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ITA:17/0507 (PE/SF/AC//CN) DIFERENÇA DE POTENCIAL ELÉTRICO Frente: 04 Aula: 09 Fale conosco www.portalimpacto.com.br PROFº: RENNAN 01. PILHA de VOLTA Quando Alessandro Giuseppe Volta (1745 – 1827) era criança, causou preocupação à família, pois não aprendeu a falar antes dos quatro anos de idade. Esse atraso, porem, não o impediria de, já aos 14 anos, decidir ser físico. Nessa carreira, ele se interessaria enormemente pelos fenômenos elétricos. Em 1774, quando professor de Física na Escola Superior, na cidade de Como, criou um aparelho chamado Eletróforo, constituído por duas placas metálicas, sendo uma coberta com ebonite (um material isolante) e a outra munida de um cabo isolante. Atritando-se a primeira placa, ela adquiria eletricidade estática negativa e polarizava a segunda. Era possível, então, descarregar a carga negativa desta ultima, fazendo acumularem-se nela apenas as positivas. Com a repetição desse processo, conseguia-se acumular, nessa placa, grande quantidade de carga elétrica. O funcionamento desse aparelho é à base dos condensadores elétricos até hoje usados. Tal invento deixou Volta famoso, levando-o a se tornar professor da Universidade de Pávia e, anos depois, a ser eleito membro da Royal Society, de Londres. Luigi Galvani, seu amigo, havia descoberto que os músculos das pernas de rãs já mortas se contraíam ao receber descargas elétricas. O mais estranho é que esse fenômeno se repetia mesmo quando os músculos eram simplesmente postos em contato com dois metais diferentes. Ninguém sabia dizer, nesse caso, de onde provinha o estimulo elétrico: se dos metais ou dos próprios músculos. Galvani preferiu acreditar na segunda hipótese. Em 1794, Volta fez experimentos que demonstravam ser possível obter uma corrente elétrica simplesmente a partir de dois metais em contato, sem a participação de tecidos musculares. Quatro anos mais tarde, conseguiu construir o primeiro dispositivo capaz de produzir uma corrente elétrica estável e continua: a bateria elétrica, constituída por diversos recipientes contendo uma solução salina. Os conteúdos eram interligados em serie por arcos feitos de dois metais (cobre e estanho ou então cobre e zinco, um em cada extremidade do arco). Mais tarde, criou um dispositivo mais compacto, empilhando alternadamente discos de cobre e de zinco intercalados com papel ou tecido de algodão embebido em solução acida (ácido sulfúrico). Essa criação ficou conhecida como Pilha de Volta ou Pilha Voltaica. No século XIX, quando decidiu-se definir uma unidade para medir a diferença de potencial elétrico (DDP), criou-se para ela o nome Volt, em consideração aos trabalhos de Alessandro Volta. 02. DDP (U) A diferença de potencial, ddp, também chamada de Voltagem ou Tensão, é uma das grandezas mais importantes da eletricidade. È utilizada para explicar o movimento das cargas elétricas. A diferença de potencial entre os pontos A e B é indicada por: 03. RELAÇÃO entre DDP e CAMPO ELETRICO Considere o campo elétrico uniforme entre duas placas paralelas eletrizadas com cargas iguais e de sinais contrários, separadas pela distância d. Nota: Para aumentar a DDP, Alessandro Volta empilhou vários elementos, cada um deles constituído por uma placa de zinco e uma cobre, separadas por um pano de algodão embebido em acido sulfúrico. Unidade: Volt (V) Q d 1 d 2 A B V A - V B = U U AB = E.d + -

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  • ITA:17/0507(PE/SF/AC//CN)

    DIFERENA DE POTENCIAL ELTRICO

    Frente: 04 Aula: 09

    Fale conosco www.portalimpacto.com.br

    PROF: RENNAN

    01. PILHA de VOLTA Quando Alessandro Giuseppe Volta (1745 1827) era criana, causou preocupao famlia, pois no aprendeu a falar antes dos quatro anos de idade. Esse atraso, porem, no o impediria de, j aos 14 anos, decidir ser fsico. Nessa carreira, ele se interessaria enormemente pelos fenmenos eltricos. Em 1774, quando j professor de Fsica na Escola Superior, na cidade de Como, criou um aparelho chamado Eletrforo, constitudo por duas placas metlicas, sendo uma coberta com ebonite (um material isolante) e a outra munida de um cabo isolante. Atritando-se a primeira placa, ela adquiria eletricidade esttica negativa e polarizava a segunda. Era possvel, ento, descarregar a carga negativa desta ultima, fazendo acumularem-se nela apenas as positivas. Com a repetio desse processo, conseguia-se acumular, nessa placa, grande quantidade de carga eltrica. O funcionamento desse aparelho base dos condensadores eltricos at hoje usados. Tal invento deixou Volta famoso, levando-o a se tornar professor da Universidade de Pvia e, anos depois, a ser eleito membro da Royal Society, de Londres. Luigi Galvani, seu amigo, havia descoberto que os msculos das pernas de rs j mortas se contraam ao receber descargas eltricas. O mais estranho que esse fenmeno se repetia mesmo quando os msculos eram simplesmente postos em contato com dois metais diferentes. Ningum sabia dizer, nesse caso, de onde provinha o estimulo eltrico: se dos metais ou dos prprios msculos. Galvani preferiu acreditar na segunda hiptese.

    Em 1794, Volta fez experimentos que demonstravam ser possvel

    obter uma

    corrente eltrica

    simplesmente a partir de dois metais em contato, sem a participao de tecidos musculares. Quatro anos mais tarde, conseguiu construir o primeiro dispositivo capaz de produzir uma corrente eltrica estvel e continua: a bateria eltrica, constituda por diversos recipientes contendo uma soluo salina. Os contedos eram interligados em serie por arcos feitos de dois metais

    (cobre e estanho ou ento cobre e zinco, um em cada extremidade do arco). Mais tarde, criou um dispositivo mais compacto, empilhando alternadamente discos de cobre e de zinco intercalados com papel ou tecido de algodo embebido em soluo acida (cido sulfrico). Essa criao ficou conhecida como Pilha de Volta ou Pilha Voltaica. No sculo XIX, quando decidiu-se definir uma unidade para medir a diferena de potencial eltrico (DDP), criou-se para ela o nome Volt, em considerao aos trabalhos de Alessandro Volta. 02. DDP (U)

    A diferena de potencial, ddp, tambm chamada de Voltagem ou Tenso, uma das grandezas mais importantes da eletricidade. utilizada para explicar o movimento das cargas eltricas. A diferena de potencial entre os pontos A e B indicada por:

    03. RELAO entre DDP e CAMPO ELETRICO

    Considere o campo eltrico uniforme entre duas placas paralelas eletrizadas com cargas iguais e de sinais contrrios, separadas pela distncia d.

    Nota:

    Para aumentar a DDP, Alessandro Volta empilhou vrios elementos, cada um deles constitudo por uma placa de zinco e uma cobre, separadas por um pano de algodo embebido em acido sulfrico.

    Unidade: Volt (V)

    Q

    d1

    d2

    A

    B

    VA - VB = U

    UAB = E.d

    +

    -

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    P

    v

    E L

    d

    Esta expresso permite calcular a DDP entre dois pontos de campo eltrico uniforme, e muito importante no estudo dos fenmenos eltricos.

    EXERCICIOS 01. Os pontos A e B mostrados na figura deste problema esto situados entre duas grandes placas paralelas, eletrizadas com cargas de mesmo valor e de sinais contrrios. Sabendo-se que os potenciais de A e B valem (ambos em relao a um mesmo nvel) VA = 500V e VB = 100V e que a distancia de A at B de 2,0 cm, conclumos que as intensidades do campo eltrico em A e B valem, respectivamente: a) 500V/m e 100V/m b) 500V/m e 250V/m c) 800V/m e 800V/m d) 20000V/m e 20000V/m e) 25000V/m e 5000V/m 02. (UFPA 2001) A preservao da qualidade do ar requer o controle da emisso de poluentes pelas industrias. Um mecanismo simples para reduo de partculas slidas lanadas na atmosfera em processos industriais o filtro eletrosttico acoplado aos sistemas de exausto. O funcionamento deste dispositivo pode ser entendido considerando um par de placas planas e paralelas, eletrizadas com carga opostas, como indicado na figura abaixo. As partculas slidas, em geral eletrizadas so defletidas pelo campo eletrosttico e se acumulam nas paredes do filtro. Suponha que a velocidade de ascenso da partcula P indicada igual a 0,5 m/s e que sua carga eltrica positiva. Utilizando os dados abaixo, calcule a diferena de potencial eltrico mnimo entre as placas U, para que o filtro retenha esta partcula. Despreze os efeitos da atrao gravitacional e considere que o campo eltrico E, uniforme na regio entre as placas. Dados: Massa da partcula = 3,2. 10-9 Kg Carga da partcula = 3,2. 10-19 C L = 2,00 m d = 0,10 m

    03. (Ciaba Pa) Nos navios que transportam combustvel (petrleo, leo, gasolina), os marinheiros precisam usar sapato cuja sola seja de material condutor de eletricidade. O uso de sapato com sola de borracha a bordo de navio-tanque pode ser extremamente perigoso, tanto que, no passado, exploses causaram a destruio de muitos desses navios.

    By Rennan

    Ao movimentar-se pelo navio com sapato de sola de borracha, cargas eltricas vo acumulando-se no corpo do marinheiro enquanto ele trabalha. Ao tocar no navio, uma pequena fasca pode ser produzida quando a carga acumulada sai de seu corpo. Essa fasca pode inflamar os vapores do combustvel que o navio esta transportando e causar uma enorme exploso. Usando sapato com sola de material condutor, a carga no se acumula no corpo do marinheiro, fluindo atravs dele e no produzindo assim nenhuma fasca. Considerando a quantidade de carga eltrica que passa pelo brao do marinheiro 10-8 Coulomb e sua resistncia eltrica media 250000 ohms, ento: (Dado: K = 9. 109 N.m2/ C2) a) Qual a diferena de potencial produzida no momento da descarga eltrica? b) Qual a corrente eltrica que passa pelo marinheiro, em mA?

    04. Uma partcula com carga de 10-8 C encontra-se em equilbrio entre duas placas eletrizadas, conforme indica a figura. Sabendo que a DDP entre as placas 200V e a acelerao da gravidade 10 m/s, determine a massa da partcula. a) 2. 10-6 Kg b) 3. 10-6 Kg c) 4. 10-6 Kg d) 5. 10-6 Kg e) 6. 10-6 Kg

    Unidade: Volt por metro (V/m)

    A B

    +

    +

    +

    +

    -

    -

    -

    -

    50cm 50cm

    10,0 m

    + + + + +

    - - - - -