Eletrostática 2

CAMPO ELÉTRICO
Uma carga elétrica Q produz ao seu redor uma região afetada
por sua presença denominada campo elétrico.
Campo
Elétrico
Criado por cargas elétricas.
Representado por linhas de campo.
Grandeza Vetorial
Campo Elétrico
Símbolo
E
Unidade de Medida
newton/coulomb [N/C]
A intensidade do campo elétrico E num ponto é diretamente
proporcional ao módulo da carga elétrica Q, inversamente
proporcional ao quadrado da distância d entre ela e o ponto
considerado e depende da característica do meio.
E=
K.Q
d2
em que:
K=9x109 N.m2/C2 (no vácuo e no ar)
Q = módulo da carga elétrica em [C]
d = distância em [m]
Comportamento das Linhas de Campo
Cargas de sinais contrários
Cargas de mesmo sinal
Campo Elétrico Uniforme.
Numa região do espaço existe um campo elétrico E criado por
uma carga elétrica qualquer, uma outra carga elétrica puntiforme
Q, imersa neste campo elétrico, fica submetida a uma força F.
F = Q.E
em que:
Q = módulo da carga elétrica em [C]
E = módulo do campo elétrico em [N/C]
Carga positiva ⇒ força no mesmo sentido do campo.
Carga negativa ⇒ força no sentido contrário do campo.
Lei de Coulomb
Duas cargas elétricas QA e QB interagem entre si com forças de
mesma intensidade F, cujo valor é diretamente proporcional a
constante eletrostática do meio K e ao produto das cargas elétricas
e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas.
F=
K.Q A .Q B
d2
em que:
K=9x109 N.m2/C2 (no vácuo e no ar)
QA e QB = módulos das cargas em [C]
d = distância em [m]
Potencial Elétrico
Num campo elétrico cada ponto possui um potencial elétrico V
que é diretamente proporcional ao produto entre a característica
do meio K e a intensidade da carga q, geradora deste campo
elétrico, e inversamente proporcional a distância d entre a carga
geradora do campo elétrico e o ponto considerado, ou seja, onde
há campo elétrico, há potencial para realização de trabalho.
K.Q
V=
d
em que:
K=9x109 N.m2/C2 (no vácuo e no ar)
Q = valor absoluto da carga elétrica em [C]
d = distância em [m]
Carga positiva ⇒ potencial positivo.
Carga negativa ⇒ potencial negativo
Tensão Elétrica
Diferença de Potencial - ddp
Tem-se:
Campo elétrico E criado por uma carga Q positiva.
Elétron (-q) colocado no ponto A:
Movimento do elétron em direção ao ponto B.
Potenciais: VA < VB
Conclusão
Carga negativa move-se do potencial menor para o maior.
Carga +q colocada no ponto B:
Movimento da carga em direção ao ponto A.
Conclusão
Carga positiva move-se do potencial maior para o menor.
A diferença de potencial (ddp) é necessária para que
haja condução de eletricidade, porque produz um
movimento de cargas elétricas.
Analogia com a Hidráulica
A corrente de água
existe por causa da
d.d.p.
gravitacional
entre as caixas d’água.
Tensão Elétrica (E, V ou U)
Nome dado à diferença de potencial elétrico:
E = VB - VA
Quando o raio atinge o solo, as ondas de tensão propagam-se
radialmente, se deslocando do centro para a periferia. Entre uma onda e
outro há uma d.d.p..
Corrente Elétrica
Eletrodinâmica
Estudo das cargas elétricas em
movimento.
Intensidade da Corrente Elétrica
Nos metais, os elétrons movimentam-se no sentido
contrário do campo elétrico, do potencial menor para
o maior.
Símbolo
I
Unidade de
Medida
ampère [A]
Q
I=
t
Corrente Elétrica Convencional
Considera a corrente como sendo formada por cargas positivas.
Sentido: potencial maior para o menor
Indicação da corrente no circuito da lanterna:
Fontes de Alimentação
Pilhas e Baterias
Bateria ≡ Associação de pilhas
Veja o circuito da lanterna ⇒
Corrente Contínua (CC ou DC) Corrente Alternada (CA ou AC)
Bipolos Gerador e Receptor
Gerador ou Bipolo Ativo
Eleva o potencial elétrico
Veja o circuito da lanterna:
Bateria ⇒ gerador
Lâmpada ⇒ receptor
Receptor ou Bipolo Passivo
Provoca queda de potencial
Terra (GND) ou Potencial de Referência
Pólo Negativo ⇒ Potencial Zero
Veja como pode ser representado o circuito da lanterna:
Dois corpos condutores, imersos em um meio
inicialmente “isolante”, são carregados de carga de
polaridade oposta, gerando entre eles uma d.d.p.
.Quando se atinge em um valor limite, o qual varia em
função do material dielétrico, há o fenômeno da ruptura
dielétrica, e o meio isolante passa a ser
momentaneamente um meio condutor, quando se salta
um arco (feixe de elétrons).
Conhecendo o poder das
pontas, Benjamim Franklin teve
então a idéia de construir um
dispositivo que exercesse uma
proteção contra raio.Este dispositivo,
o pára-raios exercerá função de criar
em volta dele um ar com
características condutoras que fará
com que o raio caia sobre ele e não
em qualquer lugar da vizinhança. É
por isso que uma casa sempre tem
que ter um pára-raios ou estar na
zona de proteção de algum outro.
• O fenômeno do poder das pontas ocorre porque, em um condutor eletrizado a
carga tende a se acumular nas regiões pontiagudas, criando um campo elétrico
maior que nas regiões mais planas.
• Se aumentarmos continuadamente a carga elétrica no condutor, a intensidade do
campo elétrico em torno dele aumentará também, até que na região pontiaguda o
valor da rigidez dielétrica do ar será ultrapassado antes que isto ocorra nas
demais regiões. Portanto nas proximidades da região pontiaguda que o ar se
tornará condutor e será através da ponta que a carga se escoará.
r
E
• PONTO DE IMPACTO - Ponto onde uma descarga atmosférica atinge a terra,
uma estrutura ou o sistema de proteção contra descargas atmosféricas.
• VOLUME
A PROTEGER - Volume de uma estrutura ou de uma região que
requer proteção contra os efeitos das descargas atmosféricas.
• SISTEMA
DE PROTEÇÃO CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS (SPDA) Sistema completo destinado a proteger uma estrutura contra efeitos das
descargas atmosféricas. É composto de um sistema externo e de um sistema
interno de proteção.
Um invólucro ou malha
metálicos de geométrica fechada
constituem anteparos elétricos
que protegem o espaço interno
da qualquer campo elétrico. As
malhas são eficientes desde que
a área dos espaços vazios não
avance sobre a superfície a
proteger.
1) Captor Tipo Terminal
2) Cabo de Cobre
3) Suportes Isoladores
4) Tubo de Proteção
5) Malha de Aterramento
6) Conector de Medição
1) CAPTOR TIPO FRANKLIN
2) POSTE METÁLICO AUTO SUPORTADO
3) CABO DE COBRE NU
4) CAIXA DE INSPEÇÃO
5) HASTE TIPO COOPERWELD
6) CONECTOR CABO HASTE
1) PÁRA-RAIOS DE LINHA
DE BAIXA TENSÃO
2) PROTETOR DE SURTOS
PARA QUADRO INTERNO
3) PROTEÇÃO INTEGRADA
PARA PABX, FAC-SIMILE
4) PROTEÇÃO INTEGRADA
PARA MODEM, MICRO E
LINHA LP
5) ATERRAMENTO HÍBRIDO
PARA MÁQUINAS E
EQUIPAMENTOS
6) MALHA DE
ATERRAMENTO
CAPACITÂNCIA
É um conceito associado à capacidade de um condutor em
armazenar cargas elétricas. Esta capacidade depende de suas
dimensões e do material com que é feito.
C= Q/V
No SI, a unidade de capacitância é FARAD (F)
Então, capacitância é a capacidade de carga que um condutor
pode armazenar por unidade de tensão.
CAPACITOR
Ou condensadores, são dispositivos que podem armazenar
cargas elétricas na forma eletrostática.
Os capacitores podem ser polarizados ou não polarizados e
fixos ou variáveis.
O mais simples dos capacitores é o capacitor de placas
paralelas, formada por duas armaduras condutores de área A e
separadas por uma distância d por uma camada isolante
denominada dielétrico.
DIELÉTRICO
Muitos circuitos elétricos necessitam de grandes capacitâncias.
Para isso pode-se aumentar a área das placas do capacitor e
diminuir a distância entre elas. No entanto, aumentar muito a
área das placas implica em capacitores muito grandes.
Se optarmos por diminuir a distância entre as placas facilita a
ruptura do dielétrico.
Dielétrico
Vácuo
Papel
Vidro
Porcelana
Polietileno
constante dielétrica
1
3,5
8
6,5
2,3
C= kd.Co