Eletricidade Tudo depende do eletron.

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1 Eletricidade Tudo depende do eletron

2 Início dos estudos Tales de Mileto, século VI a. C.
Objetos leves atraíam ou repeliam o âmbar*. *Âmbar – Resina fóssil utilizada na confecção de objetos ornamentais. Ao ser atritado com outros objetos, estes eram atraídos ou repelidos. Física - Eletrostática e Aplicações - Wildson W de Aragão

3 m = 9,1 x 10-31 kg e = 1,6 x 10-19 C Robert Millikan
mediu nossas massas e determinou, usando o resultado de Thomson, a nossa carga. m = 9,1 x kg e = 1,6 x C Robert Millikan 1868 – 1953 Nobel 1923

4 Muitos foram os modelos de átomos, nossa moradia.
O atual leva em conta o Princípio da Incerteza. Não somos encontrados em endereços certos, mas em regiões prováveis. Modelo de Thomsom Modelo de Rutherford Modelo de Bohr Modelo de Bohr- Sommerfeld Modelo atual Orbitais: s, p, d,f

5 Por termos cargas negativas,
entre nós existe repulsão: cada um empurra o outro para mais longe possível. Porém entre nós e os prótons, que possuem cargas positivas, a atração é irresistível! Nos átomos somos numericamente iguais aos protons existente no núcleo, por isso os átomos apresentam-se, geralmente, neutros.

6 Na eletrização ocorre transferência de elétrons
Como ocupamos regiões em torno do núcleo, sempre que adquirimos energia suficiente, podemos escapar do campo de influência do núcleo e passar de um material para outro. Isto ocorre na ELETRIZAÇÃO. Na eletrização ocorre transferência de elétrons de um corpo para outro. Carga negativa “excesso de elétrons” Carga positiva “falta de elétrons”

7 Série triboelétrica Mais positivo Mais negativo Exemplo:
A série indica para onde nos transferimos quando 2 materiais são colocados em forte contato, como o atrito. Mão humana Pele de coelho Vidro Nylon Seda Papel Borracha Acetato Poliester isopor PVC Mais positivo Mais negativo Exemplo: vidro com seda Vidro (+) e seda (-)

8 Condutores e Isolantes
Em alguns materiais, muitos de nós, somos livres. Temos a liberdade de compartilhar com diversos átomos e, sob influência externa, movimentamos através da matéria. Condutores e Isolantes Possuem eletrons livres. Eles podem se movimentar, e levar energia de um ponto para outro . Não possuem eletrons livres. As cargas ficam localizadas. O material isolante não transmite eletricidade. Eletrização e Neutralização por contato MATERIAL CONDUTOR

9 Indução eletrostática
Temos muita mobilidade dentro de um condutor. Sob a influência de uma carga externa nós deixamos uma região negativa e outra positiva. Processo de separação de cargas que ocorre num condutor sob influência de cargas externas externas.

10 Eletrizando por indução
A nossa tendência é “fugir” para mais longe possível de outras cargas negativas. Principalmente quando um condutor permite que isto ocorra . Eletrizando por indução O sinal da carga residente no corpo eletrizado é oposto ao da carga indutora. O eletróforo de Volta

11 O experimento de Coulomb F = kq1q2/d2
Entre nós, cargas negativas, a força elétrica é de repulsão. O mesmo ocorre entre cargas positivas. Porém entre nós e os protons,cargas de sinais opostos, ela é de atração. Quanto mais próximos, mais intensa é a força elétrica. O experimento de Coulomb Constante de Coulomb k = 9×109 N/C2·m2 Charles A Coulomb (1736 – 1806) F = kq1q2/d2 Inventou a balança de torsão para medir a força elétrica entre duas esferas. Cargas eletricas Unidade de carga 1 coulomb = 1 C

12 Quantos de nós são necessários para constituirmos uma carga 1 C?
A nossa carga é chamada de “carga elementar” e é simbolizada pela letra “e”. Quantos de nós são necessários para constituirmos uma carga 1 C? Carga elementar e = 1,6 x C 625 x 1016 cargas elementares são necessários para formar 1 C

13 LEI DE COULOMB + d q1 q2 F F - d q1 q2 F F + - d q1 q2 F F

14 Variando somente as cargas
+ d q1 q2 3 2 6 F 6 F a q1 . q2 6 3 2 + d q1 q2 4 0,5 2 F 2 F a q q2 2 4 0,5

15 a Variando somente a distância + d q1 q2 F F a 1 d2 F 4 + + d + + + +

16 Exercitando Complete as lacunas de forma que a Lei de Coulomb seja respeitada. + d q1 q2 F a q1 . q2 F q1 2 q1 2 q1 2 q1 9 q1 q1 q2 F q1 q1 2 q1 2 q1 5 q1 10 q2 27 q2 5 q2 3 q2 2 q2 2 q2 q2 2 q2 3 q2 4 q2 4 3 F 5 F 6 F F 4 F 2 F 2 F 6 F 8 F 20 F 5

17 Ö Ö F a 1 d2 F 4 F 9 F 16 F 25 F 2 F 16 F 25 F 3 F 9 F 4 F d d 4 d 5 d
Exercitando Complete as lacunas de forma que a Lei de Coulomb seja respeitada. + d q1 q2 F F a 1 d2 F 4 F 9 F 16 F 25 F 2 F 16 F 25 F 3 F 9 F 4 F d d 4 d 5 d 3 Ö d 3 d 2 d 2 Ö d 2 d 3 d 4 d 5

18 Gráfico F x d F(N) d(m) F d F a 1 d2 1 1 1 4 2 1 9 3 1 16 4

19 1) Ö F 3F FR = F - FR = 4 4 FR = F1 F2 + a = 180o + FR = F12 F22 2F1
Natureza vetorial da Força Eletrostática + d q1 q2 q3 2d F 4 1) F 4 FR F F a = 180o FR = F1 F2 + Vetorialmente: Módulo da resultante: + FR = F12 F22 2F1 .F2.cos a Ö FR = F - F 4 FR = 3F 4

20 2) Ö F 5F FR = F+ FR = 4 4 FR = F1 F2 + a = 0o + FR = F12 F22 2F1
Natureza vetorial da Força Eletrostática F 4 2) + d q1 q2 - q3 2d F F FR F 4 a = 0o FR = F1 F2 + Vetorialmente: Módulo da resultante: + FR = F12 F22 2F1 .F2.cos a Ö FR = F+ F 4 FR = 5F 4

21 3) Ö Ö FR = F1 F2 + a = 90o + FR = F12 F22 2F1 .F2.cos a a + FR = F12
Natureza vetorial da Força Eletrostática F1 FR = F1 F2 + 3) a = 90o + q2 q1 - q3 d 2d + FR = F12 F22 2F1 .F2.cos a Ö F2 F2 F1 FR a + FR = F12 F22 Ö

22 4) Ö FR = F1 F2 + a = 120o a + FR = F12 F22 2F1 .F2.cos a
Natureza vetorial da Força Eletrostática F1 4) a = 120o + q1 q2 - q3 a FR FR = F1 F2 + F2 + FR = F12 F22 2F1 .F2.cos a Ö

23 5) Ö FR = F1 F2 + a = 120o a + FR = F12 F22 2F1 .F2.cos a
Natureza vetorial da Força Eletrostática F1 5) a = 120o + q1 q2 - -2q3 a FR FR = F1 F2 + F2 + FR = F12 F22 2F1 .F2.cos a Ö

24 William Gilbert (1544 – 1603) retoma a experiência original e verifica que a propriedade apresentada pelo âmbar é comum a outras substâncias quando atritadas entre si. “Elétrico” -> “elektron” (do grego, designa âmbar). Daí, corpos eletrizados ou carregados de eletricidade. (William Gilbert) Física - Eletrostática e Aplicações - Wildson W de Aragão

25 Cientistas Notáveis OTTO VON GUERICKE (1602 – 1686): Construiu a primeira máquina geradora de eletricidade estática. STEPHEN GRAY (1666 – 1736): Estabeleceu a distinção entre condutores e isolantes. Física - Eletrostática e Aplicações - Wildson W de Aragão

26 CHARLES DU FAY (1698 – 1739): Teoria da existência das eletricidades vítrea e resinosa.
BENJAMIN FRANKLIN (1706 – 1790): Deu impulso definitivo na eletricidade. Inventou pára-raios e investigou teorias na área. Física - Eletrostática e Aplicações - Wildson W de Aragão

27 Franklin concebeu que os corpos possuíam um fluido elétrico.
Excesso de fluido = corpo positivamente eletrizado, como vidro atritado com seda (eletricidade vítrea). Falta de fluido = corpo negativamente eletrizado, como o âmbar (resina) atritado com seda. Fluido elétrico não existe. Corpos positivos tem falta de elétrons e corpos negativos tem excesso de elétrons (-). Física - Eletrostática e Aplicações - Wildson W de Aragão

28 CHARLES AUGUSTIN DE COULOMB (1736 – 1806): Utilizando a Balança de torção, estabeleceu a lei que leva seu nome. Física - Eletrostática e Aplicações - Wildson W de Aragão

29 ALESSANDRO VOLTA (1754 – 1827): Construiu a pilha elétrica
ALESSANDRO VOLTA (1754 – 1827): Construiu a pilha elétrica. Obtenção de corrente elétrica (cargas elétricas em movimento ordenado). Física - Eletrostática e Aplicações - Wildson W de Aragão

30 Modelo planetário do Átomo
Prótons e elétrons interagem com uma Força Eletrostática. Prótons do núcleo interagem com Força Nuclear e Força Eletrostática. Física - Eletrostática e Aplicações - Wildson W de Aragão

31 Eletricidade estática no dia-a-dia
Pentear os cabelos; Tirar um agasalho ou camisa de lã; Aproximar de aparelhos de TV; Tocar maçanetas de porta; Física - Eletrostática e Aplicações - Wildson W de Aragão

32 Abastecimento de aviões
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33 Gerador de Van de Graaf A parte esférica superior acumula cargas elétricas Física - Eletrostática e Aplicações - Wildson W de Aragão

34 Eletroscópios Usados para determinar se um corpo está eletrizado ou não, e, se tiver, o sinal de sua carga. Física - Eletrostática e Aplicações - Wildson W de Aragão

35 Linhas de força do Campo Elétrico
Indicam direção e sentido do campo elétrico de uma ou mais cargas. Física - Eletrostática e Aplicações - Wildson W de Aragão

36 Aplicações Tecnológicas
1. A Xerografia – Máquina Copiadora: O advogado norte americano Chester Carlson recobriu de enxofre uma placa de zinco e a eletrizou por atrito com algodão. Placa pulverizada com licopódio Cilindro pulverizado com selênio Física - Eletrostática e Aplicações - Wildson W de Aragão

37 2. Impressoras a jato de tinta
Entre duas placas eletrizadas (no eletrodo) existe um campo elétrico que regula a orientação das gotas lançadas pelo emissor. Física - Eletrostática e Aplicações - Wildson W de Aragão

38 3. 1. Pára –raios de Franklin:
3. Os pára-raios 3. 1. Pára –raios de Franklin: Haste condutora disposta verticalmente no ponto mais alto da estrutura a ser protegida. Um fio condutor cravado profundamente no solo induz as cargas em excesso recebidas pelo pára-raios. Física - Eletrostática e Aplicações - Wildson W de Aragão

39 Campo de proteção do pára-raios:
Forma um cone tendo como vértice o ponto mais alto do pára-raios, cuja geratriz forma 60º com a horizontal. (ABNT) Física - Eletrostática e Aplicações - Wildson W de Aragão

40 3. 2. Pára-raios radioativos
Ioniza-se o ar nas vizinhanças da ponta, devido material radioativo existente. Por causar problemas ambientais, seu uso atualmente está proibido. Proibição: Norma 5419/93 ABNT – Associação Brasileira de Normas e Técnicas. Física - Eletrostática e Aplicações - Wildson W de Aragão

41 4. Pulverização Eletrostática
Redução dos impactos ambientais devido à diminuição do uso de agrotóxicos. O método de aplicação atual é extremamente desperdiçador e contaminador. Grande parte do produto é depositado no solo. Física - Eletrostática e Aplicações - Wildson W de Aragão

42 A pulverização consiste em lançar gotas eletrizadas para melhor eficácia do inseticida e menor deposição no solo. As gotículas carregadas são atraídas por indução para as folhas. Nelas, elas repelem-se, espalhando-se pelo vegetal, inclusive na parte inferior. Física - Eletrostática e Aplicações - Wildson W de Aragão

43 O método reduz em 50% o uso dos ingredientes ativos e as perdas para o solo são 20 vezes menores que no método convencional. Fonte: Aldemir Chaim zacaoID-2bQck4Ciug.pdf Física - Eletrostática e Aplicações - Wildson W de Aragão

44 OBRIGADO! wildsondearagao@hotmail.com W W De Aragão, 2012
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