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CCE1006 - BASES FÍSICAS PARA ENGENHARIA Aula 9: Eletricidade - Eletrostática Eletricidade – Eletrostática Eletricidade – bases + - - - - - - - - - - - - Primeiras observações: ~ 600 a.C. Âmbar amarelo “elektron” em grego ATRITO AULA 09: ELETRICIDADE – ELETROSTÁTICA + + + + + + + + + + + Constituição atômica/molecular em termos de cargas Eletrização AULA 09: ELETRICIDADE – ELETROSTÁTICA Carga positiva (+) elétrons removidos Carga negativa (-) elétrons adicionados Metais: facilidade em ceder e receber elétrons (elétrons “móveis”) ATRITO A > afinidade para doar elétrons do que B B > afinidade para receber elétrons do que A Eletricidade – Eletrostática Eletrização AULA 09: ELETRICIDADE – ELETROSTÁTICA Eletrização por indução Eletricidade – Eletrostática Eletrização AULA 09: ELETRICIDADE – ELETROSTÁTICA Eletrização por contato + ATRITO + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Eletricidade – Eletrostática Duas situações: Cargas paradas: ELETROSTÁTICA distribuições de cargas; Cargas em movimento: ELETRODINÂMICA movimento das cargas (corrente elétrica e seus caminhos/formas, resistência etc.). Importância da Eletrostática na Engenharia: • materiais orgânicos tendem a doar e receber elétrons; • materiais eletrizados próximos risco de descargas elétricas danos físicos e perigo. Eletricidade – cargas AULA 09: ELETRICIDADE – ELETROSTÁTICA Eletricidade – Eletrostática Força Elétrica AULA 09: ELETRICIDADE – ELETROSTÁTICA forças centrais forças aos pares: Ação e Reação |F12 | = ( k Q1 Q2 ) / r² F21 = - F12 Onde k é constante elétrica universal Onde [ Q ] = coulomb (C) = 1 e = 1,6 x 10-19C Se a força é atrativa: F é negativa Se a força é repulsiva: F é positiva k = 1/(4 π ε0) k ≈ 9 x 10 9 Nm²/C k ordem de grandeza 1010 Força elétrica muito relevante como fenômeno. - Eletricidade – Eletrostática E Linhas de campo Descrevem geometricamente como é o campo elétrico em cada ponto, descrevendo como a força se apresenta. Cargas pontuais Campo Elétrico AULA 09: ELETRICIDADE – ELETROSTÁTICA Eletricidade – Eletrostática Linhas de Campo Elétrico AULA 09: ELETRICIDADE – ELETROSTÁTICA Linhas de campo – cargas associadas. Eletricidade – Eletrostática Potencial Elétrico AULA 09: ELETRICIDADE – ELETROSTÁTICA Potenciais dos músculos do coração Placas paralelas Eletricidade – Eletrostática Se há ddp, há potencial de movimento. ΔV . q = W = Energia (energia elétrica) Diferença de Potencial (ddp) e Energia Elétrica AULA 09: ELETRICIDADE – ELETROSTÁTICA diferença de potencial (ddp) ddp = ΔV = VB - VA Baterias reservas de energia Eletricidade – Eletrostática Aplicações AULA 09: ELETRICIDADE – ELETROSTÁTICA Energia elétrica Desfibriladores Smartphones Eletricidade – Eletrostática Atividade – Descobrindo a Eletrostática AULA 09: ELETRICIDADE – ELETROSTÁTICA Esta é uma atividade muito simples, que permite discutir os dois processos básicos de eletrização. Utilize balões de festa (bexigas) e uma ou duas peças de lã. Os alunos devem atritar as bexigas por alguns segundos nas peças de lã e testar o que acontece ao tocar diferentes materiais: o próprio corpo, a parede, pedaços de papel. Discuta tanto os aspectos de indução eletrostática por contato (atrito) quanto por indução. Discuta também a tabela triboelétrica ao lado, e os efeitos de cargas eletrostáticas acumuladas nos materiais e em equipamentos elétricos. Materiais Pele humana seca Couro Pele de coelho Vidro Cabelo humano Fibra sintética Lã Chumbo Pele de gato Seda Alumínio Papel Algodão Aço Madeira Âmbar Borracha dura Níquel e cobre Latão e prata Ouro e platina Poliéster Filme de PVC Poliuretano Polietileno (fita adesiva) Polipropileno Vinil (PVC) Silicone Teflon + - Eletricidade – Eletrostática Eletricidade – Eletrostática AULA 09: ELETRICIDADE – ELETROSTÁTICA Atividade – Descobrindo a Eletrostática Esta é uma atividade muito simples, que permite discutir os dois processos básicos de eletrização. Utilize balões de festa (bexigas) e uma ou duas peças de lã. Os alunos devem atritar as bexigas por alguns segundos nas peças de lã e testar o que acontece ao tocar diferentes materiais: o próprio corpo, a parede, pedaços de papel. Discuta tanto os aspectos de indução eletrostática por contato (atrito) quanto por indução. Discuta também a tabela triboelétrica ao lado, e os efeitos de cargas eletrostáticas acumuladas nos materiais e em equipamentos elétricos. Materiais Pele humana seca Couro Pele de coelho Vidro Cabelo humano Fibra sintética Lã Chumbo Pele de gato Seda Alumínio Papel Algodão Aço Madeira Âmbar Borracha dura Níquel e cobre Latão e prata Ouro e platina Poliéster Filme de PVC Poliuretano Polietileno (fita adesiva) Polipropileno Vinil (PVC) Silicone Teflon + - Materiais Pele humana seca Couro Pele de coelho Vidro Cabelo humano Fibra sintética Lã Chumbo Pele de gato Seda Alumínio Papel Algodão Aço Madeira Âmbar Borracha dura Níquel e cobre Latão e prata Ouro e platina Poliéster Filme de PVC Poliuretano Polietileno (fita adesiva) Polipropileno Vinil (PVC) Silicone Teflon + -
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