apresentação do powerpoint€¦ · eletrostática a palavra, em grego, usada para designar o...
TRANSCRIPT
FÍSICA
Professor: Alexandre Vicentini
Universidade Estadual do Centro-Oeste (Unicentro)
Curso Pré-Vestibular
21o Dia
(26/08/2019)
Universidade Estadual do Centro-Oeste (Unicentro)
Curso Pré-Vestibular
Eletrostática
Eletrostática
A palavra, em grego, usada para designar o âmbar é élektron, dela
vieram as palavras elétron e eletricidade.
Figura 1
Corpo Neutro e Corpo
Eletrizado
Corpo Neutro e Corpo Eletrizado
Eletrizar um corpo significa
tornar diferentes suas
quantidades de prótons e
elétrons.
No cotidiano, isso é feito por
fornecimento ou extração de
elétrons,
Figura 2
Condutores e isolantes
elétricos
Condutores e isolantes elétricos
Materiais que são bons condutores de corrente elétrica também são
bons condutores de calor e são chamados de condutores elétricos.
Ex.: metais, soluções salinas, gases ionizados, etc.
Materiais que são maus condutores de corrente elétrica também são
maus condutores de calor e são chamados de isolantes elétricos.
Ex.: madeira, plástico, borracha, ar, vidro, etc.
Os Semicondutores
Materiais que podem se comportar algumas vezes como isolantes e
algumas vezes como condutores são chamados de semicondutores.
Ex.: germânio (Ge) e o silício (Si).
A Carga Elementar
A Carga Elementar
O valor da carga elementar e, determinado experimentalmente pela
primeira vez pelo físico norte-americano Robert Andrews Millikan(1868-
1953), é:
𝟏𝐦𝐂 = 𝟏𝟎―𝟑𝐂
𝟏 µ𝐂 = 𝟏𝟎―𝟔𝐂
𝟏 𝐧𝐂 = 𝟏𝟎―𝟗𝐂
Processos de Eletrização
Processos de Eletrização
Denomina-se eletrização o fenômeno pelo qual um corpo neutro passa
a eletrizado devido à alteração no número de seus elétrons.
São três os processos de eletrização:
eletrização por atrito;
eletrização por contato;
eletrização por indução.
Eletrização por Atrito
Eletrização por Atrito
Os corpos atritados adquirem cargas de mesmo módulo e sinais opostos.
Figura 3
Série Triboelétrica
Série Triboelétrica
Um elemento da relação, ao
ser atritado com outro que o
segue, fica eletrizado com
carga elétrica positiva e, ao ser
atritado com o que o precede,
fica eletrizado com carga
elétrica negativa.
Figura 4
Eletrização por Contato
Eletrização por contato
Pode ocorrer entre dois condutores (cargas elétricas se distribuem em suas
superfície externas) ou entre um condutor e um isolante (no isolante as
cargas elétricas ficam somente no local do contato).
O corpo neutro adquire carga de mesmo sinal da carga do corpo
inicialmente eletrizado.
A soma algébrica das cargas elétricas deve ser a mesma antes, durante e
depois do contato.
Figura 5
Atenção!!
Figura 6
Eletrização por Indução
Eletrização por Indução
O induzido fica com sinal contrário ao da carga do indutor.
Figura 7
Princípios Fundamentais da
Eletrostática
Princípios Fundamentais da Eletrostática
A Eletrostática baseia-se em dois princípios fundamentais:
princípio da atração e da repulsão (Lei de Dufay);
princípio da conservação das cargas elétricas.
vc mora em que bairro?
Lei de Dufay ou Princípio da
atração e da repulsão
Lei de Dufay ou Princípio da atração e da
repulsão
Partículas eletrizadas com cargas de sinais iguais se repelem, enquanto
as eletrizadas com cargas de sinais opostos se atraem.
Figura 8
Princípio da conservação
das cargas elétricas
Princípio da conservação das cargas elétricas
A soma algébrica das cargas elétricas existentes em um sistema
eletricamente isolado é constante.
𝑺𝒊𝒔𝒕𝒆𝒎𝒂 𝒆𝒍𝒆𝒕𝒓𝒊𝒄𝒂𝒎𝒆𝒏𝒕𝒆 𝒊𝒔𝒐𝒍𝒂𝒅𝒐 é 𝒂𝒒𝒖𝒆𝒍𝒆 𝒒𝒖𝒆𝒏ã𝒐 𝒕𝒓𝒐𝒄𝒂 𝒄𝒂𝒓𝒈𝒂𝒔 𝒆𝒍é𝒕𝒓𝒊𝒄𝒂𝒔 𝒄𝒐𝒎 𝒐𝒎𝒆𝒊𝒐 𝒆𝒙𝒕𝒆𝒓𝒊𝒐𝒓.
σQinicial = σQfinal
Lei de Coulomb
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.
Figura 9
F = k q1 q2
d2
k = constante eletrostática do meio [N.m2/C2]
q1 = carga 1 [C] q2 = carga 2 [C]
d = distância [m]
ε = permissividade elétrica [C2/N.m2]
𝛆 = 𝛆𝟎 = 𝟖, 𝟖𝟓 𝐱 𝟏𝟎𝟗C2/N.m2 ( vácuo)
k = 1
4πε
𝐤𝟎 = 𝟗, 𝟎 𝐱 𝟏𝟎𝟗N.m2/C2 ( vácuo)
Principio da Superposição
Se uma carga está em presença de outras cargas elétricas, a força
resultante sobre ela é a soma vetorial das forças exercidas por cada
uma das cargas em separado.
Figura 10
Gráfico F x d
Figura 11
Campo Elétrico
Campo Elétrico
Uma partícula eletrizada gera campo elétrico na região do espaço que
a circunda.
Figura 12 Figura 13
E = k Q
d2
E = Campo elétrico [N/C]
Campo Elétrico
Para duas partículas eletrizadas e próximas.
Figura 14Figura 15
Campo elétrico devido a duas ou
mais partículas eletrizadasO vetor campo elétrico resultante no ponto P é dado pela soma dos
vetores dos campos elétricos individuais.
Figura 16
Densidade de linhas de força
A intensidade do campo elétrico é maior na região de maior densidade
de linhas de força e menor na região de menor densidade de linhas de
força
Figura 17
Densidade superficial de
cargas
Densidade superficial de cargas
Equilíbrio eletrostático é a situação em que todos os portadores
responsáveis pela eletrização acomodam-se na superfície externa do
condutor.
A densidade superficial média de cargas (σm) desse condutor é dada
por
Figura 18
σm = Q
A
σm= Campo elétrico [C/m2]
Q = carta total em excesso [C]
A = área [m2]
Campo elétrico criado por
um
condutor esférico eletrizado
Campo elétrico criado por um
condutor esférico eletrizado (maciço ou oco)
O campo elétrico ser nulo nos pontos internos:
Em um ponto muito próximo da superfície da esfera:
Figura 19
Campo elétrico criado por um
condutor esférico eletrizado
Figura 20
Campo elétrico uniforme
Campo elétrico uniforme
Campo elétrico uniforme é uma região do espaço onde o vetor
representativo do campo (E) tem, em todos os pontos, a mesma
intensidade, a mesma direção e o mesmo sentido.
Figura 21
Fluxo do vetor campo
elétrico
Fluxo do vetor campo elétrico
Figura 22
Φ = E A cos θΦ= fluxo elétrico [Nm2/C]
A = área [m2]
θ = ângulo entre a normal e o campo elétrico [graus]
Potencial Elétrico
Potencial Elétrico e Energia Potencial Elétrica
O potencial elétrico U no ponto P independe da carga de prova q.
carga positiva (Q > 0) gera potencial elétrico positivo (U > 0);
carga negativa (Q < 0) gera potencial elétrico negativo (U < 0).
Para pontos infinitamente distantes de Q, o potencial elétrico tende a
zero ( U∞= 0). Nível zero.
Figura 23
U = kQ
d
U = potencial elétrico [V]
𝐕𝐨𝐥𝐭 = 𝐕 =𝐉
𝐂
Gráfico U x d
Figura 24 Figura 25
Gráfico U x d para uma esfera eletrizada
Figura 26 Figura 27
Potencial Elétrico Devido a Várias Cargas
Figura 28
Ures= U1 + U2 + U3
Equipotenciais
Equipotenciais são linhas (no plano) ou superfícies (no espaço) onde o
potencial, em todos os pontos, assume o mesmo valor algébrico.
Figura 29 Figura 30
Equipotenciais
Percorrendo-se uma linha de força no seu sentido, encontramos
potenciais elétricos cada vez menores.
Figura 30 Figura 31
Trabalho da força elétrica
Trabalho da força elétrica
O campo elétrico é um
campo de forças
conservativas, esse trabalho só
dependendo das posições
inicial e final da carga.
A força eletrostática é
conservativa.
Figura 32
𝜏 = EPA − EPA
𝜏 = q. U
𝜏 = q(UA − UB)
𝜏 = trabalho [J]
EP= energia potencial elétrica [J]
EP= kQq
d
Atenção!!
Quando abandonadas sob ação exclusiva de um campo elétrico, as
cargas positivas dirigem-se para potenciais menores, enquanto as
negativas dirigem-se para potenciais maiores.
Quando partículas eletrizadas são abandonadas sob a ação exclusiva
de um campo elétrico, o trabalho realizado pela força elétrica é sempre
positivo.
O trabalho da força elétrica de um ponto a outro da mesma
equipotencial é nulo.
Diferença de potencial entre
dois
pontos de um campo elétrico
uniforme
Diferença de potencial entre dois
pontos de um campo elétrico uniformeCampo elétrico uniforme é uma região do espaço onde o vetor
representativo do campo (E) tem, em todos os pontos, a mesma
intensidade, a mesma direção e o mesmo sentido.
Figura 33
FE= q. E UAB = E.d
FE = força elétrica [N]
A blindagem eletrostática e
a gaiola de Faraday
A blindagem eletrostática e a gaiola de
Faraday No interior do condutor em equilíbrio eletrostático, onde não existem
cargas em excesso, o campo elétrico deve ser nulo e o potencial
elétrico constante,
Figura 34
Obrigado
Referências
Referências
Figura 1: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São
Paulo: Saraiva, 2012.
Figura 2: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São Paulo: Saraiva, 2012.
Figura 3: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São
Paulo: Saraiva, 2012.
Figura 4: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São
Paulo: Saraiva, 2012.
Figura 5: https://www.realizeeducacao.com.br/wiki/cargas-eletricas-e-lei-de-coulomb/
Figura 6: http://fisicaevestibular.com.br/novo/
Figura 7: https://slideplayer.com.br/slide/3171618/
Figura 8: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São Paulo: Saraiva, 2012.
Referências
Figura 9: http://www.geocities.ws/saladefisica8/eletrostatica/coulomb.html
Figura 10: http://educacao.globo.com/fisica/assunto/eletromagnetismo/forca-eletrica-e-campo-eletrico.html
Figura 11: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São
Paulo: Saraiva, 2012.
Figura 12: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São Paulo: Saraiva, 2012.
Figura 13: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São Paulo: Saraiva, 2012.
Figura 14: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São
Paulo: Saraiva, 2012.
Figura 15: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São
Paulo: Saraiva, 2012.
Referências
Figura 16: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São
Paulo: Saraiva, 2012.
Figura 17: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São Paulo: Saraiva, 2012.
Figura 18: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São
Paulo: Saraiva, 2012.
Figura 19: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São
Paulo: Saraiva, 2012.
Figura 20: http://portaldoprofessor.mec.gov.br/fichaTecnicaAula.html?aula=28307
Figura 21: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São
Paulo: Saraiva, 2012
Figura 22: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São
Paulo: Saraiva, 2012
Referências
Figura 23: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São
Paulo: Saraiva, 2012
Figura 24: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São Paulo: Saraiva, 2012
Figura 25: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São
Paulo: Saraiva, 2012
Figura 26: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São
Paulo: Saraiva, 2012
Figura 27: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São Paulo: Saraiva, 2012
Figura 28: https://interna.coceducacao.com.br/ebook
Figura 29: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São
Paulo: Saraiva, 2012.
Referências
Figura 30: https://interna.coceducacao.com.br/ebook
Figura 31: https://interna.coceducacao.com.br/ebook
Figura 32: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São
Paulo: Saraiva, 2012.
Figura 33: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São
Paulo: Saraiva, 2012.
Figura 34: BISCUOLA, G. J; DOCA, R. H.; VILLAS BÔAS, N. Tópicos de Física. 21 ed. v. 1. São Paulo: Saraiva, 2012.