Potencial elétrico

ELETRICIDADE
ELETROSTÁTICA
ELETRODINÂMICA
Cargas Elétricas
Campo Elétrico
Potencial Elétrico
Corrente Elétrica
Cargas Elétricas
A matéria é formada de pequenas partículas, os átomos. Cada átomo, por
sua vez, é constituído de partículas ainda menores, os prótons, os elétrons e os
nêutrons. Os prótons e os nêutrons localizam-se na parte central do átomo, e
formam o núcleo. Os elétrons giram em torno do núcleo na região denominada
eletrosfera. Os prótons e os elétrons apresentam uma importante propriedade
física, a carga elétrica. A carga elétrica do próton e a do elétron têm a mesma
intensidade, mas sinais contrários. A carga do próton é positiva e a do elétron,
negativa.
Num átomo não existe predominância de cargas elétricas; o número de
prótons é igual ao número de elétrons. O átomo é um sistema eletricamente
neutro. Entretanto quando ele perde ou ganha elétrons, fica eletrizado.
Eletrizado positivamente quando perde elétrons e negativamente quando
recebe elétrons.
Sendo a carga do elétron a menor quantidade de carga elétrica existente
na natureza, ela foi tomada como carga padrão nas medidas de carga elétricas.
No Sistema Internacional de Unidades, a unidade de medida de carga
elétrica é o Coulomb (C).
A carga do elétron, quando tomada em módulo, é chamada de carga
elementar e é representada por e.
carga elementar: 1,6.10 - 19 C
carga do elétron: - 1,6.10 - 19 C
carga do próton: + 1,6.10 - 19 C
Princípios da Eletrostática
Princípio da atração e repulsão
• Cargas elétricas de mesmo sinal se repelem;
• Cargas elétricas de sinais opostos se atraem.
Princípio da conservação das cargas
• Num sistema eletricamente isolado, a soma
algébrica das quantidades de cargas positivas e
negativas é constante.
Condutores e isolantes
Condutores elétricos
Meios materiais nos quais as cargas
elétricas movimentam-se com facilidade.
Isolantes elétricos ou dielétricos
Meios materiais nos quais as cargas
elétricas não têm facilidade de
movimentação.
Eletrização de um corpo
O processo de eletrização de um corpo é semelhante
ao de um átomo. Se num corpo o número de prótons for igual
ao número de elétrons, dizemos que ele está neutro. Quando
um corpo apresenta uma falta ou um excesso de elétrons,
ele adquire uma carga elétrica Q, que é sempre um número
inteiro n de elétrons, de modo que:
Q  n.e
, sendo n um numero inteiro.
Portanto, um corpo pode ser:
a) eletrizado positivamente: falta de elétrons Q = + n . e
b) eletrizado negativamente: excesso de elétrons Q = – n . e
Processos de Eletrização
A eletrização de um corpo
inicialmente neutro pode
ocorrer de três maneiras:
- Atrito
- Contato
- Indução
Atrito
Na eletrização por atrito, os dois
corpos adquirem a mesma
quantidade de cargas, porém de
sinais contrários.
Contato
Os condutores adquirem cargas de
mesmo sinal. Se os condutores tiverem
mesma forma e mesmas dimensões, a
carga final será igual para os dois e dada
pela média aritmética das cargas iniciais.
Indução
A eletrização de um condutor
neutro pode ocorrer por simples
aproximação de um outro corpo
eletrizado, sem que haja o
contato entre eles.
No processo da indução
eletrostática, o corpo induzido
será eletrizado sempre com
cargas de sinal contrário ao das
cargas do indutor.
Eletroscópio de Folhas
Lei de Du Fay
Cargas com sinais iguais sofrem
Cargas com sinais opostos sofrem
Lei de Coulomb
Coulomb constatou que:
→ A intensidade da força elétrica é
diretamente proporcional ao produto das cargas
elétricas.
→ A intensidade da força elétrica é
inversamente proporcional ao quadrado da distância
entre os corpos.
Portanto temos a equação que relaciona a
intensidade da força elétrica (F) como
sendo:
Lei de Coulomb
F → Força elétrica (N)
Q1 e Q2 → Cargas elétricas(C)
d → Distância (m)
9
K=9,0.10
2
-2
Nm /C
ELETRICIDADE
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ELETRODINÂMICA
Cargas Elétricas
Campo Elétrico
Potencial Elétrico
Corrente Elétrica
Campo Elétrico
Chamamos de Campo Elétrico (Ē) a região
do espaço onde um pequena carga de prova (q)
fica sujeita a uma força de origem elétrica (F).
As fontes do campo eletrostático são corpos
eletrizados, que chamamos de Carga fonte (Q).
A carga de prova, também
tem que ser eletricamente
carregado, para que haja
interação.

 F
E
q
Campo Elétrico

 F
E
q
E → Campo elétrico (N/C)
F → Força elétrica (N)
q → Carga elétrica (C)
Linhas de campo
As Linhas de forças (ou de campo) são linhas
imaginárias, tangentes aos vetores campo
elétrico em cada ponto do espaço sob
influência elétrica e no mesmo sentido dos
vetores campo elétrico.
Linhas de campo
Se Q>0 o vetor
campo elétrico é de
AFASTAMENTO
Se Q<0 o vetor
campo elétrico é de
APROXIMAÇÃO
Campo elétrico uniforme
Um campo elétrico é uma região do espaço
onde o vetor representativo do campo (Ē) tem,
em todos os pontos a mesma direção, o mesmo
sentido e o mesmo módulo.
Num campo elétrico uniforme, as linhas de
força são sempre retilíneas, paralelas entre si
e distanciadas igualmente.
ELETRICIDADE
ELETROSTÁTICA
ELETRODINÂMICA
Cargas Elétricas
Campo Elétrico
Potencial Elétrico
Corrente Elétrica
Potencial elétrico
Uma carga puntiforme isolada gera no
espaço que a rodeia a possibilidade de se
ter uma energia potencial elétrica. Para
isso basta colocar uma carga de prova
nesse espaço. A partir dessa idéia,
define-se o potencial elétrico (V) de um
ponto do espaço como a quantidade de
energia potencial elétrica (Epot.) por
unidade de carga de prova (q) colocada
nesse ponto:
Potencial elétrico
V → Potencial elétrico (V)
Epot → Campo elétrico (N/C)
q → Carga (C)
Superfície equipotencial
As superfícies equipotenciais são
superfícies ao longo das quais o potencial é
constante, porque é gerada por uma carga
puntiforme então k e Q são constantes,
assim todo ponto situado a
mesma distancia (d) terá o
mesmo potencial.
ELETRICIDADE
ELETROSTÁTICA
ELETRODINÂMICA
Cargas Elétricas
Campo Elétrico
Potencial Elétrico
Corrente Elétrica
Corrente Elétrica
Corrente elétrica é o movimento
ordenado de cargas elétricas.
• Nos sólidos: elétrons livres. Ex.: Metais
• Nos líquidos: cátions e ânions. Ex.: H2O+NaCl
• Nos gases: cátions e elétrons. Ex.: Gás ionizado
Intensidade da Corrente Elétrica
Q
i
t
i→ intensidade da corrente elétrica (A)
Q→ quantidade de carga(C)
t→ tempo (s)
A = C/s
Sentidos da corrente elétrica
Real
Convencional
Efeitos da corrente elétrica
Efeito Joule: Quando uma corrente passa
por um condutor metálico, há a
transformação de energia elétrica em
energia térmica. Esse efeito é denominado
EFEITO JOULE.
Ex.: Ferro de passar roupa
Chuveiro
Efeitos da corrente elétrica
Efeito Fisiológico: Os impulsos nervosos no
corpo humano são transmitidos por
estímulos elétricos, ela provoca contrações
musculares no nosso organismo dependendo
da sua intensidade pode causar parada
cardíaca, porém, a tensão necessária para
produzir uma parada cardíaca é de dezenas
de volts, pois o corpo humano é um péssimo
condutor quando comparado com os metais.
Efeitos da corrente elétrica
Efeito químico: Esse efeito resulta de um
fenômeno elétrico molecular, sendo objeto
de estudo da Eletroquímica. O
aproveitamento do efeito químico se dá, por
exemplo, nas pilhas, na eletrólise, como
também na cromação e na niquelação de
objetos.
Efeitos da corrente elétrica
Efeito luminoso: Esse efeito resulta
também de um fenômeno elétrico molecular.
A excitação eletrônica pode dar margem à
emissão de radiação visível, tal como
observamos nas lâmpadas fluorescentes.
Efeitos da corrente elétrica
Efeito magnético: Toda corrente elétrica
gera ao seu redor um campo magnético.
Essa efeito é inerente à corrente elétrica e
a sua descoberta consolidou a associação
entre a eletricidade e o magnetismo, dando
origem ao eletromagnetismo.
Potência elétrica
Definimos a potência elétrica (P) para
qualquer máquina pela relação entre a
quantidade de energia transformada
(∆E) e o correspondente intervalo
de tempo (∆ t).
Potência elétrica
P → Potência elétrica (W)
E → Energia (J)
t → tempo (s)