ESCOLA SECUNDRIA FRANCISCO RODRIGUES LOBO ELECTRICIDADE E MAGNETISMO

ESCOLA SECUNDÁRIA FRANCISCO RODRIGUES LOBO ELECTRICIDADE E MAGNETISMO 2011/2012 FISICA 12

SUMÁRIO 1. CAMPO E POTENCIAL ELÉTRICO LEI DE COULOMB E CAMPO ELÉTRICO ENERGIA E POTENCIAL ELÉTRICO 2. CIRCUITOS ELÉTRICOS 10 Aulas 8 Aulas CORRENTE ELÉTRICA TROCAS DE ENERGIA NUM CIRCUITO ELÉTRICO EQUAÇÕES DOS CIRCUITOS ELÉTRICOS 3. AÇÃO DE CAMPOS MAGNÉTICOS SOBRE CARGAS EM MOVIMENTO E CORRENTES 5 Aulas

CAMPO E POTENCIAL ELÉTRICO Lei de Coulomb e campo elétrico A. INTERAÇÃO ELETROSTÁTICA Fenómenos elétricos Interpretação dos fenómenos elétricos Tales de Mileto Séc. VI a. c. W. Gilbert Séc. XVI B. Franklin Séc. XVIII Thomson Séc. XIX Interpretação dos fenómenos elétricos Propriedades elétricas Forças atrativas e repulsivas Leis qualitativas da eletrostática

CAMPO E POTENCIAL ELÉTRICO Lei de Coulomb e campo elétrico B. CARGA ELÉTRICA Carga elétrica total de um corpo: Qtotal = n. e-

LEI DA CONSERVAÇÃO DA CARGA ELÉCTRICA Num sistema eletricamente isolado, a carga elétrica …. . qe- = -1, 6 x 10 -19 C qp= 1, 6 x 10 -19 C Unidade SI de Q: Coulomb (C)

COMPORTAMENTO DOS MATERIAIS BONS CONDUTORES: metais; grafite; eletrólitos MAUS CONDUTORES: vidro; cerâmica; plásticos; borracha; …. SEMICONDUTORES: Si; Ge

PROCESSOS DE ELETRIZAÇÃO FRICÇÃO (nos isoladores) CONTACTO (nos isoladores e nos condutores) INDUÇÃO (nos condutores) POLARIZAÇÃO Distribuição orientada das cargas num corpo neutro Formação de pólos ELETRIZAÇÃO Criação de um excesso ou défice de eletrões num corpo neutro

LEI DE COULOMB + + + - REPRESENTAÇÃO GRÁFICA

CONSTANTE DE COULOMB k — CONSTANTE DE COULOMB; CONSTANTE ELETROSTÁTICA No vácuo: k 0 = 9, 0 x 109 N. m 2. C-2 No ar: k ≈ k 0 = 9, 0 x 109 N. m 2. C-2 K — caracteriza o meio 4π — evidencia a simetria esférica do meio.

PERMITIVIDADE ELÉTRICA — ε ε — Permitividade do meio No vácuo: ε 0 = 8, 854 x 10 -12 N-1. m-2. C 2 Permitividade relativa — εR εmeio = εR x εR Exemplo: εágua = 80 xεo

CAMPO ELÉTRICO Campo elétrico— Força elétrica que atua na carga colocada no ponto P 1 Q Campo elétrico num ponto Carga de prova colocada no ponto O campo elétrico é conservativo P 2

CAMPO ELÉTRICO Campo elétrico— Unidade SI de campo elétrico: N/C ; N. C-1

PRINCÍPIO DA SOBREPOSIÇÃO DE CAMPOS ELÉTRICOS Q 3 P Q 2 Q 1

LINHAS DE CAMPO ELÉTRICO — Campo elétrico criado por uma carga pontual — Campo elétrico criado por duas cargas pontuais com igual valor

LINHAS DE CAMPO ELÉTRICO — Campo elétrico criado por duas cargas pontuais com diferente valor — Campo elétrico uniforme

CONDUTORES EM EQUILIBRIO ELETROSTÁTICO A carga elétrica distribui-se à superfície: Afastamento máximo Num corpo oco, a carga distribui-se na face exterior Repulsão mínima No interior do condutor, o campo elétrico é nulo

CONDUTORES EM EQUILIBRIO ELETROSTÁTICO O campo elétrico, , é do condutor , em cada ponto. à superfície Nos corpos pontiagudos, há uma acumulação de cargas na pontas — poder das pontas A superfície do condutor é equipotencial.

ENERGIA E POTENCIAL ELÉTRICO ENERGIA POTENCIAL ELÉTRICA O campo elétrico é conservativo: O trabalho realizado pela ……

ENERGIA E POTENCIAL ELÉTRICO ENERGIA POTENCIAL ELÉTRICA q A

ENERGIA E POTENCIAL ELÉTRICO ENERGIA POTENCIAL ELÉTRICA REPRESENTAÇÃO GRÁFICA Unidade SI de Energia Potencial Elétrica: J (1 joule)

POTENCIAL ELÉTRICO O potencial elétrico pode ser positivo ou negativo. • da carga que cria o depende campo. • da posição do ponto relativa à carga. O potencial, não depende da carga de prova, aquela que se coloca no ponto para verificar a existência do campo elétrico. O potencial elétrico é a grandeza associada ao nível de energia potencial de um ponto de um campo elétrico. Uma carga de prova q colocada num ponto P de um campo elétrico adquire uma energia potencial elétrica capaz de a fazer entrar em movimento.

POTENCIAL ELÉTRICO Potencial elétrico é uma medida da capacidade que um corpo tem de realizar trabalho, ou seja, atrair ou repelir outras cargas elétricas. O potencial elétrico é uma propriedade do espaço onde existe um campo elétrico. Para medir a capacidade de realizar trabalho, associada a um campo elétrico utiliza-se a grandeza potencial elétrico. O potencial elétrico indica o nível eléctrico em cada ponto

POTENCIAL ELÉTRICO NUM PONTO DO CAMPO No infinito: Q 1 P Q 2 Q 3

POTENCIAL ELÉTRICO REPRESENTAÇÃO GRÁFICA

POTENCIAL ELÉTRICO UNIDADE SI ELETRÃO VOLT

DIFERENÇA DE POTENCIAL ELÉTRICO Dividir os dois membros por q: Trabalho realizado pela força elétrica no transporte da carga q de A para B. B A

SUPERFÍCIES EQUIPOTENCIAIS Pontos com o mesmo potencial Perpendiculares às linhas de campo.

EXERCÍCIO Relacionar campo com potencial elétrico

POTENCIAL ELÉTRICO NO CAMPO Estudar o deslocamento da carga q de A para B pelos dois UNIFORME caminhos: A B (verde); A C B (azul) Campo elétrico uniforme C Vetor campo elétrico constante Força elétrica constante B A

POTENCIAL ELÉTRICO NO CAMPO Estudar o deslocamento da carga q de A para B pelos dois UNIFORME caminhos: A B (verde); A C B (azul) q C A O campo elétrico é conservativo: B 1. Representar os vetores campo elétrico e força elétrica que atuam na carga q colocada em A.

POTENCIAL ELÉTRICO NO CAMPO UNIFORME 2. Calcular o trabalho realizado pela força elétrica no transporte da cara q de A para B. q C B A

POTENCIAL ELÉTRICO NO CAMPO 2. Calcular o trabalho realizado pela força elétrica no transporte da cara q UNIFORME de A para B. q C B A

POTENCIAL ELÉTRICO NO CAMPO UNIFORME Unidade de campo elétrico (SI): q C B A

MOVIMENTO DE CARGAS NO CAMPO UNIFORME q Campo elétrico: Força elétrica: p + Aceleração: e - – Tipo de movimento: Trajetória:

MOVIMENTO DE CARGAS NO CAMPO UNIFORME Campo elétrico: q Força elétrica: Aceleração: p + Tipo de movimento: Trajetória:

CAPACIDADE DE UM CONDUTOR ISOLADO Potencial de um condutor esférico: q Const

CAPACIDADE DE UM CONDUTOR ESTUDO GRÁFICO ISOLADO q

CAPACIDADE DE UM CONDUTOR ISOLADO q A carga acumulada tem um valor limite: • Para além desse valor limite, saltam faíscas; • Em situação de carga máxima, atinge-se o potencial de ruptura; • A capacidade do condutor é a medida da carga máxima que pode ser acumulada no condutor.

CAPACIDADE DE UM CONDUTOR ISOLADO q C depende: • • Forma do condutor Dimensões da superfície exterior Meio Posição do condutor relativa/ a outros condutores C não depende: • Substância do condutor • Massa do condutor

UNIDADE SI DE CAPACIDADE ELÉTRICA q 1 F é …… Capacidade da Terra : 700μF

MOVIMENTO DE CARGAS ENTRE CONDUTORES q 1 2 Quando se ligam dois condutores carregados: • A carga distribui-se de forma proporcional às suas capacidades; • Haverá transferência de carga até que os condutores fiquem ao mesmo potencial

ENERGIA ELÉTRICA DE UM CONDUTOR q V Carga: Q Potencial: V Q

ENERGIA ELÉTRICA ARMAZENADA q CONDENSADOR Sistema de 2 condutores próximos, separados por meio isolante • Armazena carga • Armazena energia Aplicações: manter estável uma corrente alternada; como fonte de alimentação.

ENERGIA ARMAZENADA NO CONDENSADOR q CAPACIDADE DO CONDENSADOR A B Para um condensador plano: - Energia armazenada: Carga simétrica + +

ENERGIA ELÉTRICA ARMAZENADA CONDENSADORES (1745) q Condensador esférico Condensador electrolítico Condensador plano

ENERGIA ELÉTRICA ARMAZENADA APLICAÇÕES DOS CONDENSADORES q Regulador de tensão sistemas eléctricos e electrónicos Correção do fator de potência Máquina fotográfica Fonte de energia

EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO

EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO — RESOLUÇÃO

EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO

EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO — RESOLUÇÃO

EXERCÍCIO DE APLICAÇÃO — RESOLUÇÃO

WEBGRAFIA http: //osfundamentosdafisica. blogspot. com/2011/03/cursos-do-blogeletricidade_30. html (22/01/2012) http: //vsites. unb. br/iq/kleber/Ea. D/Eletromagnetismo/Equipo tenciais. Prop/Equipotenciais. Prop. html (05/02/2012) vsites. unb. br/iq/kleber/Ea. D/. . . /Equipotenciais. html (05/02/2012)