ELETRICIDADE E
MAGNETISMO
ELETROSTÁTICA
ELETRODINÂMICA
Prof. Jusciane da Costa e Silva
ELETRICIDADE
ELETROSTÁTICA
ELETRODINÂMICA
Cargas Elétricas
Campo Elétrico
Potencial Elétrico
Capacitores Elétricos
Sumário
 INTRODUÇÃO – HISTÓRICA
 CARGA
 CONSERVAÇÃO DE CARGAS
ELETRIZAÇÃO
 FORÇA
Eletromagnetismo
Eletricidade e Magnetismo eram
conhecido como fenômenos distintos.
 Tales de Mileto foi o primeiro a
relata que o âmbar (resina fossilizada
de árvores) ao ser friccionado adquire a
propriedade de atrair objetos leves
como, penas e plumas.
 Magnetita (Fe3O4) atraiam-se ou
repeliam-se, dependendo de como se
orientavam, e tinham propriedade de
sempre atrair o ferro. (a bússola
inventada pelos chineses – 3 A.C).
Tales de Mileto
Eletromagnetismo
 Hans Oersted, em 1819, passando uma
corrente elétrica por um fio metálico,
percebeu que a agulha de uma bússola
próxima
se
orientava
sempre
perpendicular ao fio.
 Em 1820, André Ampère, demonstrou
que dois fios paralelos conduzindo
corrente se atraem ou se repelem,
dependendo, respectivamente, de se as
correntes elétricas têm o mesmo sentido
ou sentidos opostos. Concluindo que os
fenômenos magnéticos são em geral
resultante de corrente elétricas e que ímãs
apresentam correntes circularem em seu
interior.
Hans Oersted
Eletromagnetismo
 No final do século XIX já se tinha uma
sistematização dos fenômenos elétricos e magnéticos
em
uma
ciência
unificada,
o
ELETROMAGNETISMO.
 Nesta ciência todos os fenômenos são decorrentes de
uma única entidade, a CARGA ELÉTRICA.
 Cargas em repouso interagem umas com as outras
por meio da força elétrica. Quando elas se movem uma
em relação às outras, aparecem outra forma de
interação, a força magnética. Tal síntese se concretizou
graças ao trabalho de Michael Faraday.
James Maxwell
 James Maxwell sintetizou todas as leis do
eletromagnetismo em quatro equações fundamentais.
James Maxwell também previu que a luz fosse um fenômeno eletromagnético,
que em seguida foi comprovado por Heinrich Hertz.
Cargas Elétricas
 Matéria é tudo aquilo que possui massa e ocupa espaço.
Cargas Elétricas
Analisando a água
Cargas Elétricas
Molécula – é a menor parte da matéria que ainda conserva
suas características.
UM ÁTOMO DE
OXIGÊNIO
E DOIS ÁTOMOS
DE HIDROGÊNIO
Cargas Elétricas
 ÁTOMOS - Esquema simplificado
Cargas Elétricas
 ESCALA DO ÁTOMOS
Cargas Elétricas
 O átomos é composto de:
PROTÓNS – Possuem Cargas Positivas.
ELÉTRONS – Possuem Cargas Negativas.
NEUTRONS – Não Possuem Cargas Elétricas
 Massas das partículas individuais
Prótons
Neûtrons
Elétrons
Massa = 1.67 * 10-27 kg
Massa = 1.67 * 10-27 kg
Massa = 9.10 * 10-31 Kg
Carga positiva
Carga neutra
Carga negativa
 A massa do próton é cerca de 1.836 vezes maior que a do elétron.
Cargas Elétricas
 O átomos é NEUTRON
N° PROTÓNS = N° ELÉTRONS.
 Átomo Ionizado
POSITIVAMENTE
NEGATIVAMENTE
N° PROTÓNS >N° ELÉTRONS.
N° PROTÓNS <N° ELÉTRONS.
Cargas Elétricas
 A carga elétrica é uma quantidade de eletricidade. É uma
grandeza física escalar. E no S.I a unidade de carga elétrica é o
Coulomb ( C ).
 Denominamos carga elementar o módulo da carga de um
elétron, e possui o seguinte valor:
e = 1,6 . 1019 C
 A quantidade de carga elétrica em um corpo será sempre igual a
um número inteiro de cargas elementares negativas ou positivas,
de tal forma que:
Q =  n.e ( ganho de elétrons )
Q = + n.e ( perda de elétrons )
Cargas Elétricas
 Princípio da Atração e Repulsão
• Cargas elétricas de mesmo sinal se repelem;
• Cargas elétricas de sinais opostos se atraem
 Princípio da Conservação de Carga
• Num sistema eletricamente isolado, a soma algébrica
das quantidades de cargas positivas e negativas é
constante.
Cargas Elétricas
Princípio da atração e repulsão
Cargas iguais se
repelem.
e-
p
p
p
e
e
Cargas diferentes se
atraem.
Cargas Elétricas
ELEMENTOS
NEUTROS OU
SEM CARGA,
NADA
N
ACONTECE
N
Cargas Elétricas
CARGAS IGUAIS
Cargas Elétricas
CARGAS
DIFERENTES
Cargas Elétricas
Princípio da Conservação de Cargas
De acordo com o experimento de eletrização realizado por
Benjamim Franklin, as cargas se transfere de um corpo
para o outro, no entanto a quantidade de carga total
sempre é a mesma, ou seja, a carga total se conserva.
Próton = (+)
Elétron= ( -)
“ A soma algébrica de todas as cargas em um sistema isolado
nunca se altera.”
Cargas Elétricas
Eletrização
A eletrização de um corpo inicialmente
neutro pode ocorrer de três maneiras:
- Atrito
- Contato
- Indução
Atrito
Na eletrização por atrito, os
dois corpos adquirem a mesma
quantidade de cargas, porém de
sinais contrários.
Atrito
Exemplo:
Durante uma tempestade, a
movimentação das gotículas de
água vão atritando as nuvens,
formando duas seções: uma
com cargas elétricas positivas e
outra com cargas elétricas
negativas.
Atrito
Série Triboelétrica
Contato
Os condutores adquirem cargas de
mesmo sinal. Se os condutores tiverem
mesma forma e mesmas dimensões, a
carga final será igual para os dois e dada
pela média aritmética das cargas iniciais.
Contato
Indução
A eletrização de um
condutor neutro pode ocorrer
por simples aproximação de um
outro corpo eletrizado, sem que
haja o contato entre eles.
No processo da indução
eletrostática, o corpo induzido
será eletrizado sempre com
cargas de sinal contrário ao das
cargas do indutor.
Indução
Condutores e isolantes
Condutores elétricos
Meios materiais nos quais as cargas
elétricas movimentam-se com facilidade.
Isolantes elétricos ou dielétricos
Meios materiais nos quais as cargas
elétricas
não
têm
facilidade
de
movimentação.
Condutores e isolantes
O que determina se um material será bom ou mau condutor
térmico são as ligações em sua estrutura atômica ou
molecular. Assim, os metais são excelentes condutores de
calor devido ao fato de possuírem os elétrons mais externos
"fracamente" ligados, tornando-se livres para transportar
energia por meio de colisões através do metal.
Condutores e isolantes
Por outro lado temos que materiais como lã, madeira, vidro,
papel e isopor são maus condutores de calor (isolantes
térmicos), pois, os elétrons mais externos de seus átomos
estão firmemente ligados
Condutores
Átomos com :
 Poucos elétrons na última camada.
 Têm facilidade de perder elétrons.
 No
átomo de um material
(considerado condutor), os elétrons
da última camada (elétrons livres),
ficam trocando constantemente de
átomo.
Isolantes
Átomos com :
 Muitos elétrons na última camada
são isolantes.
 Tem facilidade de receber elétrons.
Condutores e isolantes
exemplos:
Além ...
Semicondutores
Condutividade elétrica é intermediária
entre os condutores e isolantes. Podemos
controlar uma corrente elétrica.
Supercondutores
Materias que apresentam resistência nula
(ou condutividade infinita) ao fluxo de carga.
Condutores Esféricos
Teoremas para cascas esféricas:
 Uma casca esférica uniformemente carregada
atrai ou repele uma partícula carregada exterior
à casca como se toda a carga da casca estivesse
concentrada em seu centro.
 Uma casca esférica uniformemente carregada
não exerce nenhuma força eletrostática sobre
uma partícula carregada que esteja localizada
em seu interior.
Lei de Coulomb
 Experimento da balança de Torção
Charles Coulomb
Lei de Coulomb
Coulomb chegou às seguintes conclusões:
 A força elétrica é diretamente proporcional a cada
uma das duas cargas.
 A força elétrica é inversamente proporcional ao
quadrado da distância entre as cargas.
Lei de Coulomb
Unidades:
A força elétrica é muito mais intensa que a força gravitacional.
A força elétrica é cerca de 1039
vezes mais intensa que a força
gravitacional. Considerando o r =
5.3*10-11.
Lei de Coulomb
 Mantendo-se
a
distância entre as cargas e
dobrando a quantidade de
carga, a força elétrica será
multiplicada por 4.
 Mantendo-se as cargas
elétricas e dobrando-se a
distância a força elétrica
será dividida por 4.
Lei de Coulomb
Superposição das Forças: