Aula 1 - Conceitos Básicos de Eletricidade

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Conceitos Básicos de 
Eletricidade 
Prof. Francisco A. Scannavino Jr. 
1. Introdução Histórica 
• Grécia 600 A.C. Âmbar (elétron) atração 
Tales de Mileto 
Âmbar 
Gato 
1. Introdução Histórica 
• Século XVI (1600): William 
Gilbert, inglês, físico e médico da 
rainha Elizabeth I; 
• Gilbert publicou um trabalho 
sobre a natureza estática da 
eletricidade. Foi o primeiro a usar 
os termos de força elétrica, 
atração elétrica, e pólo 
magnético. 
• 1620: Niccolo Cabeo, jesuíta 
italiano, teólogo, engenheiro e 
matemático descobriu que a 
eletricidade estática pode ser 
tanto atrativa como repulsiva. 
1. Introdução Histórica 
• Século XVII (1729), Stephen Gray, inglês, 
físico e astrônomo, mostrou que a 
eletricidade não existe apenas onde se 
fez uma fricção, podendo ser transferida 
de um local para o outro através de fios 
condutores; 
Stephen Gray 
• 1733, Charles François Du Fay, francês, 
químico, descreveu pela primeira vez, em 
termos de cargas elétricas, a existência 
de atração e repulsão ; 
Charles Du Fay 
1. Introdução Histórica 
• 1747, Benjamin Franklin, norte 
americano, jornalista e cientista, 
propôs o princípio da conservação da 
carga elétrica e chamou de “positivo” 
ao fluido que existia; 
Benjamin Franklin 
• 1783, Luigi Galvani, italiano, médico, 
investigador, físico e filósofo, observou 
que quando dois metais diferentes eram 
postos em contato com um nervo de uma 
rã e o outro em contato com o músculo, 
este contraía-se (corrente elétrica); 
Luigi Galvani 
1. Introdução Histórica 
• 1785, Charles Coulomb, francês, 
engenheiro militar, admitiu que a 
atração e repulsão eram devidas a duas 
espécies de fluídos; 
Charles Coulomb 
• Século XIX (1800), Alessandro Volta, 
italiano, físico, apresentou a primeira 
descrição da pilha geradora de corrente 
elétrica, que era uma pilha de chapas de 
cobre e de zinco separadas por folhas de 
cartão embebidas em água salgada; 
Alessandro Volta 
1. Introdução Histórica 
• 1820, André-Marie Ampère, francês, 
físico e matemático, verificou que uma 
bobina de fio percorrida por uma 
corrente elétrica, se comportava como 
um íman (eletroíman), ao atrair 
pequenos pedaços de ferro; 
André Ampère 
• 1831, Michael Faraday, inglês, físico e 
químico, declarou: “Sempre que uma 
força magnética aumenta ou diminui, 
produz eletricidade; quanto mais depressa 
se dá esse aumento ou diminuição, mais 
eletricidade se produz”. 
Michael Faraday 
1. Introdução Histórica 
• 1832, James Maxwell, escocês, físico, 
traduziu matematicamente a descoberta 
de Faraday através de 4 equações e 
declarou que a quantidade de eletricidade 
produzida pelo magnetismo era igual à 
taxa de variação da força causadora; 
James Maxwell 
• 1892, Hendrik Lorentz, holandês, físico e 
matemático, estabeleceu uma teoria 
matemática consistente para explicar os 
fenômenos da eletricidade, magnetismo e 
luz. 
Hendrik Lorentz 
1. Introdução Histórica 
• 1897, Joseph Thomson, inglês, físico, 
realizou experimentos com tubo de raios 
catódicos, permitindo concluir a existência 
dos elétrons. Segundo Thonsom, o 
número de elétrons que contém o átomo 
deve ser suficiente para anular a carga 
positiva (prótons) do átomo; 
Joseph Thonsom 
• Século XX (1910), norte americano, físico, 
mediu a carga do elétron (1,602x10-19 C) 
através de um experimento onde, se 
conhecendo o campo elétrico, foi possível 
determinar a carga de um gota de óleo 
carregadas e suspensas entre dois 
eletrodos de metal; 
Robert Millikan 
1. Introdução Histórica 
• 1911, Ernest Rutherford, neozelandês, 
físico e químico, percebeu que a carga 
positiva de um átomo está concentrada no 
centro, num minúsculo e denso núcleo, 
introduzindo o conceito de núcleo 
atômico; 
Ernest Rutherford 
• 1913, dinamarquês, físico, aplicando a 
teoria da quantificação aos elétrons do 
modelo atômico de Rutherford, conseguiu 
obter um modelo atômico que descrevia o 
átomo como um núcleo pequeno e 
carregado positivamente cercado por 
elétrons em órbita circular; 
Niels Bohr 
1. Introdução Histórica 
• 1915, Arnold Sommerfeld, alemão, físico, 
estudando os espectros de emissão de 
átomos mais complexos que o hidrogênio, 
admitiu que em cada camada eletrônica 
(n) havia 1 órbita circular e (n-1) órbitas 
elípticas com diferentes excentricidades. 
Essas órbitas elípticas foram então 
chamadas de subníveis ou subcamadas e 
caracterizadas por l,onde l=0, l=1, l=2 e l=3 
são respectivamente os subníveis s, p, d e 
f. 
Arnold Sommerfeld 
A natureza da eletricidade 
• A estrutura do átomo 
Modelo Atômico 
• Átomo neutro – nº prótons = nº de elétrons; 
• Ionização: 
 
• Positiva se nº de prótons > nº elétrons; 
• Negativa se nº prótons < nº elétrons. 
• Os elétrons das camadas mais externas podem 
ser arrancados facilmente. 
Eletrização 
• Eletrização de um corpo = perda ou aquisição de 
elétrons; 
• A eletrização de um corpo por atrito é ocorre da 
seguinte maneira: 
 
• Em um corpo neutro (não eletrizado), o nº prótons 
= nº elétrons (carga corpo é nula); 
• Ao atritarmos dois corpos, há transferência de 
elétrons de um corpo para o outro; 
• O corpo que perde elétrons = íon positivo (cátion); 
• O corpo que ganha elétrons = íon negativo (ânion). 
Carga, Força e Campo Elétrico 
• Carga Elétrica = quantidade de eletricidade [C]; 
• Definição; “ 1 Coulomb é a carga elétrica que 
atravessa em 1 segundo, uma seção transversal 
de um condutor percorrido por uma corrente 
invariável de 1 Ampère”; 
• Carga de 1 elétron: 1 e = 1,59 x 10-19 C; 
• Num sistema eletricamente isolado, a soma das 
cargas no início do processo é igual à soma no 
final. 
• Toda vez que corpos idênticos (mesma forma e 
material) entrarem em contato, eles ficarão com 
cargas idênticas no final do processo. 
Carga, Força e Campo Elétrico 
• Lei de Coulomb: 
• F = força de interação entre as cargas Q1 e Q2 [N]; 
 
• k = constante eletrostática, no vácuo k = 9x109 
[(N.m2)/C2]. 
𝑭 = 𝒌 
𝑸𝟏 . 𝑸𝟐
𝑲 . 𝒅𝟐
 
• Q1 e Q2 = intensidade das cargas elétricas [C]; 
• D = distância entre as cargas elétricas [m]; 
• K = constante dielétrica do meio, no vácuo K = 1. 
Carga, Força e Campo Elétrico 
• Campo Elétrico = espaço onde atuam as forças 
elétricas [N/C]. 
 
• O campo elétrico é delimitado pelas linhas de 
força. 
Carga, Força e Campo Elétrico 
• Repulsão: 
Carga, Força e Campo Elétrico 
• Atração: 
Conceitos Básicos de Eletricidade 
• Exercícios Propostos: 
1) Sejam dois corpos idênticos A e B. O corpo A 
tem uma carga elétrica de +4Q e o corpo B uma 
carga de –2Q. Admitamos que, de um modo 
conveniente, houve uma troca de cargas entre 
os corpos. Qual será a carga elétrica total do 
sistema após esta troca? 
 
2) Retornando ao Ex. 1. Qual será a carga de 
ambos os campos após entrarem em contato? 
 
Conceitos Básicos de Eletricidade 
• Exercícios Propostos: 
3) Um corpo inicialmente neutro é eletrizado com 
carga Q = 1 C. Qual o número de elétrons retirados 
do corpo? 
 
4) Duas esferas metálicas pequenas A e B de massas 
iguais, suspensas por fios isolantes no vácuo, 
distantes 2 m uma da outra, são carregadas com 
cargas elétricas positivas que valem 
respectivamente 1 C na esfera A e 2 C na esfera 
B. Sendo F1 a força elétrica exercida por A sobre B e 
F2 a força elétrica exercida por B sobre A, calcule-as.