIO MARCOS

Energia Potencial armazenada no capacitor

• Como, nesse caso, Q e U são grandezas diretamente proporcionais, o gráfico corresponde a uma função linear, pois a capacidade eletrostática C é constante.

2

.UQEp


Associação de capacitores

Em série

A carga armazenada é a mesma em todos os capacitores, então, Q1 = Q2 = Q3 = Q

A ddp é a soma para cada capacitor, então U = U1+U2+U3...

321

1111

CCCCeq


Particularidades da série

Para dois capacitores

21

21.

CC

CCCeq

Para Capacitores Iguais

n

CCeq

C C


Livro de teoria

Cad. Atividades 03 ENEM

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µ µ µ

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• Prof. A. Marcos.

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