FÍSICA.

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1 FÍSICA

2 Compreendendo a FÍSICA
Alberto Gaspar – 3º ano ensino médio

3 UNIDADE 1 – ELETROSTÁTICA
Capítulo 1 - Introdução à Eletricidade Os  fenômenos da natureza elétrica são conhecidos há séculos. O termo eletricidade se origina da palavra elektron, nome em grego do âmbar, resina que se petrifica séculos depois de ser secretada por algumas árvores. A carga elétrica e a eletrização A hipótese do átomo ser o constituinte elementar da matéria só foi aceita no início do século XX. Com ela, veio a descoberta de partículas elementares portadoras de carga elétrica que compõem o átomo.

4 Capítulo 1 - Introdução à Eletricidade
Condutores isolantes e os processos de eletrização Em princípio, condutor é o material através do qual as partículas portadoras de cargas elétricas podem mover-se com facilidade. Quando isso não ocorre, ou ocorre com muita dificuldade, o material é chamado de isolante. Eletrização por contato A característica da eletrização por atrito é a obtenção de dois corpos com cargas elétricas opostas  a partir de dois corpos inicialmente neutros.

5 Capítulo 1 - Introdução à Eletricidade
Eletrização por indução No processo de indução não há contato direto entre os corpos. Basta aproximar um corpo carregado, o indutor, de um corpo neutro a ser carregado, o induzido. Ilustrações: Formato Comunicação/Arquivo da editora Representação esquemática (sem escala e em cores fantasia) da eletrização por indução.

6 Capítulo 1 - Introdução à Eletricidade
A lei de Coulomb – a medida da carga elétrica O módulo das forças de interação (F) entre dois pontos materiais de cargas elétricas q1 e q2 é diretamente proporcional ao produto dessas cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância (d) entre esses pontos.

7 Capítulo 2 – Campo elétrico: Descrição Vetorial
Conceito de campo O conceito de campo foi criado pela necessidade de explicar o fenômeno da ação da distância. Embora na lei gravitacional universal já esteja implícita a ação a distância, essa ação é imperceptível. É impossível ver ou perceber dois corpos atraindo-se gravitacionalmente. Mas no Eletromagnetismo essa ação é evidente e intrigante. O sombreado azulado representa esquematicamente a região do campo elétrico que interage com o canudo eletrizado. Representação sem escala e em cores fantasia.

8 Capítulo 2 – Campo elétrico: Descrição Vetorial
Grandezas associadas ao campo elétrico O campo elétrico é um campo vetorial que pode ser representado por duas grandezas a ele associadas: uma escalar – o potencial elétrico (V) - e a outra vetorial – o vetor campo elétrico (E). Para defini-las, considera-se uma partícula de carga q, positiva, colocada em um ponto P de uma região do espaço. Se nela houver um campo elétrico, a partícula sofre ação desse campo, que pode ser expressa por meio da energia potencial elétrica (Epe) por ela adquirida ou da força (F) que passa a ser exercida sobre ela 

9 Capítulo 2 – Campo elétrico: Descrição Vetorial
Campo de uma partícula elétrica carregada Esse campo elétrico tem características peculiares que facilitam o seu estudo, porém, por enquanto, só temos recursos matemáticos para fazer esse estudo vetorialmente, por meio do vetor campo elétrico a partir da lei de Coulomb. 

10 Capítulo 2 – Campo elétrico: Descrição Vetorial
Linhas de força do campo elétrico Linhas de força são linhas que permitem visualizar o campo elétrico, assim como qualquer campo vetorial. Elas contém a origem do vetor campo elétrico em cada ponto do espaço e o tangenciam. Veja alguns exemplos de linhas de força do campo elétrico de: Ilustrações técnicas desta página: Banco de imagens/Arquivo da editora

11 Capítulo 2 – Campo elétrico: Descrição Vetorial
Campo de um condutor esférico carregado Ilustrações técnicas: Banco de imagens/Arquivo da editora

12 Capítulo 2 – Campo elétrico: Descrição Vetorial
Campo de uma placa uniformemente carregada Se as dimensões de placas da placa forem muito grandes em relação a distâncias dos pontos considerados pode-se admitir que a placa é infinita. Pode-se afirmar ainda que, por simetria, que nesse caso a densidade de carga é constante, e o campo elétrico gerado próximo à placa é uniforme. Isso significa que o vetor campo elétrico E em qualquer ponto máximo à placa é constante e as linhas de força são perpendiculares a ela e igualmente espaçadas entre si. Banco de imagens/ Arquivo da editora Representação esquemática das linhas de força de um campo elétrico uniforme.

13 Capítulo 2 – Campo elétrico: Descrição Vetorial
Linhas de força de condutores eletricamente carregados as linhas de força nascem nas cargas positivas e se tornam mais espaçadas na medida em que se afastam do condutor, podemos fazer um esboço da linha de força do campo elétrico gerado por condutor de forma irregular.  Ilustrações: Banco de imagens/Arquivo da editora Representação de linhas de força do campo elétrico de um condutor eletricamente carregado, de forma não simétrica.

14 Capítulo 3 – Campo elétrico: Descrição Escalar
Energia potencial elétrica Mauro Nakao/Arquivo da editora Representação esquemática da partícula de carga q positiva trazida do infinito até a uma distância d da partícula de carga Q também positiva.

15 Capítulo 3 – Campo elétrico: Descrição Escalar
Potencial elétrico do campo gerado por uma partícula carregada Diferença de potencial: a diferença de potencial (d.d.p.) entre dois pontos de um campo elétrico é a razão entre o trabalho mínimo realizado por um agente externo para levar uma partícula de prova de carga q de um ponto a outro, e o valor dessa carga. Potencial elétrico em campo uniforme: o potencial elétrico e o vetor campo elétrico são grandezas que descrevem o mesmo fenômeno físico, logo existe entre eles uma relação matemática  que pode ser obtida com facilidade num campo elétrico uniforme.

16 Capítulo 3 – Campo elétrico: Descrição Escalar
Superfícies equipotenciais: são superfícies planas, esféricas, parabolóides, etc. Do mesmo modo, as linhas de força são, de fato, linhas: retas, circunferências, parábolas etc. Mas ambos os conceitos são tridimensionais. Potencial elétrico de condutores: o valor potencial elétrico de um condutor depende da sua forma e da carga elétrica nele contida.  Ilustrações técnicas: Banco de imagens/Arquivo da editora Representação esquemática de um condutor carregado e suas linhas de força e equipotenciais. No seu interior, o campo é nulo e o potencial é constante.

17 Capítulo 4 – Capacitância, Capacitores e Dielétricos
Conceito de Capacitância tem origem na antiga concepção dos físicos de que a eletricidade seria um fluido. Pensando assim, concluíram que  todo corpo deveria ter determinada capacidade de armazená-la.  Capacitância e associação de condutores Banco de imagens/Arquivo da editora Representação (sem escala e em cores fantasia) de dois condutores ligados por um fio condutor.

18 Capítulo 4 – Capacitância, Capacitores e Dielétricos
O para-raios e o poder das pontas Quanto maior for o raio de uma esfera, maior será sua densidade de carga. Ilustrações: Banco de imagens/Arquivo da editora Representação de esferas condutoras em contato. A esfera A é considerada uma ponta da esfera B.

19 Capítulo 4 – Capacitância, Capacitores e Dielétricos
Configurações cargas iguais e de sinais opostos, representada na figura, é um capacitor. Ilustrações: Formato Comunicação/Arquivo da editora Dois condutores de cargas iguais e de sinais opostos configuram um capacitor.

20 Capítulo 4 – Capacitância, Capacitores e Dielétricos
Capacitor de placas paralelas: podem ser entendidos como um dispositivo com dois terminais: em um deles, negativo, elétrons são liberados; no outro, positivo, eles são recebidos. Dielétricos: materiais que se polarizam eletricamente, e do ponto de vista tecnológico, são indispensáveis na fabricação de capacitores. Energia potencial elétrica de um capacitor: o capacitor carregado armazena energia potencial elétrica, fornecida anteriormente pelo trabalho realizado por um gerador para transferir elétrons de uma placa para outra.

21 Capítulo 4 – Capacitância, Capacitores e Dielétricos
Capacitores comerciais  Associação de capacitores: Associação de capacitores em série; Associação de capacitores em paralelo. F. Dominec/Wikimedia Commons Alguns tipos de capacitores.