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Carga elétrica !"#$#% & As cargas do próton e do elétron são iguais em modulo Átomo neutro & A carga total do átomo é neutra, já que possui o mesmo numero de prótons e elétrons & Núcleo: prótons (+) e nêutrons (sem carga elétrica) & Eletrosfera: elétrons (-) Íons ' Quando o numero de prótons e elétrons é diferente (Anion (-): possui mais elétrons do que prótons (Cátion (+): possui mais prótons do que elétrons )#*+#$,% & Unidade de carga elétrica no Sistema Internacional & Definição: carga elétrica transportada em 1 segundo por uma corrente elétrica de 1 ampère & Carga elétrica elementar (e): ' 1 C = 6,25 x 1018 e Quantização de carga elétrica & A carga elétrica total de um corpo é, necessariamente, um múltiplo inteiro da carga elétrica fundamental (e) ' Quantidade de carga elétrica do corpo: ! )#-.#/%01*"-#/%1%23--1435#/% & Corpo neutro: quantidades iguais de prótons e elétrons & Corpo carregado: quantidades diferentes de prótons e elétrons & Carregar positivamente um corpo: remover elétrons dele & Carregar negativamente um corpo: ceder elétrons a ele ‣ A forca nuclear forte atua sobre os prótons e nêutrons, mantendo-os unidos no núcleo )#0/1-6378#%53%23-43%1+9"-:23% & Ao esfregar entre si dois corpos eletricamente neutros, há uma transferência de partículas negativamente carregadas entre eles ' Um ganha uma quantidade de elétrons, enquanto o outro perde a mesma quantidade de elétrons, ficando positivamente carregado ‣ A carga elétrica total de um sistema é sempre conservada )#05*"#-1/%1%:/#+30"1/%% & Corrente elétrica: movimento dos elétrons que nos permite transmitir eletricidade & Condutores: materiais que facilitam a passagem de corrente elétrica = possuem nuvem eletrônica/elétrons livres ' Metais: os elétrons das camadas mais externas da eletrosfera não estão firmemente presos aos núcleos e podem transitar livremente entre os átomos ' Soluções eletrolíticas: íons positivos e negativos & Isolantes: dificultam a passagem de corrente elétrica & Semicondutores: capacidade de condução intermediaria entre os condutores e os isolantes ' Quanto maior a temperatura, maior a capacidade de condução ' Em temperaturas muito baixas, comportam-se como isolantes & Supercondutores: ' Quando resfriados a temperaturas extremamente baixas, conduzem eletricidade de forma perfeita Forca elétrica & Forca repulsiva entre cargas de mesmo sinal e atrativa entre cargas de sinais opostos (prótons e elétrons) Lei de coulomb & Modulo da forca elétrica que atua sobre dois corpos eletricamente carregados que possuem dimensões muito menores do que a distancia existente entre eles ' q1 e q2: cargas desses corpos ' d: distância que separa os corpos ' Kvácuo = 9 x 10 9 N.m2/C2 (A constante eletrostática atinge seu valor máximo no vácuo & Gráfico da forca elétrica pela distancia = hipérbole cúbica & Sistemas de cargas: para calcular a forca elétrica resultante em sobre uma carga B, basta calcular o modulo da forca de A sobre B e de C sobre B e somar os valores de acordo com o sentido do vetor (atracão ou repulsão) Processos de eletrização ;+1"-:<378#%.#-%2#0"3"#% & Objeto negativamente carregado colocado em contato com objeto neutro = elétrons transferidos do material carregado para o objeto neutro, deixando ambos negativamente carregados & Objeto positivamente carregado colocado em contato com objeto neutro = elétrons transferidos do objeto neutro para o material carregado, deixando ambos positivamente carregados ‣ A carga final dos corpos após o contato tem o mesmo sinal Condutores idênticos & Os valores das cargas finais são os mesmos e corresponde a media aritmética entre as cargas iniciais "!#""$%! Condutores diferentes "!#""$&!#&"!'!"(!$&!!'!"(#$&#! ;+1"-:<378#%.#-%3"-:"#% & Elétrons transferidos por contato físico, porem nenhum dos materiais precisa estar inicialmente carregado ‣ A carga final dos corpos após o contato tem sinais opostos & Para determinar as cargas adquiridas pelos corpos, deve-se recorrer a uma tabela triboelétrica, que indica qual material recebe e qual cede elétrons ;+1"-:<378#%.#-%:05*78#% & Ocorre sem que haja contato entre os objetos ' Quando um objeto negativamente carregado é aproximado de uma superfície condutora, os elétrons vão se mover pela superfície do material, mesmo não havendo contato físico Processo ' a: esferas metálicas isoladas se tocando, formando um único condutor não eletrizado ' b: bastão negativamente carregado trazido para próximo de A, repelindo os elétrons para o mais longe possível ' c: esferas separadas, com o bastão ainda próximo de A ' d: estado final da eletrização = esfera A positivamente carregada e esfera B negativamente carregada ‣ O bastão nunca tocou em nenhuma das esferas e continua com a carga original Indução parcial X total & Total: a carga do induzido é igual, em modulo, a carga do indutor (quando o indutor está dentro do induzido) & Polarização induzida em materiais isolantes: os elétrons não se movem livremente e não ocorre a polarização por completo (a polarização ocorre em cada molécula que compõe o material) ="1--3$10"#% & Objetivo: neutralização de um corpo que antes se encontrava carregado ⁃ O corpo positivamente carregado ganha elétrons da terra até se tornar neutro ⁃ O corpo negativamente carregado perde elétrons para a terra até se tornar neutro ;+1"-#/2>.:#/% & Dispositivo para detectar o estado eletrostático de um corpo Eletroscópio de pêndulo & Se as cargas forem opostas, o pêndulo se aproxima do corpo & Se as cargas forem iguais, o pendulo se afasta do corpo Eletroscópio de folhas & Se diminuir a abertura, a carga do corpo é oposta a carga do eletroscópio & Se aumentar a abertura, a carga do corpo é igual a carga do eletroscópio Campo elétrico Conceitos & Forca de campo: forca que atua sobre uma distancia ‣ Forca gravitacional: Fg = G. (m1.m2) /d2 & Campo: quando um corpo altera as propriedades do espaço em suas proximidades ‣ Campo gravitacional: Cg = P/m )3$.#%1+9"-:2#% & Preenche o espaço em torno de corpos eletricamente carregados & Explica o porque uma partícula carregada é capaz de exercer uma forca sobre outra partícula carregada, mesmo a distancia & Grandeza vetorial: possui modulo (intensidade), direção e sentido Módulo & F = forca elétrica entre o corpo eletrizado e a carga teste colocada em pontos do espaço próximos do corpo & q = valor da carga teste Fórmula & A partir da Lei de Coulomb: ' Q = carga total do corpo eletrizado que gera o campo elétrico ' d = distancia entre o corpo e o ponto de onde se quer medir o valor do campo elétrico & S.I.: newtons por coulomb (N/C) ou volts por metro (V/m) ‣ Sentido da forca X do campo: (Carga positiva = mesmo sentido (Carga negativa = sentidos opostos Gráfico Campo elétrico de várias cargas elétricas puntiformes ? Usar o ângulo formado pelas pelos vetores dos campos @:0A3/%51%23$.#% & Flechas que indicam a direção e o sentido de um campo ' O vetor campo elétrico, em cada ponto do espaço, é tangente às linhas de campo e aponta no mesmo sentido delas Densidade de linhas & Região com linhas de campo bem próximas umas das outras: o campo é mais intenso & Região com linhas de campo bem afastadas umas das outras: o campo é menos intenso Dipolo & Par de cargas de mesmo modulo: o campo elétrico de uma carga não altera o da outra & Cargas com sinais opostos: linhas saem da carga positiva e chegam na carga negativa ‣ Quando, ao invés de duas cargas, haver duas placas, as linhas saem da placa positiva e chegam na placa negativa Campo elétrico uniforme & Tem a mesma direção, sentido e módulo em todos os pontos & As linhas de campoparalelas, equidistantes e com a mesma densidade Potencial elétrico ;01-4:3%.#"102:3+%1+9"-:23% & Energia que um corpo possui por estar dentro de um campo ' Energia potencial negativa: aproximação dos corpos ' Energia potencial positiva: afastamento dos corpos & Para empurrar uma partícula carregada contra um campo elétrico gerado por outro corpo eletrizado, é necessário exercer trabalho sobre ela, alterando a energia potencial elétrica da partícula ' Ao empurrar a partícula levemente carregada (carga positiva) para mais próximo da esfera positivamente carregada, será gasto energia para vencer a repulsão elétrica, realizando trabalho ' Ao ser solta, a partícula acelera, se afastando da esfera, e sua energia potencial elétrica vai sendo convertida em energia cinética ‣ Quanto mais próxima a partícula está do corpo gerador do campo, mais energia potencial elétrica ela possui Fórmula (Q: carga da esfera carregada (geradora do campo elétrico) (q: carga da partícula levemente carregada (d: distancia entre a esfera e a partícula (k: 9 x 10 9 N.m2/C2 & Sistema constituído por três ou mais cargas: a energia potencial elétrica do sistema é a soma algébrica das energias potenciais calculadas para cada par de carga B#"102:3+%1+9"-:2#%CDE% & Quanto de energia potencial elétrica um ponto X é capaz de dotar por unidade de carga (coulomb) elétrica nele situada & S.I.: volt (V) = J/C (um joule de energia por coulomb de carga) Características & Grandeza escalar & O potencial elétrico associado a um ponto A do campo elétrico não depende da carga elétrica que eventualmente esteja nesse ponto ⁃ O potencial elétrico depende do valor da carga elétrica geradora do campo elétrico & O valor do potencial elétrico gerado por uma puntiforme Q tem o mesmo sinal dessa carga & O potencial diminui no sentido das linhas de campo & As cargas negativas se deslocam para as regiões de potencial mais alto Gráfico Voltagem ou tensão (U) & Diferença de potencial (ddp) entre dois pontos & ddp no campo elétrico uniforme ' E: campo elétrico uniforme ' d: distancia entre os dois pontos dentro do campo Superfícies equipotenciais & Superfície de um campo elétrico em que todos os pontos possuem o mesmo potencial & Formada por todos os pontos que estiverem a mesma distancia de uma carga pontual & Uma carga geradora possui diversas superfícies equipotenciais concêntricas ao seu redor & Conclusões: ' As linhas de campo são sempre normais às superfícies equipotenciais = as superfícies são perpendiculares ao vetor campo elétrico ' O potencial decresce no sentido das linhas de campo ' Não é necessário realizar trabalho para mover uma partícula carregada ao longo dessas superfícies (Não há diferença de potencial = ddp nulo & As superfícies equipotenciais são planos perpendiculares ao campo elétrico uniforme F-3,3+A#%53%G#-23%1+9"-:23% & Para mover uma partícula carregada contra um campo elétrico é preciso aumentar a energia potencial elétrica dessa partícula e, para isso, um trabalho deve ser aplicado a ela ' Trabalho positivo = motor (movimentos espontâneos) ' Trabalho negativo = resistente & A forca elétrica é conservativa: o trabalho depende apenas das posições final e inicial, não dependendo da trajetória Capacitores & Dispositivos capazes de armazenar energia elétrica e, consequentemente, energia potencial elétrica & Capacitores mais simples: compostos por duas placas paralelas que nunca entram em contato, com um dielétrico entre elas ' Só há corrente elétrica nos ramos, no momento de carga ou descarga do capacitor \ Capacitor carregado = corrente nula & Ao serem conectadas a uma bateria, as placas adquirem cargas opostas de mesmo valor ' Os terminais de uma bateria possuem uma diferença de potencial e, após um tempo de carregamento, a diferença de potencial entre as placas é idêntica a dos terminais da bateria Capacitância & Capacidade de um corpo armazenar carga a um dado potencial ⁃ É uma constante dos corpos ⁃ Unidade Farad (C/V) ' Q: quantidade de carga adquirida por cada placa ' U: diferença de potencial da bateria usada para carregar as placas ' C: capacitância do capacitor (unidade farad F) (ε 0: permissividade eletrostática do vácuo = 8,85x10-12 F/m (A: área superficial de uma das placas. (d: distância que separa as placas. (k: constante dielétrica que depende do material isolante (dielétrico) colocado entre as placas (ar, vidro, entre outros). Energia armazenada em um capacitor & Energia armazenada na forma de campos elétricos & Para introduzir as cargas que geram esses campos nas placas e para manter a diferença de potencial entre elas., a bateria realiza um trabalho idêntico a quantidade de Ep armazenada no capacitor =//#2:378#%51%23.32:"#-1/% & Símbolo de um capacitor em circuito: Capacitores em serie & A diferença de potencial entre os extremos é a soma das diferenças de potencial & A quantidade total de cargas em todos os capacitores é a mesma & O inverso da capacitância equivalente = soma dos inversos das capacitâncias dos capacitores individuais Capacitores em paralelo & A diferença de potencial é a mesma para todos os capacitores & A carga total é a soma de todas as cargas & Capacitância equivalente: soma simples das capacitâncias dos capacitores individuais Condutores eletrizados )#05*"#-1/%1$%1H*:+I,-:#%1+1"-#/"J":2#% & As cargas elétricas em excesso distribuem-se na superfície do condutor, não permanecendo em seu interior & Todos os pontos internos e da superfície do condutor tem o mesmo potencial (ddp é nula) & O campo elétrico no interior é nulo & Na superfície, o vetor campo elétrico é perpendicular a ela ‣ Havendo equilíbrio eletrostático, não há movimento ordenado de cargas elétricas Densidade superficial de cargas & Informa a quantidade de cargas em excesso distribuídas por unidade de área & Depende da forma do condutor ' Condutor esférico: a distribuição de cargas é homogênea ' Poder das pontas: a densidade superficial de cargas é muito maior em regiões pontiagudas de condutores = possuem campos elétricos mais intensos ‣ Exemplo: para-raios Condutores esféricos & Campo elétrico: ⁃ Einterno: 0 ⁃ Esuperficie: ½ K[Q]/d2 ⁃ Epróximo: K.Q/r2 ‣ Quando for tratado de um ponto fora da esfera, usar a equação normal do campo elétrico (K[Q]/d2), sendo que “d” é a distância em relação ao centro & Potencial elétrico: o potencial se aproxima de zero a medida em que ocorre afastamento da superfície ⁃ Pinterno = Psuperfície: = K.Q/r K+:05341$%1+1"-#/"J":23%C43:#+3%51%L3-353ME% & Os metais blindam a interferência elétrica externa ⁃ O corpo neutro que deve ser envolvido ⁃ Se o indutor for envolvido, ele irá eletrizar a carga & O campo elétrico no interior da gaiola é nulo
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