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Eletricidade e Magnetismo. Introdução : Carga Elétrica: Os corpos são compostos basicamente de prótons e elétrons. Prótons (+) Elétrons (-) A carga elementar.

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1 Eletricidade e Magnetismo

2 Introdução : Carga Elétrica: Os corpos são compostos basicamente de prótons e elétrons. Prótons (+) Elétrons (-) A carga elementar é representada por e, e tem módulo igual a: e = 1, C. Unidade: C (coulomb) Prótons (+ 1, C) Elétrons (- 1, C)

3 O módulo da carga elétrica total recebida, positiva ou negativamente pode ser calculado por: Q = n. e Condutor Um condutor elétrico é toda a matéria que possui a facilidade de conduzir portadores de cargas. Essas matérias possuem em sua composição cargas livres que podem movimentar-se livremente por toda sua superfície ou interior. Exemplos: Metais. Soluções iônicas (água com sal).

4 Processos de Eletrização: Eletrização por Atrito: Quando os elétrons passam de um átomo para outro, ou seja, um átomo pode ganhar ou perder elétrons. Quando um átomo: Ganha elétrons → fica com carga total negativa. Perde elétrons → fica com carga total positiva. Obs: As perdas e ganhos somente acontecem com os elétrons. Não há perda nem ganho de prótons.

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6 Eletrização por Contato: Quando colocamos dois condutores em contato, um eletrizado e outro neutro, pode ocorrer a passagem de elétrons de um para o outro, fazendo que o corpo neutro se eletrize.

7 Eletrização por Indução: A eletrização de um condutor neutro pode ocorrer por simples aproximação de outro corpo eletrizado, sem que haja contato entre eles. Esse processo de eletrização é denominado indução eletrostática. Indução com carga final Positiva:

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9 Indução com carga final negativa:

10 Lei de Coulomb: A lei de Coulomb afirma que a intensidade da força F entre duas cargas pontuais Q 1 e Q 2 é diretamente proporcional ao produto das cargas, e inversamente proporcional ao inverso do quadrado da distância R que as separa. K é a constante eletrostática. K 0 = 9,0 · 10 9 Nm 2 /C 2 Unidade: Nm 2 /C 2.

11 Corrente Elétrica A eletrodinâmica é a parte da física que estuda cargas elétricas em movimento, responsáveis pela corrente elétrica. Os condutores elétricos mais comuns são os metais, que se caracterizam por possuírem grande quantidade de elétrons-livres, ou seja, estão ligados de forma fraca com o núcleo, tendo certa liberdade de movimentação. Exemplo: Alumínio: 3 elétrons na última camada. Ferro: 2 elétrons na última camada. Cobre: 1 elétrons na última camada.

12 Normalmente, o movimento dos elétrons livres no metal é caótico e imprevisível. No entanto, em certas condições, esse movimento torna-se ordenado, constituindo o que chamamos de corrente elétrica. Obs: corrente elétrica é o movimento ordenado de cargas elétricas.

13 Intensidade de Corrente Elétrica Definimos intensidade de corrente elétrica como sendo a quantidade de carga que passa numa seção transversal de um condutor durante um certo intervalo de tempo. Unidade: Ampere (A) Submúltiplos: 1 mA = A (miliampere) 1 uA = A (microampere) 1 nA = A (nanoampere) 1 pA = A (picoampere)

14 Circuito Elétrico: Um conjunto formado por uma pilha, fios e lâmpada forma um circuito elétrico. Um circuito pode se encontrar aberto ou fechado.

15 Circuito interno de uma lâmpada incandescente. O fluxo de elétrons na lâmpada.

16 Observação: A corrente elétrica convencional tem sentido contrário ao fluxo de elétrons. Esta corrente é chamada de corrente contínua.

17 01) Uma aluna de cabelos compridos, num dia bastante seco, percebe que, depois de penteá– los, o pente utilizado atrai pedaços de papel. Isso ocorre porque: a) o pente se eletrizou por atrito. b) os pedaços de papel estavam eletrizados. c) o papel é um bom condutor elétrico. d) há atração gravitacional entre o pente e os pedaços de papel. e) o pente é um bom condutor elétrico.

18 02) Um corpo eletricamente neutro: a) não existe, pois todos os corpos têm cargas. b) não existe, pois somente um grupo de corpos pode ser neutro. c) é um corpo com o mesmo número de cargas positivas e negativas. d) é um corpo que não tem cargas positivas nem negativas. e) é um corpo que necessariamente foi aterrado.

19 03) É dado um corpo eletrizado com carga 6,4 mC. a) Determine o número de elétrons em falta no corpo. A carga do elétron é –1,6 · 10 –19 C. b) Quantos elétrons em excesso têm o corpo eletrizado com carga –16 nC?

20 04) Dois corpos A e B, de materiais diferentes, inicialmente neutros, são atritados entre si, isolados de outros corpos. Após o atrito: a) ambos ficam eletrizados negativamente. b) ambos ficam eletrizados positivamente. c) um fica eletrizado negativamente e o outro continua neutro. d) um fica eletrizado positivamente e o outro continua neutro. e) um fica eletrizado positivamente e o negativamente.

21 05) Considere as afirmações abaixo: I. Um corpo, ao ser eletrizado, ganha ou perde elétrons. II. É possível eletrizar uma barra metálica por atrito segurando–a com a mão, pois o corpo humano é de material semicondutor. III. Estando inicialmente neutros, atrita–se um bastão de plástico com lã, consequentemente esses dois corpos adquirem cargas elétricas de mesmo valor e naturezas (sinais) opostas. a) se somente I estiver correta. b) se somente II estiver correta. c) se somente III estiver correta. d) se II e III estiverem corretas. e) se I e III estiverem corretas.

22 Diferença de Potencial Uma pilha tem dois polos: o positivo (+) e o negativo (–). Entre eles existe uma diferença de potencial elétrico que mantém uma corrente elétrica quando os polos forem ligados por um fio. A diferença de potencial elétrico é chamada também de tensão elétrica ou voltagem e é representada pela letra U. Unidade: Volts (V)

23 Entenda melhor o que é D.D.P Para uma melhor compreensão da importância da d.d.p. dentro da eletricidade iremos fazer uma analogia com a hidrostática Observe a figura 5a abaixo e note que o nível do líquido é o mesmo dos dois lados do tubo (vaso comunicante). Neste caso não existe movimento do líquido para nenhum dos dois lados. Para que ocorra movimento é necessário um desnivelamento entre os dois lados do tubo (observe a figura 5b).

24 Figura 5a Figura 5b

25 Neste caso o líquido tenderá a se mover até que os dois lados do tubo se nivelem novamente (figura 5c). Podemos concluir que para existir movimento é necessário que exista uma diferença de nível entre os dois lados do tubo (d.d.n.) Figura 5c Figura 5d

26 Para que o líquido fique sempre em movimento, podemos colocar uma bomba para retirar a água de um lado para o outro, fazendo com que sempre haja uma d.d.n. entre os dois tubos (figura 5d). Podemos fazer uma analogia da situação descrita anteriormente com o movimento das cargas elétricas. Para isso vamos trocar os tubos por condutores elétricos (fios), a bomba por um gerador (pilha) e passaremos a ter a seguinte situação:

27 Da mesma forma que a bomba mantém uma diferença de nível para manter o movimento do líquido, o gerador mantém a diferença de potencial elétrico (d.d.p.) para manter o movimento ordenado de elétrons. Esquematicamente temos: Pode-se verificar que no condutor, o sentido da corrente elétrica é da extremidade de maior potencial (pólo positivo) para a extremidade de menor potencial (pólo negativo).

28 A resistência elétrica Denfinição: O grau de dificuldade encontrado pelo elétron para se deslocar em um circuito elétrico é chamado de resistência elétrica.

29 A resistência elétrica depende basicamente: Comprimento (L) do fio. Material. Espessura (A), chamada de área de secção transversal. Pode ser calculada pela seguinte relação: U = R. i Unidade: Ohm ( Ω)

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31 Potência elétrica: A potência elétrica indica o consumo de energia elétrica em cada unidade de tempo. No Sistema Internacional de Unidades, ela é medida em watts (W). Uma lâmpada de 60 watts consome em cada segundo de funcionamento 60 joules de energia elétrica.

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33 Importante: Efeito Joule. Curto Circuito. Fusível. Disjuntor.

34 O Magnetismo Com ímãs você pode atrair pregos, clipes e outros objetos. Mas nem todos os materiais podem ser atraídos por ímãs — só alguns metais. Os metais que podem ser atraídos por um ímã, como o ferro, o níquel, o cobalto e a liga desses metais, são chamados ferromagnéticos.

35 Das experiências vividas podemos concluir que: Situação A: ______Atração_______ Situação B: ______Repulsão______ Situação C: ______Repulsão______

36 Aplicações do Magnetismo: Bússola. Eletroímã. Gerador elétrico. Motor elétrico.

37 A luz e o eletromagnetismo: : Quando se diz que a luz e as outras radiações (raios X, raios ultravioleta, ondas de rádio) são ondas eletromagnéticas, significa que elas resultam da variação de um campo elétrico e de um campo magnético propagando-se pelo espaço. A relação entre a luz e os fenômenos eletromagnéticos foi estabelecida teoricamente pelo físico escocês James Clerck Maxwell ( ).

38 Obrigado! Otávio Batista!


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