ITA:17/0507(PE/SF/AC//CN)

DIFERENA DE POTENCIAL ELTRICO

Frente: 04 Aula: 09

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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

+ + + + +

- - - - -