Unidade 09 Eletromagnetismo parte1 - Fundamentos da Física (Unitalo)

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UNIDADE 09 
 Nesta Unidade vamos estudar sobre Eletromagnetismo. 
9. ELETROMAGNETISMO 
Eletromagnetismo é a área da física que estuda unificadamente os 
fenômenos da eletricidade e do magnetismo. Esta teoria baseia-se no 
conceito de campo eletromagnético, a interação conjunta entre os 
campos elétrico e magnético. Tal interação é regida pelas quatro equações de 
Maxwell. 
O campo magnético é resultado do movimento de cargas elétricas, ou 
seja, é resultado de corrente elétrica. O campo magnético pode resultar em 
uma força eletromagnética quando associada a ímãs. 
A variação do fluxo magnético resulta em um campo elétrico (fenômeno 
conhecido por indução eletromagnética, mecanismo utilizado em geradores 
elétricos, motores e transformadores de tensão). Semelhantemente, a variação 
de um campo elétrico gera um campo magnético. Devido a essa 
interdependência entre campo elétrico e campo magnético, faz sentido falar em 
uma única entidade chamada campo eletromagnético. 
A teoria eletromagnética é essencial para o funcionamento 
de eletrodomésticos como computadores, receptores de televisão, aparelhos 
de rádio e lâmpadas. Além disso, é responsável por fenômenos naturais como 
o relâmpago, as auroras polares e o arco-íris. Cosmologicamente, a força 
eletromagnética permite a coesão de átomos e moléculas que compõem 
a matéria do Universo, permitindo, por consequência, a complexidade advinda 
da química e, no planeta Terra, da biologia. 
 
 Campo elétrico 
 
 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Eletricidade
https://pt.wikipedia.org/wiki/Magnetismo
https://pt.wikipedia.org/wiki/Campo_eletromagn%C3%A9tico
https://pt.wikipedia.org/wiki/Campo_el%C3%A9trico
https://pt.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9tico
https://pt.wikipedia.org/wiki/Equa%C3%A7%C3%B5es_de_Maxwell
https://pt.wikipedia.org/wiki/Equa%C3%A7%C3%B5es_de_Maxwell
https://pt.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9tico
https://pt.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9trica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_el%C3%A9trica
https://pt.wikipedia.org/wiki/For%C3%A7a_eletromagn%C3%A9tica
https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%8Dm%C3%A3
https://pt.wikipedia.org/wiki/Fluxo_magn%C3%A9tico
https://pt.wikipedia.org/wiki/Campo_el%C3%A9trico
https://pt.wikipedia.org/wiki/Indu%C3%A7%C3%A3o_eletromagn%C3%A9tica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Gerador
https://pt.wikipedia.org/wiki/Gerador
https://pt.wikipedia.org/wiki/Motor
https://pt.wikipedia.org/wiki/Campo_eletromagn%C3%A9tico
https://pt.wikipedia.org/wiki/Eletrodom%C3%A9stico
https://pt.wikipedia.org/wiki/Computador
https://pt.wikipedia.org/wiki/Antenas_direcionais
https://pt.wikipedia.org/wiki/Televis%C3%A3o
https://pt.wikipedia.org/wiki/Radiodifus%C3%A3o
https://pt.wikipedia.org/wiki/Radiodifus%C3%A3o
https://pt.wikipedia.org/wiki/L%C3%A2mpada
https://pt.wikipedia.org/wiki/Fen%C3%B4meno_natural
https://pt.wikipedia.org/wiki/Rel%C3%A2mpago
https://pt.wikipedia.org/wiki/Aurora_polar
https://pt.wikipedia.org/wiki/Arco-%C3%ADris
https://pt.wikipedia.org/wiki/Cosmologia
https://pt.wikipedia.org/wiki/For%C3%A7a_eletromagn%C3%A9tica
https://pt.wikipedia.org/wiki/For%C3%A7a_eletromagn%C3%A9tica
https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomo
https://pt.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9cula
https://pt.wikipedia.org/wiki/Mat%C3%A9ria
https://pt.wikipedia.org/wiki/Universo
https://pt.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Terra
https://pt.wikipedia.org/wiki/Biologia
Desde a Grécia Antiga, fenômenos magnéticos e elétricos são 
conhecidos. Tales de Mileto descobriu que se um pedaço de âmbar fosse 
friccionado e depois aproximado de pedaços de palha, esses pedaços seriam 
atraídos pelo âmbar. Os filósofos gregos também observaram a existência de 
ímãs naturais, como certas pedras que atraíam objetos de ferro quando 
próximos a elas. 
Mas foi somente no início do século XVII que se começaram a formular 
explicações científicas destes fenômenos.[6] Durante estes dois 
séculos, XVII e XVIII, célebres cientistas como William Gilbert, Otto von 
Guericke, Stephen Gray, Benjamin Franklin e Alessandro Volta, entre outros, 
dedicaram-se a investigar estes dois fenômenos separadamente e chegaram a 
conclusões coerentes com seus experimentos. 
No início do século XIX, Hans Christian Ørsted obteve evidência empírica 
da relação entre os fenômenos magnéticos e elétricos. A partir daí, os trabalhos 
de físicos como André-Marie Ampère, William Sturgeon, Joseph Henry, Georg 
Simon Ohm, Michael Faraday foram unificados por James Clerk 
Maxwell em 1861 por meio de equações que descreviam ambos os fenômenos 
como um só: o fenômeno eletromagnético.[6] Esta unificação foi uma das grandes 
descobertas da física no século XIX. 
As chamadas equações de Maxwell demonstravam que os campos 
elétricos e magnéticos eram manifestações de um só campo eletromagnético. 
Além disso, descreviam a natureza ondulatória da luz, mostrando-a como 
uma onda eletromagnética. 
Com uma teoria única e consistente, que descrevia os dois fenômenos 
anteriormente julgados distintos, os físicos puderam realizar vários experimentos 
prodigiosos e inventos úteis, como a lâmpada elétrica (Thomas Alva Edison) ou 
o gerador de corrente alternada (Nikola Tesla). O êxito preditivo da teoria de 
Maxwell e a busca de uma interpretação coerente das suas implicações foi o que 
levou Albert Einstein a formular sua teoria da relatividade, que se apoiava em 
alguns resultados prévios de Hendrik Antoon Lorentz e Henri Poincaré. 
Na primeira metade do século XX, com o advento da mecânica quântica, 
o eletromagnetismo teve sua formulação refinada, com o objetivo de adquirir 
coerência com a nova teoria. Isto se conseguiu na década de 1940, quando se 
completou a teoria quântica eletromagnética, mais conhecida 
como eletrodinâmica quântica. 
 
 
 
 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Gr%C3%A9cia_Antiga
https://pt.wikipedia.org/wiki/Tales_de_Mileto
https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%82mbar
https://pt.wikipedia.org/wiki/Palha
https://pt.wikipedia.org/wiki/Filosofia_da_Gr%C3%A9cia_Antiga
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ferro
https://pt.wikipedia.org/wiki/S%C3%A9culo_XVII
https://pt.wikipedia.org/wiki/Eletromagnetismo#cite_note-historia-6
https://pt.wikipedia.org/wiki/S%C3%A9culo_XVII
https://pt.wikipedia.org/wiki/S%C3%A9culo_XVIII
https://pt.wikipedia.org/wiki/William_Gilbert
https://pt.wikipedia.org/wiki/Otto_von_Guericke
https://pt.wikipedia.org/wiki/Otto_von_Guericke
https://pt.wikipedia.org/wiki/Stephen_Gray
https://pt.wikipedia.org/wiki/Benjamin_Franklin
https://pt.wikipedia.org/wiki/Alessandro_Volta
https://pt.wikipedia.org/wiki/S%C3%A9culo_XIX
https://pt.wikipedia.org/wiki/Hans_Christian_%C3%98rsted
https://pt.wikipedia.org/wiki/Andr%C3%A9-Marie_Amp%C3%A8re
https://pt.wikipedia.org/wiki/William_Sturgeon
https://pt.wikipedia.org/wiki/Joseph_Henry
https://pt.wikipedia.org/wiki/Georg_Simon_Ohm
https://pt.wikipedia.org/wiki/Georg_Simon_Ohm
https://pt.wikipedia.org/wiki/Michael_Faraday
https://pt.wikipedia.org/wiki/James_Clerk_Maxwell
https://pt.wikipedia.org/wiki/James_Clerk_Maxwell
https://pt.wikipedia.org/wiki/1861
https://pt.wikipedia.org/wiki/Equa%C3%A7%C3%A3o
https://pt.wikipedia.org/wiki/Eletromagnetismo#cite_note-historia-6
https://pt.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsica
https://pt.wikipedia.org/wiki/S%C3%A9culo_XIX
https://pt.wikipedia.org/wiki/Equa%C3%A7%C3%B5es_de_Maxwell
https://pt.wikipedia.org/wiki/Onda
https://pt.wikipedia.org/wiki/Luz
https://pt.wikipedia.org/wiki/Onda_eletromagn%C3%A9tica
https://pt.wikipedia.org/wiki/L%C3%A2mpada_el%C3%A9trica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Thomas_Alva_Edison
https://pt.wikipedia.org/wiki/Gerador_el%C3%A9trico
https://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_alternada
https://pt.wikipedia.org/wiki/Nikola_Tesla
https://pt.wikipedia.org/wiki/Albert_Einstein
https://pt.wikipedia.org/wiki/Teoria_da_relatividade
https://pt.wikipedia.org/wiki/Hendrik_Antoon_Lorentz
https://pt.wikipedia.org/wiki/Henri_Poincar%C3%A9
https://pt.wikipedia.org/wiki/S%C3%A9culo_XXhttps://pt.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A2nica_qu%C3%A2ntica
https://pt.wikipedia.org/wiki/D%C3%A9cada_de_1940
https://pt.wikipedia.org/wiki/Eletrodin%C3%A2mica_qu%C3%A2ntica
Cargas Elétricas 
Toda a matéria que conhecemos é formada por moléculas. Esta, por sua 
vez, é formada de átomos, que são compostos por três tipos de partículas 
elementares: prótons, nêutrons e elétrons. 
Os átomos são formados por um núcleo, onde ficam os prótons e 
nêutrons e uma eletrosfera, onde os elétrons permanecem, em órbita. 
Podemos representar um átomo, embora fora de escala, por: 
 
 
Eletrização 
A única modificação que um átomo pode sofrer sem que haja reações de 
alta liberação e/ou absorção de energia é a perda ou ganho de elétrons. 
Por isso, um corpo é chamado neutro se ele tiver número igual de prótons 
e de elétrons, fazendo com que a carga elétrica sobre o corpo seja nula. 
Processos de eletrização 
Considera-se um corpo eletrizado quando este tiver número diferente de 
prótons e elétrons, ou seja, quando não estiver neutro. 
O processo de retirar ou acrescentar elétrons a um corpo neutro para que 
este passe a estar eletrizado denomina-se eletrização. Alguns dos processos 
de eletrização mais comuns são os seguintes: 
 
• Eletrização por atrito 
• Eletrização por contato 
• Eletrização por indução eletrostática 
 
Campo Elétrico 
É o campo estabelecido em todos os pontos do espaço sob a influência 
de uma carga geradora de intensidade Q, de forma que qualquer carga de 
prova de intensidade q fica sujeita a uma força de interação (atração ou 
repulsão) exercida por Q. 
 
Já uma carga de prova, para os fins que nos interessam, é definida como 
um corpo pontual de carga elétrica conhecida, utilizado para detectar a existência 
de um campo elétrico, também possibilitando o cálculo de sua intensidade. 
 
 
 
 
 
POTENCIAL ELÉTRICO 
Potencial elétrico é a capacidade que um corpo energizado tem de 
realizar trabalho, ou seja, atrair ou repelir outras cargas elétricas. Com 
relação a um campo elétrico, interessa-nos a capacidade de realizar trabalho, 
associada ao campo em si, independentemente do valor da carga q colocada 
num ponto desse campo. Para medir essa capacidade, utiliza-se a grandeza 
potencial elétrico. 
Para obter o potencial elétrico de um ponto, coloca-se nele uma carga 
de prova q e mede-se a energia potencial adquirida por ela. Essa energia 
potencial é proporcional ao valor de q. Portanto, o quociente entre a energia 
potencial e a carga é constante. Esse quociente chama-se potencial elétrico do 
ponto. 
A unidade no SI é V (volt). 
 
CORRENTE ELÉTRICA 
Corrente elétrica é o fluxo ordenado de partículas portadoras de carga 
elétrica ou o deslocamento de cargas dentro de um condutor, quando existe uma 
diferença de potencial elétrico entre as extremidades. Tal deslocamento procura 
restabelecer o equilíbrio desfeito pela ação de um campo elétrico ou outros 
meios (reações químicas, atrito, luz, etc.). 
Microscopicamente, as cargas livres estão em movimento aleatório devido 
à agitação térmica. Apesar desse movimento desordenado, ao estabelecermos 
um campo elétrico na região das cargas, verifica-se um movimento ordenado 
que se apresenta superposto ao primeiro. Esse movimento recebe o nome 
de movimento de deriva das cargas livres. 
Raios são exemplos de corrente elétrica, bem como o vento solar, porém 
a mais conhecida, provavelmente, é a do fluxo e elétrons ou eletrões através de 
um condutor elétrico, geralmente metálico. Segundo o Sistema Internacional 
(SI), é medida em (I) amperes. 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Trabalho_(f%C3%ADsica)
https://pt.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9trica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Campo_el%C3%A9trico
https://pt.wikipedia.org/wiki/Energia_potencial
https://pt.wikipedia.org/wiki/Divis%C3%A3o
https://pt.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidades
https://pt.wikipedia.org/wiki/Volt
https://pt.wikipedia.org/wiki/Fluxo
https://pt.wikipedia.org/wiki/Portadores_de_carga
https://pt.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9trica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9trica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Abatimento
https://pt.wikipedia.org/wiki/Rel%C3%A2mpago
https://pt.wikipedia.org/wiki/Vento_solar
https://pt.wikipedia.org/wiki/El%C3%A9trons
https://pt.wikipedia.org/wiki/Eletr%C3%B5es
https://pt.wikipedia.org/wiki/Condutor_el%C3%A9trico
https://pt.wikipedia.org/wiki/Metal
RESISTÊNCIA ELÉTRICA 
 
Resistência elétrica é a capacidade de um corpo qualquer se opor à 
passagem de corrente elétrica mesmo quando existe uma diferença de 
potencial aplicada. Seu cálculo é dado pela Primeira Lei de Ohm, e, segundo 
o Sistema Internacional de Unidades (SI), é medida em ohms. 
Quando uma corrente elétrica é estabelecida em um condutor metálico, 
um número muito elevado de elétrons livres passa a se deslocar nesse condutor. 
Nesse movimento, os elétrons colidem entre si e também contra os átomos que 
constituem o metal. Portanto, os elétrons encontram uma certa dificuldade para 
se deslocar, isto é, existe uma resistência à passagem da corrente no condutor. 
Os fatores que influenciam na resistência de um dado condutor são: 
• A resistência de um condutor é tanto maior quanto maior for 
seu comprimento. 
• A resistência de um condutor é tanto maior quanto menor for a área de 
sua seção transversal, isto é, quanto mais fino for o condutor. 
• A resistência de um condutor depende da resistividade do material de que 
ele é feito. A resistividade, por sua vez, depende da temperatura na qual o 
condutor se encontra. 
 Resistência de chuveiro 
 
 
 
 
 
 
 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_el%C3%A9trica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Diferen%C3%A7a_de_potencial
https://pt.wikipedia.org/wiki/Diferen%C3%A7a_de_potencial
https://pt.wikipedia.org/wiki/Lei_de_Ohm
https://pt.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidades
https://pt.wikipedia.org/wiki/Ohms
https://pt.wikipedia.org/wiki/Condutor_el%C3%A9trico
https://pt.wikipedia.org/wiki/Metal
https://pt.wikipedia.org/wiki/El%C3%A9tron
https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81tomo
https://pt.wikipedia.org/wiki/Corrente_el%C3%A9trica
https://pt.wikipedia.org/wiki/Comprimento
https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81rea
https://pt.wikipedia.org/wiki/Se%C3%A7%C3%A3o_transversal_(geometria)
https://pt.wikipedia.org/wiki/Resistividade
https://pt.wikipedia.org/wiki/Temperatura
POTÊNCIA ELÉTRICA 
 
A potência elétrica é uma grandeza física que mede a quantidade 
de trabalho realizado em determinado período de tempo, ou seja, é a taxa 
de variação da energia, de forma análoga à potência mecânica. Um forno 
elétrico industrial, por exemplo, tem uma potência maior do que um ferro elétrico 
doméstico, pois tem uma capacidade de produzir uma quantidade de calor maior 
num mesmo intervalo de tempo. 
A unidade de medida de potência no SI é o (W) Watt. 
 
 Wattímetro – instrumento usado para medir potência elétrica 
 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Trabalho_(f%C3%ADsica)
https://pt.wikipedia.org/wiki/Derivada
https://pt.wikipedia.org/wiki/Derivada
https://pt.wikipedia.org/wiki/Energia
https://pt.wikipedia.org/wiki/Sistema_Internacional_de_Unidades
https://pt.wikipedia.org/wiki/Watt