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EletricidadeO início

Eletricidade

• Século VI a.C.• Grécia Antiga• Tales de Mileto

Pele de Animal

Ou Tecido

ATRITO

Âmbar

Quando?Onde?Quem?

Elektron = Âmbar

Eletricidade

Raios são Fenômenos Elétricos

Cristo

600 a.C. 1600Inglaterra

Ano 0

Tales deMileto

WillianGilbert

1750EUA

BenjaminFrankling

Cargas elétricas positivas e negativas+ -

Eletricidade pode ser transferida entre corpos.

Hoje

Invenção do Pára-Raios

Eletricidade

Estudo de Cargas Elétricas em Movimento

Estudo de Cargas Elétricasem Repouso

Estuda o efeito produzido pela movimentação das

cargas elétricas.

Eletrostática Eletrodinâmica Eletromagnetismo

ELETRICIDADE

Eletrostática

Choque ao sair do carro.

Já reparou nesses detalhes?

Formação dos raios.

Carro de Corrida ao abastecer

Explosão em postos de Gasolina

Você já ouviu falar em Eletricidade estática?

PENSE NISSO!

Eletrostática

ÁtomoNeutro

Eletrosfera

Alguns materiais possuem facilidade para trocar elétrons com os átomos vizinhos, e outros não.

Elétrons – Carga Negativa

Prótons – Carga Positiva

Nêutrons – Compõem a massa da matéria

Um átomo NEUTRO é aquele que possui a mesma quantidade

de elétrons e prótons.

Eletrostática

ÁtomosEletrizados

Carregado PositivamenteMais prótons do que elétrons

Carregado NegativamenteMais elétrons do que prótons

A falta ou excesso de elétrons deixa o corpo carregado.

Quanto mais átomos desequilibrados, maior a carga do corpo.

A unidade de medida de Carga Elétrica é o

Coulomb [C]

Eletrostática

Corpos carregados com cargas de sinal igual, SE REPELEM.

Positivo

Negativo

Corpos carregados com cargas de sinais opostos , SE ATRAEM.

Positivo

Negativo

Positivo Negativo

• PINTURA ELETROSTÁTICA A PÓ • Revestimento em pó nas versões epóxi, poliéster e

híbrido. O pó adere perfeitamente às peças mesmo em pontos de difícil acesso, como cavidades, reentrâncias e etc.

• Após a aplicação, quando a peça é submetida ao aquecimento, as partículas de pó aderidas se fundem formando uma película plástica uniforme, com espessuras que variam de 40 a 100 microns. Essa película não amolece mesmo quando submetida a reaquecimento. O tempo de cura varia de 10 a 30 minutos, a temperatura entre 150°C a 200°C.

Fotocopiadoras

Um cilindro foto-sensível polarizado positivamente é carregado com a imagem refletida do original através de espelhos, dessa forma a região iluminada

(espaços vazios da imagem) perde a carga elestrostática.O toner (tinta em pó) carregado negativamente é atraído pelo cilindro, que gira

contra o papel imprimindo a imagem.Por último, o papel é aquecido para que haja a fixação da tinta.

Eletrostática

Carga Elementar [e]

e = 1,6.10-19 C

É a mínima carga possível em um corpo qualquer.

Carga ElétricaPropriedade física dos prótons e elétrons.

A carga total [Q] em um corpo é dada pela quantidade de elétronsque faltam (ou sobram) multiplicado pelo valor da carga elementar:

Onde:Q = Carga Total do Corpo considerado;n = Número de elétronse = Carga elementar = 1,6.10-19C

Q = n x e

Se faltam elétrons, Q positivoSe sobram elétrons, Q negativo

Eletrostática

1. Considere uma esfera de borracha que perde 4000 elétrons após um processo defricção. Qual é a carga elétrica acumulada neste corpo?

Aplicando-se a fórmula anterior:

Q=n.e Q= 4000 x 1,6.10-19C Q = + 6,4.10-16C

Exemplos

2. Qual a carga armazenada por uma esfera de nylon, inicialmente neutra, que adquiriu 10.625.000 elétrons de um outro corpo carregado?

É positivo porque perdeu elétrons

Como o corpo recebeu elétrons, então a carga é negativa.

Q= - n.e Q= - 10.625.000 x 1,6.10-19C Q = - 1,7.10-12C

Q= - 1,7pC

É negativo porque ganhou elétrons

Exercícios

• Resolva os exercícios da página 5 da sua apostila.

Eletrostática

Barra de Vidro atritada em lã: Atritando a ponta do bastão.

Condutores e Isolantes

Por outro lado, se atritarmos um bastão de ferro, as cargas acumuladas na ponta desse bastão percorrerão facilmente o corpo, e serão conduzidos a qualquer outro corpo que estiver em contato, por exemplo, a mão que segura o bastão.

Aproximando-se papel (por exemplo) da ponta do bastão, ocorrerá atração.Porém, se aproximarmos o papel do meio do bastão, nada ocorre.

Se segurarmos o bastão de metal por um barbante, por exemplo, haverá eletrização.

Somente a ponta do bastão ficou eletrizada.

Eletrostática

Definições:

Condutor: Material cujos átomos possuem facilidade de trocar elétrons com os átomos vizinhos.


Podemos comparar aUm tubo cheio d’água

Isolante: Material cujos átomos possuem dificuldade de trocar elétrons com os átomos vizinhos.

Podemos comparar aUm tubo cheio de areia

= Dielétrico

Eletrostática

Lembre-se do exemplo do caminhão de gasolina:

A carcaça do caminhão é condutora, porém, toda a estrutura é isolada do solo através dos pneus de borracha.


Quando conecta-se a mangueira do caminhão ao tanque subterrâneo do posto, essa energia é transferida à terra,

gerando uma faísca.

Procedimento padrão: aterrar o caminhão antes de abrir o compartimento de carga para

descarregar a carga acumulada.

Enquanto o caminhão está em movimento, está em constante atrito com o ar, Acumulando energia estática.

Eletrostática

Agora o exemplo do Helicóptero:

Foto: [email protected]


Ao Abastecer:

Eletrostática

Agora temos conhecimentos suficientes para estudar a

Eletrodinâmica!

Eletrodinâmica

As 3 grandezas fundamentais são :

Dinâmica = Movimento

Quando temos 2 corpos carregados, um deles positivamente, e o outro negativamente, diz-se que existe uma diferença de potencial elétrico entre eles.

Os elétrons do corpo negativo “desejam” ocupar as lacunas do corpo positivo, neutralizando os dois corpos.

ddp = 0

Tensão Elétrica (ou ddp ou fem): é a força que impulsiona os elétrons de um corpo a outro.

Corrente Elétrica: é o fluxo ordenado dos elétrons em uma certa direção.

Resistência Elétrica: é a oposição à passagem dos elétrons.

Eletrodinâmica

Fontes de Alimentação:

Atenção ao descarte consciente

Tensão Elétrica, Diferença de Potencial (ddp) ou Força Eletromotriz (fem):força que impulsiona os elétrons de um corpo a outro.

Eletrostática

Resistência ElétricaCondutores Isolantes

Ferro Borracha

Alumínio Polímeros (plásticos)

Ouro Madeira

Cobre Nylon

Material Resistiviade (.m)

Condutores

Prata 1,58 10-8

Cobre 1,67 10-8

Alumínio 2,65 10-8

Tungstênio 5,6 10-8

Ferro 9,71 10-8

Semicondutores

Carbono (grafite) (3 - 60) 10-5

Germânio (1 - 500) 10-3

Silício 0,1 - 60

Isolantes

Vidro 109 - 1012

Borracha 1013 - 1015

A classificação de um material depende da sua Resistividade.

Resistividade é uma característica dos materiais que indica a facilidade do

material desprender elétrons da camada de valência dos átomos.

Quanto mais alta a resistividade, mais isolante é o material. Quanto menor a

resistividade, melhor condutor é o material.

Eletrostática

Resistência Elétrica

R = Resistênciaρ = Resistividadel = ComprimentoA = Área da secção transversal (m2)

l = Comprimento

A = Área da secção transversal

ρ = Resistividade do material

[Ω]

Depende das dimensões do corpo.

Eletrostática

Resistência Elétrica

R2 = Resistência na temperatura 2R1 = Resistência na temperatura 1α = Coeficiente de temperatura do materialT1 = Temperatura referênciaT2 = Nova Temperatura

[Ω]R2= R1.[1+ . (T2 – T1)]

Depende da temperatura do corpo.

Exercícios


Eletrodinâmica

Fonte de Tensão E

Unidades de Medida

Tensão (E) Volt (V)

Símbolo

+

-

Pilhas, baterias, carregadores,

Fontes de aparelhos, etc.

Corrente I

Corrente (I) Ampére (A)

Símbolo

Resistência R

Resistência (R) Ohm (Ω)

Símbolos

5A3V 220Ω

Resistores, Lâmpadas,Resistência de Chuveiro,

Motores, etc.

Voltímetro Amperímetro Ohmímetro

Medidor

V A Ω

Eletrodinâmica

Diferença de Potencial Tensão Elétrica (pilha)

Circuito Elétrico

É o arranjo que utiliza energia elétrica para realizar algum tipo de trabalho.

CorrenteElétrica

I

+

-

LâmpadaAcende

As três grandezas estão relacionadas pela LEI DE OHM

E

R Ix

I = E .

R

ResistênciaElétrica

R

A corrente é diretamenteProporcional à tensão

E inversamente proporcionalÀ resistência.

E

Exercícios


Eletrodinâmica

O Resistor

Eletrodinâmica

Resistores Variáveis

RAC + RCB = RAB

Eletrodinâmica

Código de Cores de Resistores

Cor 1ª faixa 2ª faixa 3ª faixa Multiplicador Tolerância

Preto 0 0 0 100

Marrom 1 1 1 101 ± 1%

Vermelho 2 2 2 102 ± 2%

Laranja 3 3 3 103 ± 3%

Amarelo 4 4 4 104 ± 4%

Verde 5 5 5 105

Azul 6 6 6 106

Violeta 7 7 7 107

Cinza 8 8 8 108

Branco 9 9 9 109

Dourado - - - 10-1 ± 5%

Prata - - - 10-2 ± 10%

Sem cor - - - - ± 20%

*

Valores Preferenciais de

Resistores

E-12 E-24 E-96

1010 100 178 316 562

11 102 182 324 576

1212 105 187 332 590

13 107 191 340 604

1515 110 196 348 619

16 113 200 357 634

1818 115 205 365 649

20 118 210 374 665

2222 121 215 383 681

24 124 221 392 698

2727 127 226 402 715

30 130 232 412 732

3333 133 237 422 750

36 137 243 432 768

3939 140 249 442 787

43 143 255 453 806

4747 147 261 464 825

51 150 267 475 845

5656 154 274 487 866

62 158 280 499 887

6868 162 287 511 909

75 165 294 523 931

8282 169 301 536 953

91 174 309 549 976

Eletrodinâmica

Eletrodinâmica

Potência Elétrica

Relaciona trabalho com o tempo

P = E . Iwatts W

P = R . I2P = R . I . I

P = E2

RP = E . E R

60W

100W

E= 110V

I = 545,45mA

I = 909,09mA

E= 220V

I = 272,73mA

I = 454,55mA

E

R Ix

Exercícios


Eletrodinâmica

Associação de Resistores

1. Associação em Série 2. Associação em Paralelo

REQ = R1 + R2 + R3 + ... + Rn

Exercícios

• Resolva o exercício 1 da página 20 da sua apostila.

Eletrodinâmica


+

-R = 120ΩE = 12V

12VQueda de Tensão

A

V+

-

I = 100mA

Eletrodinâmica


+

-

R1 = 120ΩE = 12V

6VQueda de Tensão

A

V+

-

I = 50mA

R2 = 120Ω

V

+

-

6VQueda de Tensão

ER1 = R1 x I1

ER1= 120Ω x 50mA

ER1 = 6V

ER2 = R2 x I2

ER2= 120Ω x 50mA

ER2 = 6V

Eletrodinâmica


+

-R = 120ΩE = 12V

12VQueda de Tensão

A

V+

-

I = 100mA

Eletrodinâmica


+

-R1

120Ω

E = 12V

VR1 = 12V

I = 200mA

R2

120Ω

I 1=

100

mA

I 2=

100

mA

VR2 = 12V

Exercícios

• Resolva o exercício 2 da página 20 da sua apostila.

Eletrodinâmica

Leis de Kirchhoff

Lei das Malhas (ou Lei das Tensões)

“A somatória algébrica das tensões ao longo de uma malha é Nula.”

Entende-se por malha, um circuito fechado, incluindo vários componentes elétricos, como resistores e fontes de tensão.

ΣV = 0

+

-EFonte = 12V E1= 5V

+

-

E2= ?

+

-

Sentido da Malha

EFonte + (- ER1) + (- ER2) = 0EFonte – ER1 – ER2 = 012V – 6V – 6V = 0

0 = 0 OK!Regra: A seta que coincide com o sentido da Malha, é Positiva;A seta contrária ao sentido da Malha, é Negativa.

Exercícios

• Refaça os exercícios anteriores da sua apostila (a, b e c), calculando as quedas de tensão em cada componente.

Eletrodinâmica

Outro Exemplo

Calcule o Valor da tensão entre os pontos P e Q.

1º passo: adotar sentido da malha (M1)

2º passo: adotar sentido das quedas de tensão

Componentes passivos, sentido de negativo para positivo.

EletrodinâmicaCalcule o Valor da tensão entre os pontos P e Q.

1º passo: adotar sentido da malha (M1)

2º passo: adotar sentido das quedas de tensão

3º passo: adotar ponto de referência

4º passo: realizar a soma algébrica das tensões de toda a malha considerando o sentido adotado

5º passo: resolver a equação, descobrir valor da corrente (I) e determinar o valor da tensão entre os pontos P e Q.

-E3 – VR3 + E2 + VR2 – E1 – VR1 = 0

-3V – R3.I3 + 18V + R2.I2 – 5V – R1.I1 = 0

I1 = I2 = I3 = I

-3V – 2Ω.I + 18V + 1Ω.I – 5V – 2 Ω.I = 0

10V – 2Ω.I + 1Ω.I – 2 Ω.I = 0

10V – 3Ω.I = 0

I = 10V / 3Ω

I = 3,33A

VPQ = - E3 – VR3 + E2

VPQ = - 3V – (2Ω.3,33A) + 18VVPQ = -3V - 6,66V + 18VVPQ = 8,34V

-3V – R3.I3 + 18V + R2.I2 – 5V – R1.I1 = 0-3V – 2Ω. 3,33A + 18V + 1Ω.3,33A – 5V – 2 Ω.3,33A = 0

-3V - 6,66V + 18V + 3,33V – 5V - 6,66V = 0-9,66V + 21,33V - 11,66 = 0

Eletrodinâmica

Exemplo Prático

Calcule o Valor da tensão da fonte.

Eletrodinâmica

Leis de Kirchhoff

Lei dos Nós (ou Lei das Correntes)

“A somatória das correntes que entram em um nó é igual a somatória das correntes que saem desse mesmo nó.

Entende-se por nó, o ponto de encontro de três ou mais ramos de um circuito, tendo cada ramo um ou mais componentes elétricos.

ΣI entram = ΣI saem

Exercícios

• Resolva os exercícios da sua apostila.

30V

R1 R2

IT

I1

I2 = IT . R1

R1 + R2

I2

eletricidade o início. eletricidade século vi a.c. grécia antiga tales de mileto pele de animal...

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