Apostilas de eletronica e eletricidade diversas, Manuais, Projetos, Pesquisas de Física

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Organiz.: Profº Carlos Wesley da Mota Bastos

Organiz.: Profº Carlos Wesley da Mota Bastos

OBJETIVOS:

Conhecer o histórico da eletricidade e todos os avanços

obtidos ao longo do tempo;

Reconhecer uma carga elétrica e os processos de

eletrização de corpos;

Classificar os materiais elétricos em isolantes,

semicondutores e condutores;

Conceituar campo elétrico, potencial eletrostático e

diferença de potencial (ddp);

Aplicar a Lei de Coulomb e suas consequências.

Conhecer o histórico da

eletricidade

e todos os avanços obtidos ao

longo do tempo.

1.1 Introdução à Eletricidade

Histórico

• (^) 640-548 a.C. filósofo e matemático Tales de Mileto (640-

548 a.C.), realiza uma simples experiência com uma

resina chamada de “âmbar”.

• (^) Passados mais de 2.000 anos, um físico e médico da

família real inglesa Dr. William Gilbert (1544-1603) por

volta de 1.600, retoma a experiência de Tales de Mileto

com a utilização de imãs, o comportamento da bússola

magnética e tudo relacionado ao Magnetismo. Foi

justamente Dr. Gilbert quem usou os termos

eletricidade e eletrização

• (^) Em 1660 , o prefeito de uma cidade alemã de

Magdeburgo Otto von Guericke (1602-1686) inventou

uma máquina capaz de eletrizar corpos, chamando-a de

“maquina eletrostática”, com isto chegou à seguinte

comprovação científica: a eletricidade pode passar de

um corpo (objeto) para outro.

1.1 Introdução à Eletricidade

Histórico

• Em 1729, o cientista inglês Stephen Gray (1666-1736) fez

com que a eletricidade percorresse por um condutor (fio)

de 290m de comprimento.

• Em 1744, dentro da Universidade de Leyden na Holanda,

aprimorando a experiência de von Guericke, foi criada a

“Garrafa de Leyden”, com comportamento semelhante

de um Capacitor, ou seja, tinha a propriedade de

acumular certa quantidade de eletricidade por um

determinado tempo.

• (^) Em 1750, o cientista norte americano Benjamin Franklin

(1706-1790), baseado nas experiências da “máquina

eletrostática” associada com a da “Garrafa de Leyden”

comprovou que as faíscas oriundas dos raios de uma

tempestade assemelhavam-se às faíscas da máquina de

Guericke e era uma forma de eletricidade. Sua

constatação se deu quando fez uma pipa ou papagaio

com papel de seda e a empinou antes de uma

tempestade, e com a ajuda de um fio a prendeu junto a

Garrafa de Leyden, e com o surgimento dos raios, o

cientista verificou que a Garrafa de Leyden ficou

carregada. Diante desta comprovação, Franklin acabou

inventando o para-raios, ou seja, a primeira aplicação

prática da eletricidade.

Conhecer o histórico da

eletricidade

e todos os avanços obtidos ao

longo do tempo.

1.1 Introdução à Eletricidade

Histórico

• (^) Mais tarde outro professor de Física da Itália, chamado

Alessandro Volta (1754-1827), observou a eletricidade a

partir de uma origem química, ao associar dois metais

diferentes em contato com uma solução ácida. A partir

desta experiência, Volta construiu a primeira pilha

elétrica (bateria), sendo a primeira fonte geradora de

eletricidade de forma contínua. Ainda com esta

experiência, surge o conceito de corrente elétrica, ou

seja, a eletricidade em movimento, que comumente

chamaremos mais tarde de Eletrodinâmica.Eletrodinâmica.

• (^) De forma similar a Alessandro Volta provando a

eletricidade a partir de origem química, outro cientista

inglês chamado Davy Humpry (1778-1829) demonstrou

o contrário, ou seja, que a partir da Eletricidade pode-se

dar origem a uma reação química. Este método passou a

ser conhecido como “Eletrólise”.

Conhecer o histórico da

eletricidade

e todos os avanços obtidos ao

longo do tempo.

1.1 Introdução à Eletricidade

Histórico

• A partir daí, a Eletricidade se despontou de tal forma que

começou a melhorar as condições de vida das pessoas e

das indústrias em geral. Houve a descoberta do

EletromagnetismoEletromagnetismo^ através^ de^ mais^ três^ cientistas:^ um

dinamarquês chamado Hans Christian Oersted (1777-1851)

descobriu que a corrente elétrica é capaz de produzir um

campo magnético, um francês chamado André Marie

Ampère (1775-1836) provou que um condutor (ou um fio)

quando é percorrido por uma corrente elétrica inserido

num campo magnético possui um determinado

comportamento ou movimento, um inglês chamado

Michael Faraday (1791-1867) constatou uma experiência

reversa a de Oersted, ou seja, o campo magnético é capaz

de produzir uma corrente elétrica.

Conhecer o histórico da

eletricidade

e todos os avanços obtidos ao

longo do tempo.

1.1 Introdução à Eletricidade

Histórico

Divisão da eletricidade, que basicamente ocorre em três

partes:

Eletrostática: Parte da eletricidade que estuda as cargas

elétricas em repouso, ou seja, estáticas ou em equilíbrio.

Eletrodinâmica: Parte da eletricidade que estuda as cargas

elétricas em movimento, ou seja, dinâmica.

Eletromagnetismo: Parte da eletricidade que estuda a

associação entre os fenômenos elétricos e magnéticos.

Conhecer o histórico da

eletricidade

e todos os avanços obtidos ao

longo do tempo.

1.1 Introdução à Eletricidade

Átomo

Conceitualmente a matéria é tudo aquilo que tem massa e

ocupa espaço.

Fazendo uma análise minuciosa e microscópica da matéria

descobriu-se que a mesma é constituída de uma partícula

minúscula que chamamos de átomo, que em grego significa

indivisível. Em 1897, um físico inglês chamado Joseph John

Tomson (1856-1940) também conhecido como J.J. Tomson

descobriu que um metal aquecido é capaz de soltar

partículas (com massa desprezível) com propriedades

elétricas, o qual chamou de elétrons. Em condições

normais este metal, bem como, outros corpos não

apresentava propriedades elétricas, os cientistas chegaram

a conclusão de que além dos elétrons deveria existir no

átomo, outra partícula de carga contrária, a qual chamou

de prótons. Ficou convencionado que os elétrons eram

providos de carga elétrica negativa e os prótons providos

de carga elétrica positiva. Daí, o átomo seria uma partícula

neutra e equilibrada

Estrutura da Matéria.

Em 1930, acresceu-se a este modelo atômico, uma nova

partícula desprovida de carga elétrica, chamada de

nêutrons.

1.1 Introdução à Eletricidade

Átomo

Estrutura da Matéria.

Por fim, chamamos de moléculas a menor

partícula dos compostos que ainda não perderam

a suas características originais.

Visando melhorar a compreensão sobre estes

conceitos, ficou claro para você que a matéria é

constituída por pequenas partículas que

chamamos de átomos. Esta matéria pode ser

classificada de várias maneiras, dentre elas, por

dois tipos: os elementos e os compostos.

1.2 Energia

Energia

Grandeza que caracteriza um sistema físico.

Mantém o seu valor independente das transformações que ocorrem

nesse sistema.

Expressa a capacidade de modificar o estado de outros sistemas com

os quais interage.

1.2 Primeiro Contato com a Eletricidade

Elemento motivador a ser utilizado em vários módulos: a lanterna.

Mesmo que você nunca tenha estudado ou

trabalhado com eletricidade, ...

... observe o circuito da lanterna e preencha a ...

 Ficha de

Exercícios 1.

 Ficha de

Exercícios 1.

Símbolo



Unidade de Medida

joule [J]

Atrito Contato Indução

 Ficha de

Exercícios 1.

A eletrização de um corpo neutro pode ser obtida:

Eletrização dos Corpos

Retirando elétrons de seus átomos 

Inserindo elétrons em seus átomos 

Q n. q

em que:

(carga de um elétron)

n positivo = número de elétrons inseridos

n negativo = número de elétrons retirados

q 1 , 6 x 10 C

 19

 

Processos de Eletrização

Carga de um corpo:

2.1 Campo Elétrico

Criado por cargas elétricas.

Representado por linhas de campo

Símbolo

E

Unidade de

Medida

newton/coulomb [N/

C]

Grandeza

Vetorial

Campo Elétrico

Campo

Elétrico

Carga positiva Carga

Negativa

 

2

d

K. Q

E 

em que:

K=9x

9 N.m

2 /C

2 (no

vácuo e no ar)

Q = módulo da carga

elétrica em [C]

d = distância em [m]

Cargas de sinais

contrários:

Conseqüência: Força de

Atração

Cargas de mesmos sinais:

Conseqüência: Força de

Repulsão

Campo Elétrico Uniforme

 Ficha de

Exercícios 2.

Carga imersa num campo elétrico fica

sujeita a uma força.

Força  Movimento

Portanto:

Onde há campo elétrico, há potencial

para realização de trabalho.

2.3 Potencial Elétrico

Símbolo

V

Unidade de

Medida

volt [V]

em que:

K=9x

9 N.m

2 /C

2 (no vácuo e no ar)

Q = valor absoluto da carga elétrica em [C]

d = distância em [m]

Carga positiva  potencial positivo.

Carga negativa  potencial negativo.

 Ficha de

Exercícios 2.

Potencial

Depende da carga Q geradora do

campo elétrico.

d

K. Q

V 

Superfícies

Equipotenciais

Diferença de Potencial - ddp

Tem-se:

Campo elétrico E criado por uma carga Q

positiva.

Elétron (-q) colocado no ponto A:

Movimento do elétron em direção ao

ponto B.

3.1 Tensão Elétrica

Potenciais: VA < VB

Conclusão: Carga negativa move-se do potencial menor

para o maior.

Tensão Elétrica (E, V

ou U)

Nome dado à diferença

de potencial elétrico:

E = VB - VA

Carga +q colocada no ponto B:

Movimento da carga em direção

ao ponto A.

Conclusão: Carga positiva move-se do potencial maior

para o menor.

A corrente de água existe

por causa da diferença de

potencial gravitacional

entre as caixas d’água.

Símbol

o

E, V ou

U

Unidade de

Medida

volt [V]

A diferença de potencial

(ddp) é necessária para

que haja condução de

eletricidade.

Analogia com a Hidráulica