Fundamentos da Eletroestática: Instrumentos Ópticos e Cargas Elétricas, Resumos de Física para Ensino Médio

Baixe Fundamentos da Eletroestática: Instrumentos Ópticos e Cargas Elétricas e outras Resumos em PDF para Física para Ensino Médio, somente na Docsity! COLÉGIO MARIA JOSÉ CEMAJ ELAINE TAVARES COPQUE INSTRUMENTOS ÓPTICOS SALVADOR/BA 2023 ELAINE TAVARES COPQUE INSTRUMENTOS ÓPTICOS Trabalho de Física apresentado ao Colégio Maria José - Cemaj, como parte dos requisitos para obtenção de nota Orientador: Prof.Marcia Cardoso SALVADOR/BA 2023 RESUMO ELAINE TAVARES COPQUE, INSTRUMENTOS ÓPTICOS. 2023. Trabalho de Física – Colégio Maria José - Cemaj, Salvador,2023. A utilização de instrumentos ópticos tem sido fundamental ao longo da história da ciência e da tecnologia, desempenhando um papel crucial em diversas áreas, desde a astronomia até a medicina. Estes dispositivos, que exploram os princípios da óptica, permitem-nos estender nossos sentidos e obter informações detalhadas sobre o mundo ao nosso redor, muitas vezes revelando aspectos invisíveis a olho nu.Este trabalho visa proporcionar uma visão abrangente sobre a importância dos instrumentos ópticos, seus princípios de funcionamento e suas aplicações em diversas áreas, destacando seu impacto contínuo na ciência e na sociedade. 6 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO......................................................................................................................7 1 CAPÍTULO: CONCEITOS BÁSICOS...............................................................................7 1.2 Carga Elétrica................................................................................................................7 1.3 Lei da Conservação da Carga....................................................................................8 1.4 Lei de Coulomb....................................................................................................9 1.4.1 Força de atração ou repulsão.................................................................................9 2 CAPÍTULO: CAMPOS ELÉTRICOS..............................................................................10 2.1 INTENSIDADE DO CAMPO ELÉTRICO................................................................................10 2.2 LINHAS DE CAMPO ELÉTRICO.........................................................................................11 3 CAPÍTULO: POTENCIAL ELÉTRICO..........................................................................12 3.1 FÓRMULA POTENCIAL ELÉTRICO......................................................................................12 3.2 DIFERENÇA DE POTENCIAL ELÉTRICO..............................................................................12 3.3 LEI DE OHM.....................................................................................................................12 4 CAPÍTULO: GERADORES ELETROSTÁTICOS.........................................................14 4.1 EXEMPLO 1: GERADORES DE VAN DE GRAAFF.....................................................14 4.2 EXEMPLO 2: GERADORES ELETROSTÁTICOS POR ATRITO.................................14 5 CAPÍTULO: CAPACITORES...........................................................................................15 6 CAPÍTULO : ELETRIZAÇÃO........................................................................................16 6.1 ELETRIZAÇÃO POR ATRITO................................................................................................16 6.2 ELETRIZAÇÃO POR CONTATO............................................................................................16 6.3 ELETRIZAÇÃO POR INDUÇÃO.............................................................................................16 7 CAPÍTULO: APLICAÇÕES PRÁTICAS DA ELETROSTÁTICA..............................17 7.1 ELETRIZAÇÃO DE MATERIAIS.............................................................................................17 7.2 DISPOSITIVOS ELETROSTÁTICOS........................................................................................17 7.3 INDÚSTRIA........................................................................................................................18 7.4 MEDICINA.........................................................................................................................18 7.5 PRESERVAÇÃO DO MEIO AMBIENTE..................................................................................18 REFERÊNCIAS......................................................................................................................19 CONCLUSÃO – ELETROESTÁTICA...............................................................................20 7 1 INTRODUÇÃO Instrumentos Ópticos são dispositivos capazes de processar a luz de forma a melhorar a formação de imagens,ampliando e detalhando-as .A maior parte dos instrumentos ópticos ,como lunetas ,telescópio e microscópios,funcionam como aplicações diretas dos princípios da óptica geométrica. Neste trabalho, iremos explorar os conceitos fundamentais dos instrumentos ópticos, para uma melhor compreensão do tema. 1 CAPÍTULO: OLHO HUMANO O olho humano saudável é um instrumento óptico capaz de projetar imagens diretamente sobre a retina ,onde se localiza o nervo óptico,fornecendo ao nosso cérebro o estímulo luminoso necessário para a formação de imagens.Ele funciona de maneira similar a uma câmera escura:os raios de luz refletidos pelos objetos ao nosso redor ou provenientes de fontes primárias,como o sol ou iluminação artificial, incidem sobre a córnea sobre o cristalino sofrendo múltiplas refrações,cruzando se e formando uma imagem real e investida no fundo dos nossos olhos.O cérebro fica encarregado de interpretar o estímulo percebido pelo nervo óptico e inverter essa imagem. O olho é capaz de controlar a quantidade de luz captada por meio da abertura ou fechamento da pupila é capaz de mudar sua curvatura para focalizar objetos próximos ou distantes. Quando perdemos essa capacidade ,a visão fica comprometida em virtude da perda de elasticidade do cristalino,uma das características da presbiopia ou vista cansada. Quando não é capaz de fazer com que uma imagem seja formada corretamente sobre a retina ,dizemos que ela apresenta algum tipo de erro de refração 10 A direção da força elétrica depende dos tipos de cargas envolvidas. Cargas de sinais opostos (uma positiva e uma negativa) se atraem, enquanto cargas do mesmo sinal (ambas positivas ou ambas negativas) se repelem. 2 CAPÍTULO: CAMPOS ELÉTRICOS Um campo elétrico é uma região do espaço onde uma carga elétrica experimenta uma força elétrica devido à presença de outra carga.A ideia central por trás dos campos elétricos é que uma carga elétrica cria um campo ao seu redor, e qualquer outra carga colocada nesse campo sentirá uma força elétrica devido à presença desse campo. Essa força é diretamente proporcional à magnitude da carga e à intensidade do campo elétrico. A unidade de medida do campo elétrico no Sistema Internacional (SI) é o Newton por Coulomb (N/C). Isso significa que um campo elétrico de 1 N/C exerce uma força de 1 Newton em uma carga de 1 Coulomb. É representado pelo vetor campo elétrico E. 2.1 Intensidade do Campo Elétrico A intensidade do campo elétrico é dada por uma fórmula E = k * (Q / r^2) Onde: E é a intensidade do campo elétrico k é a constante eletrostática (k ≈ 9 x 10^9 N m^2 / C^2) Q é a carga elétrica responsável pelo campo r é a distância entre a carga elétrica e o ponto onde se deseja calcular o campo elétrico . 11 2.2 Linhas de Campo Elétrico As linhas de campo elétrico são usadas para visualizar a direção e a intensidade do campo em torno de uma carga elétrica. Elas apontam na direção da força que uma carga positiva experimentaria naquele ponto e são mais densas onde o campo é mais intenso. As linhas de campo elétrico também fornecem informações sobre a direção e o sentido do campo em diferentes pontos. 12 3 CAPÍTULO: POTENCIAL ELÉTRICO O potencial elétrico é uma medida da energia potencial por unidade de carga em um ponto do campo elétrico.Ele é uma medida da "intensidade" do campo elétrico em um ponto específico. 3.1 Fórmula Potencial Elétrico A fórmula para o potencial elétrico em um ponto no campo elétrico devido a uma carga elétrica é dada pela fórmula: Onde: V é o potencial elétrico no ponto; medida em volt(V) Q é uma carga de teste; medida em coulomb (C) U é uma energia potencial elétrica;medida em joule (J) 3.2 Diferença de Potencial Elétrico A diferença de potencial elétrico entre dois pontos é uma medida da energia que uma carga ganharia ou perderia ao se mover entre esses pontos em um campo elétrico. Ela é comumente referida como tensão e é medida em volts (V). A diferença de potencial elétrico é importante em circuitos elétricos, onde a corrente elétrica flui devido a diferenças de potencial V= q ÷ U 15 usados comumente como fontes de energia elétrica em grande escala, como os geradores eletromagnéticos em usinas de energia. 5 CAPÍTULO: CAPACITORES Capacitores são dispositivos eletrônicos passivos amplamente utilizados em circuitos elétricos e eletrônicos para armazenar e liberar energia elétrica. Eles são projetados especificamente para armazenar carga elétrica em forma de campos elétricos, e sua capacidade de armazenamento é medida em farads (F). Os capacitores são um componente fundamental em muitas aplicações, desde fontes de alimentação de eletrônicos até sistemas de temporização em circuitos digitai 16 6 CAPÍTULO : ELETRIZAÇÃO Conhecida também com eletrificação é um processo fundamental na eletrostática em que objetos ou corpos adquirem uma carga elétrica líquida devido à transferência de elétrons entre eles. A eletrização é um fenômeno que ocorre quando há interações entre objetos que têm cargas elétricas opostas ou diferentes, resultando em uma redistribuição de elétrons e, consequentemente, em uma diferença de potencial elétrico entre eles. 6.1 Eletrização por Atrito Esse método ocorre quando dois objetos feitos de materiais diferentes entram em contato físico e, devido ao atrito entre eles, elétrons são transferidos de um objeto para o outro. Um objeto ganha elétrons (carregado negativamente) enquanto o outro perde elétrons (carregado positivamente). Um exemplo disso é quando você esfrega um balão em seu cabelo e o balão se torna carregado negativamente, atraindo objetos leves de carga positiva. 6.2 Eletrização por Contato Neste método, um objeto carregado é colocado em contato direto com um objeto neutro. Os elétrons fluem de um objeto para o outro até que ambos atinjam um equilíbrio de cargas elétricas. Isso resulta em dois objetos com cargas iguais, seja ambas positivas ou ambas negativas. 6.3 Eletrização por Indução 17 Um objeto carregado é colocado próximo a um objeto neutro, sem que haja contato físico entre eles. O campo elétrico do objeto carregado influencia os elétrons no objeto neutro, fazendo com que se desloquem temporariamente. Quando o objeto neutro é desconectado do objeto carregado, ele mantém uma carga temporária que pode ser oposta à carga do objeto carregado. . 7 CAPÍTULO: APLICAÇÕES PRÁTICAS DA ELETROSTÁTICA Expandindo um pouco mais sobre as aplicações práticas da eletrostática em algumas áreas da ciência e tecnologia.Essas aplicações ilustram como a Eletrostática desempenha um papel vital em diversas áreas da ciência, tecnologia, medicina e na busca pela preservação do meio ambiente, destacando sua relevância em nossa sociedade moderna. 7.1 Eletrização de Materiais A Eletrostática desempenha um papel importante na eletrização de materiais,um processo essencial em várias tecnologias.A impressão eletrostática é utilizada em fotocopiadoras e impressoras a laser para transferência de tinta ou tenor para o papel,A Eletrização é crucial em tecnologias modernas como a produção de fibras sintéticas e tecidos,onde a eletricidade estática é usada para separar eletrostaticamente fibras de polímero. 7.2 Dispositivos Eletrostáticos Na indústria e na pesquisa, dispositivos eletrostáticos são ultilizados para diversas finidades. EXEMPLOS DE DISPOSITIVOS: Precipitador Eletrostático,usado para remover partículas sólidas suspensas em gases de exaustão,contribuindo para a redução da poluição atmosférica em usinas de energia e indústrias.