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Eletricidade Engenharia Civil 01/03/2015 18:46 1 FACULDADE PITÁGORAS UBERLÂNDIA ENGENHARIAS - ELETRICIDADE Ementa Eletrostática • Carga Elétrica • Processos de Eletrização • Lei de Coulomb • Força Elétrica • Campo Elétrico • Potencial Elétrico 01/03/2015 18:46 2 Eletromagnetismo • Imã • Lei de Faraday • Lei de Lenz • Força magnética • Campo magnético • Transformador Eletrodinâmica • Tensão • Corrente elétrica • Resistência • Efeito Joule • Lei de Ohm • Equipamentos de bancada • Leis de Kirchhoff • Análise de circuitos FACULDADE PITÁGORAS UBERLÂNDIA ENGENHARIAS - ELETRICIDADE 01/03/2015 18:46 3 FACULDADE PITÁGORAS UBERLÂNDIA ENGENHARIAS - ELETRICIDADE Bibliografia WALKER, Jearl; HALLIDAY, David; RESNICK, Robert. Fundamentos de física: volume 3: eletromagnetismo. LTC, 2009. TIPLER, Paul A. Física: volume 2. LTC, 2000. GUSSOW, Milton. Eletricidade Básica. 2ª Edição. 2001. 01/03/2015 18:46 4 FACULDADE PITÁGORAS UBERLÂNDIA ENGENHARIAS - ELETRICIDADE CALENDÁRIO DE ATIVIDADES Atividade Pontuação Data Primeira Avaliação 7 pontos 24/04 Primeira Lista de Exercícios 1,5 pontos 17/04 Relatório Primeiro Laboratório 1,5 pontos 17/04 Segunda Avaliação 7 pontos 26/06 Segunda Lista de Exercícios 1,5 pontos 19/06 Relatório Segundo Laboratório 1,5 pontos 19/06 Calendário de Atividades Eletricidade Eletrostática: Aula 1 01/03/2015 18:46 5 FACULDADE PITÁGORAS UBERLÂNDIA ENGENHARIAS - ELETRICIDADE 01/03/2015 18:46 6 FACULDADE PITÁGORAS UBERLÂNDIA ENGENHARIAS - ELETRICIDADE Átomos Toda matéria é constituída por átomos. Estrutura atômica • Prótons (carga positiva) • Nêutrons • Elétrons (carga negativa) Átomo no estado natural: • Número de prótons é igual ao número de elétrons. • Equilíbrio elétrico Átomos Número atômico (Z) • É o número de prótons de um átomo. Número de massa (A) • Número de prótons e nêutrons existentes no núcleo de um átomo Massa atômica • Massa cuja unidade representa 1/12 da massa de um átomo de Carbono-12. Representação: Exemplos: 01/03/2015 18:46 7 FACULDADE PITÁGORAS UBERLÂNDIA ENGENHARIAS - ELETRICIDADE 01/03/2015 18:46 9 FACULDADE PITÁGORAS UBERLÂNDIA ENGENHARIAS - ELETRICIDADE Átomos Núcleo atômico • Os nêutrons e os prótons compõem o núcleo atômico e os elétrons se localizam na eletrosfera. • Os prótons e os nêutrons possuem massa 2000 vezes maior que os elétrons. 01/03/2015 18:46 10 FACULDADE PITÁGORAS UBERLÂNDIA ENGENHARIAS - ELETRICIDADE Átomos Eletrosfera • A eletrosfera é formada por camadas ou orbitas • A última camada da eletrosfera é denominada camada de valência 01/03/2015 18:46 11 FACULDADE PITÁGORAS UBERLÂNDIA ENGENHARIAS - ELETRICIDADE Distribuição dos elétrons na eletrosfera Cada camada ou órbita de um átomo pode conter no máximo um determinado número de elétrons 01/03/2015 18:46 12 FACULDADE PITÁGORAS UBERLÂNDIA ENGENHARIAS - ELETRICIDADE Distribuição dos elétrons na eletrosfera 01/03/2015 18:46 13 FACULDADE PITÁGORAS UBERLÂNDIA ENGENHARIAS - ELETRICIDADE Eletrosfera Deslocamento de elétrons Quando aplicada energia externa, os elétrons presentes nas últimas camadas a absorvem e assumem um estado de excitação. Quando excitados, os elétrons se deslocam para camadas mais externas. Quando não existem camadas mais externas para se deslocarem, os elétrons se desprendem da eletrosfera. • Dão origem aos “elétrons livres”. 01/03/2015 18:46 14 FACULDADE PITÁGORAS UBERLÂNDIA ENGENHARIAS - ELETRICIDADE Eletrosfera Deslocamento de elétrons 01/03/2015 18:46 15 FACULDADE PITÁGORAS UBERLÂNDIA ENGENHARIAS - ELETRICIDADE Eletrosfera Deslocamento de elétrons 01/03/2015 18:46 16 FACULDADE PITÁGORAS UBERLÂNDIA ENGENHARIAS - ELETRICIDADE Eletrosfera Átomo inerte ou estável • Apresenta 8 elétrons na camada de valência • Com exceção dos elétrons que apresentam apenas uma camada (máximo 2 elétrons) Ligação Iônica Ligação Covalente 01/03/2015 18:46 17 FACULDADE PITÁGORAS UBERLÂNDIA ENGENHARIAS - ELETRICIDADE Materiais condutores e isolantes CONDUTORES Materiais que apresentam maior facilidade em perder elétrons Apresentam uma maior concentração de elétrons livres Exemplos: • Cobre, ouro, prata, alumínio ISOLANTES Materiais que apresentam menor facilidade em perder elétrons Apresentam uma menor concentração de elétrons livres Exemplos: • Borracha, vidro, cerâmica 01/03/2015 18:46 18 FACULDADE PITÁGORAS UBERLÂNDIA ENGENHARIAS - ELETRICIDADE Ionização dos corpos Como certos átomos são capazes de ceder elétrons e outros são capazes de receber, é possível produzir uma transferência de elétrons de um corpo à outro. Quando isso ocorre, um corpo apresentará excesso de prótons e o outro apresentará excesso de elétrons. Esse processo é denominado: Ionização dos corpos 01/03/2015 18:46 19 FACULDADE PITÁGORAS UBERLÂNDIA ENGENHARIAS - ELETRICIDADE Conservação da carga Após o processo de ionização, a soma da carga elétrica dos dois corpos permanece constante Lei da Conservação da Carga Elétrica É o principio em física que estipula que a carga elétrica não pode ser criada ou destruída. 01/03/2015 18:46 20 FACULDADE PITÁGORAS UBERLÂNDIA ENGENHARIAS - ELETRICIDADE Quantização da carga A carga elétrica em um corpo é dada pelo número de prótons ou número de elétrons em excesso A quantidade de carga elétrica de um corpo é dada por: 𝑄 = ± 𝑛 ∙ 𝑒 onde: 𝑄 é a quantidade de carga elétrica de um corpo 𝑛 é o número de prótons ou elétrons em excesso 𝑒 é a Carga Elementar Unidade SI é em Coulombs (C) Carga Elementar • Carga, em Coulombs, de um elétron ou um próton: 𝑒− = −1,6 ∙ 10 −19𝐶 ou 𝑒+ = +1,6 ∙ 10 −19𝐶 01/03/2015 18:46 21 FACULDADE PITÁGORAS UBERLÂNDIA ENGENHARIAS - ELETRICIDADE Exemplos Sabendo que um átomo no seu estado natural apresenta: 𝑛º𝑝𝑟ó𝑡𝑜𝑛𝑠 = 𝑛º𝑒𝑙é𝑡𝑟𝑜𝑛𝑠 • Qual é a carga elétrica desse átomo? Um certo corpo apresenta uma carga de +50𝑛𝐶. • Quantos elétrons foram transferidos (perdidos) para produzir esta carga, isto é, quantos prótons existem a mais que elétrons nesse corpo? 01/03/2015 18:46 22 FACULDADE PITÁGORAS UBERLÂNDIA ENGENHARIAS - ELETRICIDADE Exercício Um certo corpo apresenta uma carga inicial de +30µC. Após um processo de eletrização, esse corpo passou apresentar uma carga de -10µC. Quantos elétrons foram transferidos para esse corpo? 01/03/2015 18:46 23 FACULDADE PITÁGORAS UBERLÂNDIA ENGENHARIAS - ELETRICIDADE “Cargas iguais se repelem e cargas opostas se atraem”. Lei das cargas elétricas 01/03/2015 18:46 24 FACULDADE PITÁGORAS UBERLÂNDIA ENGENHARIAS - ELETRICIDADE Lei das cargas elétricas O que está acontecendo na situação ao lado? 01/03/2015 18:46 25 FACULDADE PITÁGORAS UBERLÂNDIA ENGENHARIAS - ELETRICIDADE Eletrização Processo capaz de provocar a ionização dos corpos • Surgimento de cargas devida a diferença entre o número de prótons e elétrons em um corpo. Tipos de eletrização: • Eletrização por atrito • Eletrização por contato • Eletrização por indução 01/03/2015 18:46 26 FACULDADE PITÁGORAS UBERLÂNDIA ENGENHARIAS - ELETRICIDADE Eletrização Eletrização por atrito Dois corpos de matérias diferentes. Um dos corpos perde elétrons e o outro os recebe. Surgimento de cargas opostas. 01/03/2015 18:46 27 FACULDADE PITÁGORAS UBERLÂNDIA ENGENHARIAS - ELETRICIDADE Eletrização Eletrizaçãopor atrito 01/03/2015 18:46 28 FACULDADE PITÁGORAS UBERLÂNDIA ENGENHARIAS - ELETRICIDADE Eletrização Eletrização por contato Troca de cargas devido o contato. Procuram se equilibrar. Surgimento de cargas com sinais iguais. 01/03/2015 18:46 29 FACULDADE PITÁGORAS UBERLÂNDIA ENGENHARIAS - ELETRICIDADE Eletrização Eletrização por contato 01/03/2015 18:46 30 FACULDADE PITÁGORAS UBERLÂNDIA ENGENHARIAS - ELETRICIDADE Eletrização Eletrização por indução Aproximação de um corpo carregado (indutor) de um corpo neutro (induzido). A formação de cargas depende do aterramento do corpo induzido. 01/03/2015 18:46 31 FACULDADE PITÁGORAS UBERLÂNDIA ENGENHARIAS - ELETRICIDADE Eletrização Eletrização por indução 01/03/2015 18:46 32 FACULDADE PITÁGORAS UBERLÂNDIA ENGENHARIAS - ELETRICIDADE Exercício Considere quatro corpos inicialmente neutros: A, B, C e D. O corpo A trata- se de um pedaço de seda, o corpo B é um bastão de vidro e os corpos C e D são compostos por um material desconhecido. Os corpos acima foram eletrizados da seguinte forma: 1. Os corpos A e B foram atritados; 2. O corpo B foi colocado em contato com o corpo C 3. O corpo C foi colocado próximo ao corpo D, que por sua vez foi aterrado. Qual a carga de cada um dos corpos no final do processo de eletrização?
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