EletroEletrônica Aula 01 Prof. Igor Souza
SUMÁRIO • Potência de Dez e Simbologia • Conceitos: – Energia; – Eletricidade;
• Eletrostática: – Eletrização dos corpos; – Campo Elétrico; – Força – Potencial Elétrico;
• Lei de Coulomb
SUMÁRIO • Potência de Dez e Simbologia • Conceitos: – Energia; – Eletricidade;
• Eletrostática: – Eletrização dos corpos; – Campo Elétrico; – Força – Potencial Elétrico;
• Lei de Coulomb
Potência de Dez e Simbologia
muito utilizado utilizado para para representar representar de forma forma • Potência de Dez: É muito simplificada, quantidades muito grandes ou muito pequenas, usando algarismos na “base dez” elev elevad adaa a um um “expoente”.
Ex:
1) 1000g = 103 g = “1kg “ Lê-se: “um quilograma ” ”
2) 0,005g = 5x10-3 g = “5mg ” ” “cinco miligrama ” ”
Exercício A:
•
Transforme os seguintes números em potência de dez:
1. 2. 3. 4. 5.
0,0003 0,00000076 2000 456000000 0,896
Exercício B:
•
Transforme os números de potência de dez em casas decimais:
1. 2. 3. 4. 5.
5x10-9 78x106 2000x10-12 563x10-3 2,3x103
• Simbologia
Onde:
V = Tensão Elétrica; I = Corrente Elétrica
Energia
• É uma grandeza que caracteriza um sistema físico, ou seja, é capacidade dos corpos para produzir um trabalho ou desenvolver uma força. Unidade de medida é o “ Joule [J]”. • Nos processos de transformação há dois tipos de energias: a “desejável ou ideal” e a “ perda ou indesejável” .
• Mostra os tipos de transformações de energia.
Eletricidade
• É uma forma de energia aos fenômenos causados por cargas elétricas em repouso (eletrostática ou potencial elétrico) e em movimento (eletrodinâmica ou corrente elétrica).
• Um exemplo simples de circuito elétrico é de uma lanterna. Que contém três pilhas de 1,5V ligadas em série (formando uma bateria de 4,5V), um botão liga/desliga e uma lâmpada de 4,5V/900mW. • A bateria transforma energia química em energia elétrica, fornecendo corrente elétrica a lâmpada; que por sua vez converte em energia luminosa (desejável) e térmica (perda).
• Mostra o esquema elétrico de uma lanterna.
Eletrostática
• Estuda os fenômenos relacionados às cargas elétricas em repouso. O princípio fundamental da eletrostática é chamado de “ princípio da atração e repulsão ”. • Toda matéria é formada por átomos, que são constituídos por elétrons (cargas negativas [-]), prótons (cargas positivas [+]) e os nêutrons (não possui carga elétrica). • A diferença entre os elementos que formam o átomo está na carga elétrica; a princípio, os átomos são eletricamente neutros, pois o número de prótons é igual ao número de elétrons. Assim mantendo o equilíbrio.
• Constituição de um átomo, a órbita dos elétrons e a força de atração ou repulsão dependendo da polaridade da carga e o sentido de rotação dos elétrons.
• A carga elétrica fundamental é simbolizada pela letra “q” e sua unidade é medida em Coulomb [C]. • O módulo da carga elétrica vale: q = 1,6x10-19 [C]
• Alguns materiais são caracterizados por conduzirem ou isolarem a eletricidade. • Os condutores facilitam a passagem da eletricidade, como exemplo os metais cobre, alumínio, ferro e ouro. • Já os isolantes dificultam a passagem da eletricidade, como exemplo os não metais o ar, a borracha, o vidro e os plásticos.
• O que caracteriza se o material é condutor ou isolante, é a ultima camada da órbita dos elétrons. • Se o elétron estiver afastado do núcleo, está fracamente ligado e esse elétron pode se liberar facilmente, é o chamado “elétron livre”, assim havendo a condução da eletricidade. • Se o elétron estiver bem próximo do núcleo, está fortemente ligado, e assim o elétron não consegue se libertar, impedindo a passagem da eletricidade.
• Caracterização dos materiais condutores e isolantes.
Eletrização dos Corpos
• A eletrização de um corpo se dá através da retirada (íons positivos) ou inserção (íons negativos) de elétrons em sua órbita, é chamada de ionização. • Os processos de eletrização são: – Por atrito: atritando dois materiais isolantes diferentes, o calor gerado pode ser suficiente para transferir elétrons um para o outro;
– Por contato: um corpo eletrizado negativamente entra em contato com um neutro, o excesso do corpo negativo será transmitido para o neutro, até estabelecer o equilíbrio eletrostático entre os dois corpos; – Por indução: aproximando um corpo positivo a um corpo neutro, todos os elétrons são atraídos para o lado do corpo positivo; formando pólos no corpo neutro (de um lado excesso de elétrons ([-] pólo negativo) e do outro falta de elétrons ([+] pólo positivo)).
– Exemplos de eletrização dos corpos.
Campo Elétrico
• Ao redor de uma carga, tem-se um campo elétrico representado por linhas de campos radiais orientadas; e sua unidade é dada em Newton por Coulomb [N/C].
As linhas de campo de uma carga e a intensidade conforme a distância
•
Atração ou repulsão das cargas, sentido das linhas de campo e seu comportamento perto de outras cargas; e placas eletrizadas com cargas contrárias geram campo uniforme.
• A intensidade E do campo é dada por:
E=
K * Q d
2
Onde:
K = 9x109 N*m2 / C2 (Constante diel étrica)
Q = módulo da carga em Coulomb [C]
d = distância em metros [m]
Força Elétrica
• Uma carga Q num ponto do campo elétrico uniforme ficará sujeita a uma força de atração ou repulsão dependendo da carga elétrica Q .
• Dada a Expressão:
F = Q*E [N] Onde: • Q = módulo da carga em Coulomb [C] • E = módulo do campo elétrico em Newton/Coulomb [N/C]
Potencial Elétrico
• Uma carga numa região de um campo elétrico está sujeita a uma força; e dependendo da intensidade dessa força, faz com que a carga se movimente. Esse fenômeno se denomina “ potencial ”, e sua unidade de medida é o “Volt [V]”. • Só que dependo da carga Q geradora do campo elétrico, sendo que maior à distância d entre o ponto considerado e a carga geradora menor é o potencial elétrico V.
• Se a carga for positiva, gera potencial positivo; caso a carga seja negativa, gera potencial negativo. • Com o aumento da distância, diminui o módulo potencial.
• Dada a expressão:
V=
K *Q d
Onde: K = 9x109 N*m2 / C2 Q = módulo da carga em Coulomb [C] d = distância em metros [m]
•
Exercícios
1. Dado a carga Q= 5 C a distância de 30 cm. Determine o potencial elétrico.
2. Dado a carga Q =2 C a uma distância de 0,4 m. Determine o potencial elétrico.
Lei de Coulomb
• É o módulo da força de atração ou repulsão entre cargas elétrica devido à interação dos seus campos elétricos.
Demonstração das cargas e dos sentidos das for ças
• Dada a equação:
Onde: K = 9x109 N*m2 / C2 QA e QB = módulos das cargas em Coulomb [C] d = distância em metros [m]
•
Exercícios
1. Duas cargas puntiformes, Q1= 5 C e Q2 = -4 C, no vácuo, estão separadas por uma distância de 30 cm. Determine a força elétrica entre elas. 2. Duas cargas elétricas puntiformes Q1 =2m C e Q2 =8m C são fixadas nos pontos A e B, distantes entre si 0,4 m, no vácuo. Determinar a intensidade da força elétrica resultante.
