Eletrostática.

Apresentação em tema: "Eletrostática."— Transcrição da apresentação:

1 Eletrostática

2 Carga Elétrica Eletrosfera Núcleo Prótons (p+) Nêutrons (n0)
Todo matéria tem massa e são compostas por átomos; Como todo átomo tem carga elétrica Eletrosfera Núcleo Prótons (p+) Nêutrons (n0) 1) Toda matéria é composta por átomos, como mesa, quadro, a parede, a lâmpada, as pessoas, a pele, etc 2) Então o átomo contempla duas regiões, que são a eletrosfera e o núcleo. 3) No núcleo ficam os prótons e os nêutrons 4) Na eletrosfera ficam os elétrons. 5) Convencionou que os prótons tem carga elétrica positiva enquanto os elétrons tem carga elétrica negativa. Elétrons (e-)

3 |qprótons| = |qelétrons|=0,00000000000000000016 C
Carga Elétrica É possível determinar quantas de cargas elétricas têm nos prótons ou quantas de cargas elétricas têm nos elétrons; Unidade: Coulomb [C] A quantidade de carga elétrica do prótons = elétrons; |qprótons| = |qelétrons|=0, C qp = 1, C = +e qe = 1, C = -e Carga elementar 1) É possível determinar quantas de cargas elétricas têm nos prótons ou quantas de cargas elétricas têm nos elétrons similar a quando falamos de massa. Exemplo: Quantos quilos você tem? 2) Então para carga elétrica dizemos quantas cargas elétricas têm nos prótons e nos elétrons. Para determinar a quantidade de carga elétrica utilizamos a unidade Coulomb [C]. Portanto quando dizer quanto de carga existe, você fala # Coulomb. 3) A quantidade de carga elétrica do prótons é igual a quantidade de carga elétrica elétrons e vale 1,6 . 10^-19C. 4) Ou seja é 1,6 . 10^-19C, esse valor em módulo, ou seja, pode +1,6 . 10^-19C ou - 1,6 . 10^-19C. 5) Esse número é conhecido como carga elétrica elementar e algumas vezes é representando apenas como “e” ou “-e”. Portanto quando ver a descrição 3.e, quer dizer que são cinco carga elementares.

4 Qtotal = Zero! Carga Elétrica Na natureza os átomos são neutros !
Na natureza os átomos são neutros. Ou seja, se tem uma carga positiva, também terá uma carga elétrica negativa, e com isso dizemos que o átomo está neutro. Porém se quisermos alterar e deixar o átomo com valores diferentes de prótons ou elétrons, temos que alterar o número de elétrons.

5 Carga Elétrica Para o átomo ganhar elétrons: Sobra íon NEGATIVO
Portanto fica carregado negativamente Para o átomo perder elétrons: Sobra íon POSITIVA Para átomo GANHAR elétron, em um corpo neutro você adiciona um elétron. Portanto o corpo fica carregado negativamente. Para átomo PERDER elétron, em um corpo neutro você retira um elétron. Portanto a corpo fica carregado positivamente. Nota: quem ganha ou perde cargas elétricas é o elétron e não o próton. Porque? Porque é mais fácil remover o elétron que o próton. Adicionando ou retirando elétrons você cria uma desigualdade na carga de um corpo. Portanto fica carregado positivamente Quem ganha ou perde carga elétricas é o ELÉTRON e não o próton

6 Não é possível ter qualquer valor para carga de um corpo
Carga Elétrica Lei da quantização da carga elétrica: - A carga de um corpo eletrizado é sempre um múltiplo inteiro de uma carga fundamental. Não é possível ter qualquer valor para carga de um corpo Q = n.e Q = número de carga elétricas de um corpo n = número de elétrons que foi adicionado ou retirado de um corpo e = carga elementar 1, C Quantização da carga elétrica onde a carga de um corpo eletrizado é sempre um múltiplo inteiro de uma carga fundamental. Então se você tem uma pêra, e retira um elétron você fica com 1 próton positivo. Se você retirar dois elétrons, você ficará com 2 prótons positivos. Ou seja, só pode retirar ou adicionar elétrons (número inteiro), não é possível adicionar meio elétron! Portanto não é possível ter qualquer valor para carga de um corpo. E portanto temos a fórmula Q = n.e

7 Sinais opostos Se atraem F1
Carga Elétrica Princípios da eletrostática: atração e repulsão As cargas elétricas interagem umas com as outras criando forças de atração ou repulsão. Mesmo sinal Repelem Sinais opostos Se atraem F1 F2 Cargas elétricas com mesmo sinais elas se repelem, e cargas opostas vão se atrair pois vão existir uma força entre elas (interação das cargas) A força das cargas são proporcionais a distância entre elas.

8 Nem sempre a atração vai ocorrer apenas com corpos com sinais opostos
Carga Elétrica O que acontece entre um corpo carregado e um corpo neutro? Resposta: A força será de atração Corpo carregado positivamente Corpo Neutro O que acontece entre um corpo carregado e um corpo neutro? A força será de atração. Adicionamos um bastão carregado positivamente e do outro lado um corpo neutro. No corpo neutro as cargas elétricas vão se separar (vão polarizar), porém o corpo continua neutro. Como vai aparecer uma força de atração entre positivo e negativo F1, essa força será maior que a força F2 (repulsão positivo bastão e positivo do corpo neutro). Então F1>F2, portanto : 3) Nem sempre a atração vai ocorrer apenas com corpos com sinais opostos, eles podem ocorrer com corpo neutro. Nem sempre a atração vai ocorrer apenas com corpos com sinais opostos

9 Os corpos ficam com sinais contrários
Carga Elétrica Processos de eletrização: Eletrização por atrito Quando atritamos dois corpos feitos de materiais diferentes, um deles transfere elétrons para o outro Eletrização por atrito é pegar dois corpos que estão neutros e atritamos eles, e um deles vai perder elétrons, ou seja, fica com sinal positivo, e o outro vai ganhar elétrons, fica com sinais negativos. Existe uma tabela chamada de tabela de eletropositividade onde mostra o que acontece se você atritar alguns materiais como: Vidro e lã. O vidro ficará positivo (pois perde eletrons) e a lã ficará negativo pois ganha elétrons) Tabela de eletropositividade Os corpos ficam com sinais contrários

10 Os corpos ficam com mesmos sinais
Carga Elétrica Processos de eletrização: Eletrização por contato É o processo no qual um corpo eletrizado é colocado em contato com outro corpo neutro 1) Eletrização por contato é pegar um corpo que está neutro e outro corpo carregado. Quando encostarmos um no outro os corpos vão ficar com a mesma carga do corpo carregado. Os corpos ficam com mesmos sinais

11 Os corpos ficam com sinais contrários
Carga Elétrica Processos de eletrização: Eletrização por indução A presença do corpo eletrizado A provocará uma separação de cargas no condutor B. Corpo Neutro Corta o fio Os corpos ficam com sinais contrários

12 Lei de Coulomb A lei de coulomb refere-se às forças de interação (atração e repulsão) entre duas cargas elétricas puntiformes, ou seja, com dimensão e massa desprezível. Onde: F= Força elétrica [N] K0 = 8,99x109 ou 9x109 - Constante da eletrostática no vácuo [N.m²/C²] Q1 e Q2 = carga elétrica puntiforme [C] r = distância entre as cargas [m] Considerando dois corpos eletrizados com cargas Q1 e Q2, separados de uma distância r, e o tamanho destes corpos for muito pequeno em relação a distância r entre eles, a dimensão destes corpos pode ser considerada desprezível e estas cargas podem ser referidas como cargas pontuais.

13 Portanto a força eletrostática é de 4N e a força é de atração.
Lei de Coulomb Exemplo: Uma carga puntiforme de 3μC dista 0,10m de uma segunda carga puntiforme de -1,5 μC. Calcule o módulo da força elétrica que atua sobre cada carga. A força é de atração ou repulsão? F = 8, x (1,5.10-6) = 4,04 N 0,10 2 Portanto a força eletrostática é de 4N e a força é de atração.

14 Eletrostática: Campo Elétrico

15 Introdução campo elétrico
A força gravitacional e a força eletrostática são forças que atuam a distância; Até agora costumávamos dizer que quando tinha duas cargas a interação delas causava uma força sobre outra carga. 1. A força gravitacional e a força eletrostática são forças que atuam a distância ou seja, não precisam estar em contato; 2. Fazendo analogia com calor de uma fogueira, podemos sentir o desconforto do aumento de temperatura, ou seja, existe um campo de temperaturas em volta da fogueira. Você não precisar entrar em contato com fogo para sentir o calor; 3. Até agora costumávamos dizer que quando tinha duas cargas a interação delas causava uma força sobre outra carga. Pontanto precisava ter duas cargas, uma distancia entre elas, para conseguir saber qual era a força exercida. Lei de Coulomb

16 Carga fonte do campo elétrico
Campo Elétrico é o campo estabelecido em todos os pontos do espaço sob a influência de uma carga geradora de intensidade Q; Qualquer carga de prova de intensidade q fica sujeita a uma força de interação (atração ou repulsão) exercida por Q. Carga de prova Campo elétrico Carga fonte do campo elétrico 1. A partir de agora, vamos dizer que uma carga provocou um campo elétrico ao seu redor; 2. O campo elétrico será o responsável pelo aparecimento de uma força elétrica sobre qualquer carga inserida em seu ponto do espaço. Todos os pontos do espaço que estão sob a influência de uma carga elétrica (carga fonte)

17 Campo elétrico A fórmula para o campo elétrico é dado por:
O campo elétrico é uma grandeza vetorial, onde possui módulo, direção e sentido. Sendo que: Direção: É a mesma do vetor da força de interação entre a carga geradora Q e a carga de prova q Sentido: Depende do sinal da carga elétrica, se a carga for: Negativa (Q0 <0) - o campo elétrico e a força terão sentidos contrários Positiva (Q0 >0) - o campo elétrico e a força terão o mesmo sentido.

18 Linhas de força de um campo elétrico
As linhas de força são empregadas para representar o campo elétrico indicando a sua direção em qualquer ponto no espaço; As linhas de força sempre se originam em carga positivas e terminam em cargas negativas; O número de linhas é proporcional à grandeza das cargas, portanto quanto maior o valor da carga, mais linhas de força devem ser utilizadas para representar o campo; As linhas do campo não se interceptam, já que a direção do vetor do campo elétrico em qualquer ponto é único. Se Q > 0: as linhas saem da carga Se Q < 0: as linhas entram na carga

19 Linhas de força de um campo elétrico
Sinais opostos Mesmos sinais

20 Eletrostática: Potencial Elétrico

21 A B C D Introdução De A para C : movimento espontâneo
Energia Potencial na Mecânica ... A B C D De A para C : movimento espontâneo De A para D: movimento não espontâneo De A para B: movimento não espontâneo Portanto os objetos movem-se naturalmente de um ponto de maior potencial para um ponto de menor potencial

22 Movimento espontâneo + - Felé q A B VA = 800 V VB = 500 V E

23 Movimento espontâneo + + Felé A B VA = 800 V VB = 500 V E

24 Movimento espontâneo - + A B Felé q VA = V VB = V E

25 - Movimento espontâneo Felé q - A B q VA = V VB = V E

26 Uma carga de prova positiva tende a se movimentar espontaneamente de pontos de maior potencial para pontos de menor potencial Uma carga de prova negativa tende a se movimentar espontaneamente de pontos de menor potencial para pontos de maior potencial. Potencial Elétrico É a capacidade que um corpo energizado tem de realizar trabalho, ou seja, atrair ou repelir outras cargas elétricas. + O potencial elétrico é medido em VOLT (V)

27 Potencial Elétrico de uma Carga
Em cada superfície temos um potencial diferente. As superfícies tracejadas mais próximas possuem maior potencial elétrico Linhas de Força do Campo Elétrico.

28 VC VA VB + - d Para o Campo elétrico uniforme, podemos calcular a d.d.p. da seguinte forma

29 No campo elétrico uniforme a diferença de potencial é dada por:
+ - E q F A B d Onde: VAB = diferença de potencial entre os pontos A e B (V) E = campo elétrico (V/m) ou (N/C) d = distância entre as placas (m)

30 FIM