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Física – Unidade 2
Ondas e Eletromagnetismo
2.2. Eletromagnetismo
2.2.1. Carga elétrica e campo elétrico
- Carga elétrica (Q) → A carga elétrica de um corpo é a soma das cargas de todas as partículas que o formam. → Corpo eletricamente neutro : tem igual número de protões e eletrões. → Corpo eletrizado : positivamente, Q > 0, se tiver mais protões que eletrões (com excesso de protões); negativamente, Q < 0, se tiver eletrões que protões (com excesso de eletrões). → A unidade SI é o coulomb ( C ). → Princípio da Conservação da Carga Elétrica : a carga elétrica (soma de todas as cargas) de um sistema isolado é constante, pois quando há transferência de eletrões de um corpo para outro, um deles perde-os e o outro ganha-os, mas a soma de todas as cargas dos dois corpos, através da fórmula, é a mesma. → Fórmula:
- Campo elétrico (𝐸⃗ ) → Campo que a carga elétrica, localizada no espaço, cria, de modo a interagir com outras cargas. É definida em cada ponto do espaço que esteja sob influência de carga elétrica. → Quando uma carga, Q, encontra, no espaço, uma partícula de carga, q, com o mesmo sinal, ela exercerá, sobre a carga q, uma força repulsiva (𝐹 (^) e). → A carga representada por Q cria um campo em seu redor e a carga representada por q sofre a ação desse campo. → Unidade SI: volt por metro (v m-^1 ) ou newton por coulomb (N/C). e = 1,602x10-^19
→ O campo elétrico produzido em redor de um ponto por uma carga, Q, seja ela positiva ou negativa, depende do valor da carga e da distância a que se encontra dela:
- A direção do campo elétrico é radial, ou seja, as linhas unem o ponto à carga. - O sentido do campo elétrico define-se através do sentido do vetor 𝐸⃗ : O vetor aponta para a carga se ela for positivamente eletrizada, Q > 0. Se a carga for negativamente eletrizada, Q < 0, o sentido do campo elétrico aponta para o sentido oposto da carga. → Linhas de campo elétrico As linhas do campo elétrico são linhas imaginárias que nos dão a noção da intensidade e da orientação do campo , pelo que, a intensidade do campo elétrico será tanto maior, quanto maior for a densidade das linhas de campo. Podem ser criadas por uma ou mais cargas elétricas: - Quando são produzidas por duas cargas simétricas , as linhas imaginárias partem das cargas positivas e apontam para as cargas negativas, havendo uma sobreposição dos campos: As linhas apontam para a carga negativa As linhas assumem diversas posições
2.2.2. Campo magnético
- Campo magnético (𝐵⃗ ) → Campo criado por ímanes e por correntes elétricas. → O campo magnético é visualmente ilustrado nestes objetos quando estes entram em contacto com determinados metais. → Nos ímanes define-se em cada ponto do espaço sob a influência de um ou mais ímanes. → Unidade SI: tesla ( T ) → Linhas de campo magnético
- São linhas imaginárias fechadas que nunca se cruzam. - O vetor 𝐵⃗ é sempre tangente às linhas de campo, indicando a direção de cada linha. - A intensidade do campo magnético, B, será tanto maior quanto maior for a densidade das linhas de campo.
- Nos ímanes: A direção das linhas de campo é determinada pelo vetor 𝐵⃗. O sentido das linhas de campo determina-se através do seu movimento: começa no polo Norte e aponta para o polo Sul, fora do íman, e, dentro do íman, partem do polo Sul e apontam para o polo Norte. Movimento das linhas de campo magnético entre polos opostos de um íman
- Em correntes elétricas: ✓ São circunferências centradas no fio e em planos perpendiculares a ele. ✓ O seu sentido é dado pela regra da mão direita: B ✓ Campo magnético criado por uma espira circular percorrida por uma corrente elétrica: ✓ Campo magnético criado por uma bobina percorrida por uma corrente elétrica:
→ Bobina: rolamento de fio condutor constituído por várias espiras. Através dela, consegue-se obter um aumento do fluxo do campo magnético. Pode-se calcular o fluxo de uma bobina através da multiplicação do número de espiras pelo fluxo de uma só espira:
- Indução eletromagnética Fenómeno em que ocorre corrente elétrica num circuito – corrente induzida (Ii) – num circuito fechado que delimita a superfície através da qual há um fluxo variável do campo magnético. Variação do fluxo do campo magnético através da mudança de orientação da espira
- Lei de Faraday → Quando é criada uma corrente elétrica induzida, estabelece-se uma diferença de potencial, que é chamada de força eletromotriz induzida (εi). Unidade SI: Volt (V). → A lei de Faraday diz que a força eletromotriz será tanto maior quanto maior for a variação do fluxo do camo elétrico por unidade de tempo. → A variação do fluxo magnético obtém-se através da variação: ✓ Do campo eletromagnético, 𝐵⃗ ; ✓ Da área do circuito; ✓ Do ângulo α entre o campo magnético, 𝐵⃗ , e o vetor normal, 𝑛⃗ , perpendicular à superfície delimitada pelo circuito.
Módulo da força eletromotriz: → Transformador: Instrumento capaz de aumentar ou reduzir a diferença de potencial elétrico, U. O seu funcionamento é baseado na indução eletromagnética. Quanto maior for o número de espiras de uma bobina, maior será a diferença de potencial nos seus terminais: Equação que relaciona a tensão no primário com o secundário: Np Ns Up Us Número de espiras do enrolamento primário Diferença de potencial elétrico nos terminais do primário Diferença de potencial elétrico nos terminais do secundário Número de espiras do enrolamento secundário
