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Eletrostática

Eletrostática. Tópicos Carga elétrica Condutores e isolante (dielétrico) Processos Eletrização: Por atrito, Por indução, Por contato, Por aquecimento e Por pressão Lei de Coulomb Quantização da carga elétrica Campo elétrico Potencial Elétrico Energia Potencial Elétrica

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Eletrostática

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Presentation Transcript

  1. Eletrostática

  2. Tópicos • Carga elétrica • Condutores e isolante (dielétrico) • Processos Eletrização: Por atrito, Por indução, Por contato, Por aquecimento e Por pressão • Lei de Coulomb • Quantização da carga elétrica • Campo elétrico • Potencial Elétrico • Energia Potencial Elétrica • Trabalho da Força Elétrica

  3. Portadores de Cargas Os portadores de carga elétrica são: elétrons- que transportam carga negativa Prótons – que possuem carga positiva Íons- Cátions transportam carga positiva Ânionscarga negativa

  4. Condutores elétricos São materiais que apresentam portadores de cargas elétricas (elétrons ou íons) quase livres, o que facilita a mobilidade dos mesmos em seu interior. São considerados bons condutores, materiais com alto número de portadores de cargas elétricas livres e que apresentam alta mobilidade desses portadores de cargas elétricas.

  5. Isolantes ou dielétricos Os materiais isolantes se caracterizam por não apresentar portadores de cargas elétricas livres para movimentação. Nesses materiais, a mobilidade dos portadores de cargas elétricas é praticamente nula, ficando os mesmos praticamente fixos no seu interior.Exemplos: borracha, madeira, água pura, etc

  6. Por atrito   Foi o primeiro processo de eletrização conhecido. Quando duas substâncias de naturezas diferentes são atritadas, ambas se eletrizam.

  7. Por indução Quando um corpo neutro é colocado próximo de um corpo eletrizado, sem que haja contato entre eles, o corpo neutro se eletriza. Esse fenômeno é chamado indução eletrostática.

  8. Por contato  Quando um corpo neutro é colocado em contato com um corpo eletrizado, por meio de um fio condutor, o corpo neutro se eletriza

  9. Por aquecimento  Certos corpos, quando aquecidos, eletrizam-se, apresentando eletricidades de nomes contrários em dois pontos diametralmente opostos. O fenômeno é chamado fenômeno piroelétrico. É mais comum em cristais, como por exemplo na turmalina.

  10. Por pressão Certos corpos, quando comprimidos, eletrizam-se, apresentando eletricidades de nomes contrários nas extremidades. O fenômeno é chamado fenômeno piezoelétrico. Também é mais comum em cristais, como por exemplo, turmalina, calcita e quartzo.

  11. Pele humana secaCouroPele de coelhoVidroCabelo humanoFibra sintética (nylon)LãChumboPele de gatoSedaAlumínioPapelAlgodãoAçoMadeiraÂmbarBorracha duraNíquel, Cobre,Latão, Prata,Ouro, Platina,PoliésterIsoporFilme PVC ('magipack')PoliuretanoPolietileno ('fita adesiva')PolipropilenoVinil (PVC)SiliconeTeflon Séries triboelétricas - + Vidro Mica Lã Seda Algodão Madeira Âmbar Enxofre Metais

  12. Raio, Trovão e Relâmpago

  13. O trovão é uma onda sonora provocada pelo aquecimento do canal principal durante a subida da Descarga de Retorno. Ele atinge temperaturas entre 20 e 30 mil graus Celsius em apenas 10 microssegundos (0,00001 segundos). O ar aquecido se expande e gera duas ondas: a primeira é uma violenta onda de choque supersônica, com velocidade várias vezes maior que a velocidade do som no ar e que nas proximidades do local da queda é um som inaudível para o ouvido humano; a segunda é uma onda sonora de grande intensidade a distâncias maiores. Essa constitui o trovão audível.

  14. Verdade ou Lenda ? • Os raios podem chegar ao solo a até 15 km de distância do local da chuva. Verdade • Sapatos com sola de borracha ou os pneus do automóvel evitam que uma pessoa seja atingida por um raio. Lenda • As pessoas ficam carregadas de eletricidade quando são atingidas por um raio e não devem ser tocadas. Lenda • Solas de borracha ou pneus não protegem contra os raios. No entanto, a carroceria metálica do carro dá uma boa proteção a quem está em seu interior; sem tocar em partes metálicas. Mesmo que um raio atinja o carro é sempre mais seguro dentro do que fora dele. Verdade

  15. Verdade ou Lenda ? • As vítimas de raios não "dão choque" e precisam de urgente socorro médico, especialmente reanimação cardio-respiratória. Verdade • Não importa qual seja o local ele pode ser atingido repetidas vezes, durante uma tempestade. Isto acontece até com pessoas. Verdade • Um raio nunca cai duas vezes no mesmo lugar. Lenda Lenda • Se não está chovendo não caem raios.

  16. PRINCÍPIO ELETROSTÁTICO PRÍNCIPIO DE ATRAÇÃO E REPULSÃO + + F F - - F F - + F F

  17. Cargas elétricas de mesmo sinal se repelem e as de sinais opostos se atraem

  18. PRÍNCIPIO DE CONSERVAÇÃO DA CARGA ELÉTRICA Carga elétrica não se cria, não se perde, apenas se transfere Num sistema eletricamente isolado, a soma das cargas elétricas é constante.

  19. Q = 3Q Q = -5Q 1 2 - - - + + + 1 2 + 2 1 Q ! Q ! + Q Q = Q ! Q ! 2 1 DEPOIS DO CONTATO ANTES DO CONTATO + 2 -2Q Q 1 Q 3Q+(-5Q) -Q Q ! = Q ! = = = = 1 2 2 2 2 2 1 Q ! = Q ! = -Q

  20. Lei de Coulomb • Charles Coulomb mediu as forças eléctricas entre duas pequenas esferas carregadas • Ele descobriu que a força dependia do valor das cargas e da distância entre elas

  21. LEI DE COULOMB Q Q 1 2 F F + + d Q Q 1 - 2 - F F d Q Q 2 1 - F F + d

  22. F z K=Constate eletrostática Q Q . = K 1 2 1 K Q Q 1 . . F = 1 2 2 d 2 d K Q Q . . F = 1 2 2 d

  23. Q Q K Q Q 2 1 . . F = d 1 2 + + 2 d 1 Q Q 1 2 14 K Q Q 2d . . F = + + 1 2 d 2 Q Q 1 2 19 K Q Q 3d . . F = + + 1 d 2 3 F = F = 1/4F 1/9F 3 2 1 1

  24. Q Q K Q Q 2 1 . . = F d 1 + + d 2 1 Q Q 1 2 Q Q 4.K d/2 . . F = + + 1 d 2 2 Q Q 2 1 9.K Q Q d/3 . . F = + + 1 2 2 d 3 F = 4F F = 9F 3 2 1 1

  25. Q Q K Q Q 2 1 . . F = d 1 2 + + 2 d 1 2Q Q 2 1 2K Q Q d . + . F = + 2 1 2 d 2 3Q Q 2 1 d 3K Q Q + + . . F = 2 1 d 2 3 F = 2F F = 3F 3 2 1 1

  26. F F + +

  27. Campo elétrico

  28. TRABALHO DA FORÇA ELÉTICA Q > 0 q > 0 F + + SENTIDO NATURAL DO DESLOCMENTO  >0 Q > 0 q < 0 F + + SENTIDO NATURAL DO FORÇADO  <0

  29. A C B    = = C B A O Trabalho não depende da trajetória.

  30. Q q F B d A d A  AB F.d AB = AB  q.K Q.(1 – 1) = AB d d A B

  31. Q q F ∞ B d A d A AB 0  q.K Q.(1 – 1) = ∞ A d d A B  q.K .Q Podemos afirmar que esse é o maior trabalho da força elétrica, para deslocar uma carga do ponto A até o infinito = ∞ A d A

  32. ENERGIA PONTENCIALELÉTRICA  0  = q.K Q.(1 – 1 ) q.K .Q ∞ A = ∞ A d d A d B A Sendo EpB = 0 por considerar o infinito como referencial  0 E E - = ∞ A P P A B  E q.K .Q E = = ∞ A P P A A d A

  33. POTENCIAL ELÉTRICO A grandeza escalar potencial elétrico é definida como a energia potencialelétrica por unidade de carga.Colocando-se uma carga q num ponto A de um campo elétrico de uma carga puntiforme Q, adquire uma energia potencial elétrica EpA. A relação potencial, energia potencial elétrica e carga é:

  34. E q.K .Q E = V P = A q P A A d A q.K .Q d E A K .Q = V P = = A d q q A A 1V K .Q 1 joule 1 volt V = = = d A 1coulomb A

  35. POTENCIAL DE VÁRIAS CARGAS Q1 d1 Q2 P d2 d3 VP= V1 + V2 + V3 Q3 O POTENCIAL NUMA REGIÃO SOBRE A INFLUÊNCIA DE VÁRIOS CAMPOS É A SOMA DOS POTENCIAIS ELÉTRICOS GERADO POR ESSES CAMPOS

  36. DIFERENÇA DE POTENCIAL (U) Q q F B A d AB   E E - q.VA - q.VB = = A B P A P B A B { E = q.VA  P q.(VA - VB) A = A E B = q.VB P B

  37. DIFERENÇA DE POTENCIAL (U)  q.(VA - VB) = A B UAB É chamado de diferença de potencial elétrica entre os pontos A e B (ddp) ou tensão elétrica entre os pontos A e B.  AB U = q

  38. VARIAÇÃO DO POTENCIAL AO LONGO DE UMA LINHA DE FORÇA Q A B C + Como dA<dB<dc, temos: VA >VB>VC K .Q V = d Percorrendo uma linha uma linha de força no seu sentido, encontramos sempre pontos de menor potencial. VA >VB>VC A B C

  39. VARIAÇÃO DO POTENCIAL AO LONGO DE UMA LINHA DE FORÇA Q A B C - Como dA <dB<dc, temos: VA>VB>VC K .Q V = d Percorrendo uma linha de força no seu sentido, encontramos sempre pontos de menor potencial. VA >VB >VC A B C

  40. DIFERENÇA DE POTENCIAL NUM CAMPO ELÉTRICO UNIFORME  E q.(VA - VB) = A B F UAB q  q.E.d = A d B q.(VA - VB) q.E.d VA = VB UAB= E.d

  41. SUPEFÍCIE EQUIPOTENCIAL Numa superfície equipotencial as linhas de força são sempre perpendiculares às superfícies equipotenciais. VB VA VA VB

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