ELETRICIDADE Eletrostática Professor Michael 1 Prof. Michael Introdução Eletrostática - Estuda os fenômenos relacionados às cargas elétricas em repouso. • O Átomo: 2 Prof. Michael Princípio – Atração e Repulsão “Cargas elétricas de sinais contrários se atraem e de mesmos sinais se repelem.” Símbolos Unidade de Medida q ou Q coulomb [C] Módulo da carga do próton e do elétron: q 1,6x1019 C 3 Prof. Michael Condutores e Isolantes CONDUTORES: Muitos elétrons livres à temperatura ambiente. Exemplos: cobre e alumínio. ISOLANTES: Poucos elétrons livres à temperatura ambiente. Exemplos: ar, borracha e vidro. 4 Prof. Michael Eletrização Retirando elétrons de seus átomos Inserindo elétrons em seus átomos Carga de um corpo: Qn.q em que: q (carga de um elétron) n positivo = número de elétrons inseridos n negativo = número de elétrons retirados 5 Prof. Michael Processos de Eletrização Atrito Contato Indução EX: Gerador de Van der Graaf 6 Prof. Michael Processos de Eletrização O próximo passo é ligar o induzido à terra, ainda na presença do indutor. Desliga-se o induzido da terra, fazendo com que sua única carga seja a do sinal oposto ao indutor. 7 Prof. Michael Processos de Eletrização O processo é dividido em três etapas: - Primeiramente um bastão eletrizado é aproximado de um condutor inicialmente neutro, pelo princípio de atração e repulsão, os elétrons livres do induzido são atraídos/repelidos dependendo do sinal da carga do indutor. 8 Prof. Michael Lei de Coulomb Lei de Coulomb Interação das cargas Forças de Atração ou Repulsão K .Q A .QB F d2 em que: K=9x109 N.m2/C2 (no vácuo e no ar) QA e QB = módulos das cargas em [C] d = distância em [m] Grandeza Vetorial Símbolo Unidade de Medida Força Elétrica F newton [N] 9 Prof. Michael EXEMPLO A distância média entre o elétron e o próton no núcleo do átomo de hidrogênio é de 5x10-11m. Qual é o módulo da força eletrostática média entre essas partículas? 10 Prof. Michael Campo Elétrico Criado por cargas elétricas. Campo Elétrico Representado por linhas de campo. Carga positiva Carga Negativa K .Q E (N / C) 2 d 11 Prof. Michael EXEMPLO No vácuo, qual é o valor do campo elétrico causado por uma carga de 1uC em um ponto a 5cm de distância da mesma? 12 Prof. Michael Potencial Elétrico Carga imersa num campo elétrico fica sujeita a uma força. Força Movimento Portanto: Onde há campo elétrico, há potencial para realização de trabalho. Símbolo Unidade de Medida V volt [V] K .Q V (V ) d 13 Prof. Michael EXEMPLO No vácuo, qual é o valor do potencial elétrico causado por uma carga de 1uC em um ponto a 8cm de distância da mesma? E a 16cm de distância? 14 Prof. Michael ELETRODINÂMICA Eletrodinâmica Estudo das cargas elétricas em movimento 15 Prof. Michael TENSÃO ELÉTRICA A diferença de potencial (ddp) é necessária para que haja condução de eletricidade. Analogia com a Hidráulica A corrente de água existe por causa da diferença de potencial gravitacional entre as caixas d’água. Símbolo E, V ou U Unidade de Medida volt [V] 16 Prof. Michael CORRENTE ELÉTRICA Movimento ordenado de cargas elétricas 17 Prof. Michael SENTIDO REAL X SENTIDO CONVENCIONAL REAL I Símbolo I Q t CONVENCIONAL Indicação da corrente no circuito da lanterna: Unidade de Medida ampère [A] 18 Prof. Michael MULTIPLOS E SUBMULTIPLOS GA Para descer um degrau, caminhe com a vírgula 3 casas à direita MA kA A mA A nA Para subir um degrau, caminhe com a vírgula 3 casas à esquerda 19 Prof. Michael EXEMPLOS 23 mA = 0,023A 62,5 mA = 0,0625A 0,2 kA = 200 A 6,6 kA = 6600A 20 Prof. Michael FONTES DE ALIMENTAÇÃO Pilhas e Baterias Bateria Associação de pilhas Veja o circuito da lanterna Baterias Não Recarregáveis Bateria Recarregável 21 Prof. Michael CORRENTE CONTÍNUA X CORRENTE ALTERNADA Corrente Contínua (CC ou DC) Corrente Alternada (CA ou AC) 22 Prof. Michael Analógico x Digital Prof. Michael INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO Multímetro Instrumento utilizado para medir: • Tensão • Corrente • Resistência Voltímetro Medida de Tensão Alternada: Medida de Tensão Contínua: 24 Prof. Michael INSTRUMENTOS DE MEDIÇÃO Amperímetro Medida de Corrente Alternada: Medida de Corrente Contínua: 25 Prof. Michael POTÊNCIA ELÉTRICA Quantidade de energia elétrica desenvolvida num intervalo de tempo por um dispositivo elétrico. Quantidade de carga elétrica que uma fonte pode fornecer ao circuito num intervalo de tempo. P t V.Q P t Mas: Q / t = I Portanto: Símbolo P P=V.I Unidade de Medida watt [W] 26 Prof. Michael ENERGIA ELÉTRICA P.t Símbolo Unidade de Medida joule [J] Em residências e indústrias, a unidade de medida mais utilizada é: Medidor de Energia quilowatt.hora = [kW.h] 27 Prof. Michael