AULA N 6 ELETRICIDADE E SEUS CONCEITOS 12017

AULA Nº 6 ELETRICIDADE E SEUS CONCEITOS 1º/2017 CURSO: Engenharia Civil DISCIPLINA: Tópicos de Física Geral e Experimental 1 PROFº: MSc. Demetrius Leão

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ESTRUTURA ATÔMICA Prótons (p+) Nêutrons (n 0) Elétrons (e-) 3

ESTRUTURA ATÔMICA Principais características dos átomos • Cada átomo é composto de um núcleo positivamente carregado, rodeado por elétrons negativamente carregados. • Os elétrons de todos os átomos são idênticos. Cada um deles possui mesma quantidade de carga negativa e a mesma massa. • Prótons e nêutrons constituem o núcleo. Os prótons são cerca de 1800 vezes mais massivos do que os elétrons, mas carregam consigo a mesma quantidade de carga positiva que os elétrons possuem de carga negativa. Os nêutrons possuem uma massa ligeiramente maior do que a dos prótons e não possuem carga elétrica. • Normalmente, os átomos possuem o mesmo número de prótons e elétrons, de modo que possuem carga elétrica líquida nula (átomo neutro). 4

ESTRUTURA ATÔMICA Exemplo: O modelo de um átomo de hélio. O núcleo atômico é formado por dois prótons e dois nêutrons. Os prótons positivamente carregados atraem os dois elétrons negativamente carregados. A carga líquida deste átomo vale zero e, portanto, este átomo está eletricamente neutro. 5

Carga elementar e Quantidade de Carga Elétrica • 1 carga elétrica elementar (e) = 1, 6 x 10 -19 C (Coulomb). • A quantidade de carga elétrica de um corpo é dada pela expressão: Q = +/- n. e Onde: Q – quantidade de carga elétrica. e – carga elétrica elementar +/- número de prótons ou elétrons em excesso 6

Corpos neutros e corpos eletrizados • Os objetos materiais são formados por átomos, o que significa que eles são constituídos de elétrons e prótons (e nêutrons). • Um objeto neutro possui mesmo número de elétrons e prótons. • Um corpo eletrizado (ou eletricamente carregado) apresenta um desequilíbrio nos números de prótons e elétrons. 7

Corpos neutros e corpos eletrizados Corpo negativamente carregado: número de elétrons superior ao número de prótons. Corpo positivamente carregado: número de prótons superior ao número de elétrons. 8

Corpo eletricamente neutro Corpo eletrizado positivamente Corpo eletrizado negativamente 9

O que é a Eletrostática? A Eletrostática é a parte da física que estuda as cargas elétricas em repouso. 10

PRINCÍPIO FUNDAMENTAL DA ELETROSTÁTICA • Corpos de sinais iguais se repelem. • Corpos de sinais diferentes se atraem. 11

CONDUTORES E ISOLANTES 12

CONDUTORES E ISOLANTES • Nos condutores, um ou mais dos elétrons das camadas mais externas desses átomos não estão firmemente presos aos núcleos. Estes elétrons são também chamados de elétrons livres. • Em outros materiais, borracha e vidro, por exemplo, os elétrons estão firmemente ligados aos núcleos. Estes materiais são chamados de isolantes. 13

ELETRIZAÇÃO POR ATRITO Tem-se a eletrização por atrito quando atrita-se dois corpos. Exemplo: pegando-se um canudinho de refrigerante e atritando-o com um pedaço de papel (pode ser higiênico), observa-se, através de experimentos, que ambos ficam carregados com a mesma quantidade de cargas, porem de sinais contrários (positiva e negativa). 14

ELETRIZAÇÃO POR INDUÇÃO A indução ocorre quando se tem um corpo que está inicialmente eletrizado e é colocado próximo a um corpo neutro. Com isso, a configuração das cargas do corpo neutro se modifica de forma que as cargas de sinal contrário ao do bastão tendem a se aproximar do mesmo. Porém, as de sinais contrários tendem a ficar o mais afastadas possível. Ou seja, na indução ocorre a separação entre algumas cargas positivas e negativas do corpo neutro ou corpo induzido. 15

ELETRIZAÇÃO POR CONTATO Quando dois corpos condutores entram em contato, sendo um neutro e outro carregado, observa-se que ambos ficam carregados com cargas de mesmo sinal. Exemplo: tendo-se um bastão carregado e uma esfera neutra inicialmente, ao tocar-se as esferas com este bastão verifica-se que a esfera adquire a carga de mesmo sinal daquela presente no bastão. 16

O que é a Eletrodinâmica? A Eletrodinâmica é a parte da física que estuda as cargas elétricas em movimento. 17

CORRENTE ELÉTRICA • A corrente elétrica pode ser entendida como sendo um fluxo ordenado de elétrons. 18

Nos condutores, os elétrons se movimentam mais facilmente que nos isolantes. Isso ocorre porque nos metais, em geral, existe uma grande quantidade de elétrons livres 19

GERADORES ELÉTRICOS Para se criar um fluxo ordenado de elétrons, devemos ligar um condutor metálico aos terminais de um gerador elétrico (pilhas, baterias, etc. ). A função do gerador é colocar os elétrons em movimento. 20

Intensidade da corrente elétrica Lembre-se: • Q = n. e • e = 1, 6. 10 -19 C Unidades SI: • Q=> Coulomb [C] • Δt => Segundo [s] 21

Como podemos medir a corrente elétrica? O amperímetro 22

Exemplo: Pela secção reta de um fio, passam 5, 0. 1018 elétrons a cada 2, 0 s. Sabendo-se que a carga elétrica elementar vale 1, 6. 10 -19 C, quanto vale a intensidade da corrente elétrica que atravessa por esse condutor? 23

Corente Contínua (CC) e Corrente Alternada (CA) 24

Quais são os elementos de um circuito simples? • Fonte de tensão • Resistores • Fios de conexão 25

Mas o que é um resistor? Um resistor é um aparelho que transforma energia elétrica em energia térmica. São diversos os exemplos. . . Quando uma corrente atravessa determinadas partes de um circuito, há aquecimento das estruturas devido às colisões dos elétrons com os átomos do material. Esse aquecimento é conhecido como EFEITO JOULE. 26

Em um circuito elétrico simples. . . Podemos relacionar a intensidade da corrente elétrica (i), a tensão produzida pela fonte (U) – também chamada força eletromotriz (fem) - e a resistência (R) que está conectada no circuito pela 1ª Lei de Ohm: U=Ri UNIDADE DO SISTEMA INTERNACIONAL: Ddp: volts (V) Corrente elétrica: Ampères (A) Resistência elétrica: Ohms (Ω) 27

EXEMPLO: Um resistor de resistência elétrica R= 6, 0 Ω foi submetido a uma ddp de 24 V. Qual foi a intensidade da corrente elétrica que atravessou esse resistor? 28

BONS ESTUDOS! 29