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Prof. Nelson Luiz Reyes
Marques
ELETROMAGNETISMO
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL
INSTITUTO DE FÍSICA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENSINO DE FÍSICA
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ELETROSTÁTICA
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1 - Eletrostática: Os Primeiros Passos . . .
Átomo de Rutherford e Carga Elétrica
elétrons
prótons
nêutrons
Prótons: + e = 1,6 .10-19C
Elétrons: - e = 1,6 .10-19C
• A quantidade carga (e) é chamada
de Elementar
• Unidade no S.I.
• C (coulomb)
• microcoulomb = m C = 1.10-6 C
• milicoulomb = m C = 1.10-3 C
• nanocoulomb = n C = 1.10-9 C
{
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Corpo neutro e corpo eletrizado
Se um átomo perde elétrons de sua eletrosfera, o
número de prótons predominará e o átomo tornar-se-á
um íon positivo (cátion). Por outro lado, se ele receber
um ou mais elétrons na eletrosfera, tornar-se-á um íon
negativo (ânion).
Corpo eletricamente neutro
Número de = Número dep e
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Corpo neutro e corpo eletrizado
Corpo eletricamente negativo
Número de Número dep e
e
Corpo eletricamente positivo
Número de Número dep e
e
Dizemos que um corpo está eletrizado quando ele
apresenta excesso ou falta de elétrons.
* Eletrizado positivamente: perde elétrons.
* Eletrizado negativamente: ganha elétrons.
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A Carga Elétrica é quantizada
• A carga elétrica é quantizada, ou seja, qualquer
quantidade microscópica de carga será sempre um múltiplo
inteiro da carga elementar
É o caso da carga elétrica de um corpo. A quantidade de
carga elétrica total (q) é sempre um número inteiro (n) de
vezes o valor elementar (e)
n.eq
n = n° de elétrons em excesso ou falta
e = 1,6 . 10-19 C (carga elementar)
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PRINCÍPIOS DA ELETROSTÁTICA
a) Princípio da Atração e Repulsão: cargas de mesmo sinal
se repelem e de sinais opostos se atraem.
b) Princípio da Conservação das Cargas Elétricas: num
sistema eletricamente isolado, a soma algébrica das cargas
positivas e negativas é constante.
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Principio da Atração e da Repulsão
F F+ + d
F F+ - d
Força de Repulsão
Força de Atração
• Cargas de mesmo sinal se Repelem
• Cargas de sinal oposto se Atraem
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Processos de Eletrização
Eletrização por Atrito
Séri
e T
rib
oelé
tric
a
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Eletrização por Contato
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Eletrização por Indução
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FORÇAS DE AÇÃO A DISTÂNCIA Dois corpos podem interagir sem que entre eles
haja contato. Um corpo sofre a influência de
outro através de um agente transmissor dessas
forças, que chamamos de campo. Ex. peso,
força elétrica, força magnética.
Força de campo e força de contato
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Um dos princípio da eletrostática diz que: cargas
elétricas de sinais iguais se repelem, e cargas de sinais
opostos se atraem.
FORÇA ELÉTRICA – LEI DE CULOMB
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FORÇA ELÉTRICA – LEI DE CULOMB
COULOMB descobriu que a de interação elétrica
entre duas cargas puntiformes é diretamente
proporcional ao produto da quantidade de cargas, e
inversamente proporcional ao quadrado da distância
entre elas.
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Balança de torção de Coulomb
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COULOMB descobriu que o módulo da força de
interação elétrica entre duas cargas elétrica pontuais é
diretamente proporcional ao produto da quantidade de
cargas, e inversamente proporcional ao quadrado da
distância entre elas.
q.QF
F -F
2F -2F
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2d
1F
F -F
4F -4F
d = 2m
d = 1m
2d
q.Q.KF
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ELETRODINÂMICA
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Condutores e Isolantes Elétricos
• Condutores Elétricos: são materiais dentro dos quais
partículas portadoras de cargas podem se mover com certa
liberdade.
• Isolantes Elétricos: são materiais dentro dos quais
partículas portadoras de cargas tem muita dificuldade em se
mover.
• Condutores eletrônicos: portadores de cargas elétricas.
Ex.: os metais.
• Condutores iônicos: grupos de átomos carregados cátions
ou ânions (chamados de íons).
Ex.: Solução aquosas de ácido, sais.
• Condutores gasosos: gasosos portadores de cargas,
elétrons ou íons. Ex.:gases ionizados.
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Corrente Elétrica
Elétrons Livres: em movimento
desordenado (caótica)
• A pilha cede energia para os elétrons livres que
acumulam na forma de energia potencial e transforma
em energia cinética.
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CÁLCULO DA CORRENTE
ELÉTRICA
Coulomb/segundo (Ampere)
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Sentidos da corrente elétrica
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RESISTOR
Dispositivo que transforma energia elétrica em
energia térmica.
SÍMBOLO
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RESISTÊNCIA DO RESISTOR
i
UR
Unidade:
Volt/Ampere(ohm,Ω)
.U Ri
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RESISTIVIDADE
R A
L
R é diretamente proporcional a “L” einversamente proporcional a “A”
A
LR
.
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-A intensidade da corrente é a esma pra todos
os resistores.
321 UUUU
Resistor equivalente 321 RRRReq
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A ddp é a mesma pra todos os resistores.
321 iiii
Resistor equivalente
321
1111
RRRReq
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ELETROMAGNETISMO
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O QUE É O MAGNETISMO?
Os ímãs são conhecidos desde a Grécia
antiga: há relatos sobre a atração da
magnetita (Fe3O4), achada na região da
Magnésia, sobre pedaços de ferro.
Em 1100 A.C., os chineses já
haviam descoberto que agulhas
de magnetita se orientam na
direção Norte-Sul (a Terra é um
grande ímã).
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PÓLOS DE UM ÍMÃ
Região onde as ações magnéticas são mais
intensas.
S N
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Pólos de mesmo nome se repelem e de nomes diferentes se
atraem.
N S
N S
N
N
S
S
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Quando um ímã é dividido em várias partes, cada uma
das partes comporta-se como um novo ímã. Aparecem
sempre os dois pólos.
INSEPARABILIDADE DOS PÓLOS
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OS ÍMÃS SÃO CONSTRUÍDOS EM
VÁRIAS FORMAS
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S N
S N
S N
S N
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PÓLO NORTE
PÓLO SUL
PÓLO SUL
Magnético
PÓLO NORTE
Magnético
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PODE SER OBSERVADO
COLOCANDO LIMALHAS DE FERRO
SOBRE UM PLÁSTICO
QUE ESTEJA SOBRE UM ÍMÃ,
Linhas de indução
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N
S
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N
S
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N
S
SAEM DO PÓLO
NORTE E
ENTRAM NO
PÓLO SUL
LINHAS DE FORÇA
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UMA BARRA DE FERRO SEM MAGNETIZAÇÃO
PODE SER CONSIDERADA COMO TENDO UM
GRANDE NÚMERO DE PEQUENOS ÍMÃS
DISPOSTOS DE MANEIRA DESORDENADA
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QUANDO MAGNETIZAMOS ESTA BARRA, OS
PEQUENOS ÍMÃS SE ALINHAM, POLARIZANDO
O MATERIAL
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QUANDO MAGNETIZAMOS ESTA BARRA, OS
PEQUENOS ÍMÃS SE ALINHAM, POLARIZANDO
O MATERIAL
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PIL
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QUANDO UMA CORRENTE ELÉTRICA PERCORRE
UM CONDUTOR, ELA CRIA EM TORNO DESTE UM
CAMPO MAGNÉTICO P
ILH
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LINHAS DE FORÇA
QUANDO UMA CORRENTE ELÉTRICA PERCORRE
UM CONDUTOR, ELA CRIA EM TORNO DESTE UM
CAMPO MAGNÉTICO P
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EXPERIÊNCIA DE OERSTED
Um condutor percorrido por corrente elétrica
gera ao seu redor um campo magnético
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O CONDUTOR ATRAI A AGULHA DA BÚSSOLA.
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O CONDUTOR ATRAI A AGULHA DA BÚSSOLA.
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O CONDUTOR ATRAI A AGULHA DA BÚSSOLA.
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O CONDUTOR ATRAI A AGULHA DA BÚSSOLA.
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O CONDUTOR ATRAI A AGULHA DA BÚSSOLA.
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O CONDUTOR ATRAI A AGULHA DA BÚSSOLA.
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O CONDUTOR ATRAI A AGULHA DA BÚSSOLA.
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A
O SENTIDO DO CAMPO MAGNÉTICO
DEPENDE DO
SENTIDO DA CORRENTE ELÉTRICA
I
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O SENTIDO DO CAMPO MAGNÉTICO
DEPENDE DO
SENTIDO DA CORRENTE ELÉTRICA
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I
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COMO AUMENTAR O
CAMPO MAGNÉTICO
DE UMA BOBINA
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COLOCANDO UM NÚCLEO DE FERRO NO
INTERIOR DA BOBINA
O NÚCLEO DE FERRO CONCENTRA AS
LINHAS DE FORÇA DO CAMPO MAGNÉTICO
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A
AUMENTANDO A CORRENTE ELÉTRICA
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600 Espiras
AUMENTANDO O NÚMERO DE ESPIRAS
DA BOBINA
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AUMENTA O CAMPO MAGNÉTICO
1.200 Espiras
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O ELETROÍMÃ SÓ AGE COMO ÍMÃ SE
PERCORRIDO POR UMA
CORRENTE ELÉTRICA
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O ELETROÍMÃ SÓ AGE COMO ÍMÃ SE
PERCORRIDO POR UMA
CORRENTE ELÉTRICA
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O ELETROÍMÃ SÓ AGE COMO ÍMÃ SE
PERCORRIDO POR UMA
CORRENTE ELÉTRICA
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O ELETROÍMÃ SÓ AGE COMO ÍMÃ SE
PERCORRIDO POR UMA
CORRENTE ELÉTRICA
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O ELETROÍMÃ SÓ AGE COMO ÍMÃ SE
PERCORRIDO POR UMA
CORRENTE ELÉTRICA
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O ELETROÍMÃ SÓ AGE COMO ÍMÃ SE
PERCORRIDO POR UMA
CORRENTE ELÉTRICA
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O ELETROÍMÃ SÓ AGE COMO ÍMÃ SE
PERCORRIDO POR UMA
CORRENTE ELÉTRICA
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O ELETROÍMÃ SÓ AGE COMO ÍMÃ SE
PERCORRIDO POR UMA
CORRENTE ELÉTRICA
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O ELETROÍMÃ SÓ AGE COMO ÍMÃ SE
PERCORRIDO POR UMA
CORRENTE ELÉTRICA
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O ELETROÍMÃ SÓ AGE COMO ÍMÃ SE
PERCORRIDO POR UMA
CORRENTE ELÉTRICA
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O MESMO CAMPO MAGNÉTICO DE UM ÍMÃ
POSSANTE PODEMOS CONSEGUIR COM
UM PEQUENO ELETROÍMÃ
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6- TRANSFORMADOR
S
S
P
P
N
U
N
U
SSpP
SP
iUiU
PP
..
O transformador é um aparelho que permite modificar
uma ddp alternada aumentando-a ou diminuindo-a
conforme a conveniência.
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As Auroras Boreal e Austral
Na região do Pólo Norte ela é conhecida como Aurora Boreal,
sendo Aurora a deusa romana da alvorada e Boreas, vento
norte em grego.
Na região do Pólo Sul ela é chamada de Aurora Austral, sendo
que Australis quer dizer ”do Sul” em latim.
As Auroras ocorrem quando a Terra é atingida pelas partículas
eletrizadas ou fótons, provenientes do espaço, que colidem
com as átomos dos gases da atmosfera, transferindo energia
para os seus elétrons, que se excitam e ao descaírem,
liberam energia no espectro visível.
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As Auroras Boreal e Austral
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BIOMAGNETISMO
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BIOMAGNETISMO
Detecção dos campos magnéticos:
1. Indução eletromagnética (peixe elétrico)
2. Presença de partículas magnéticas (bactérias)
3. Reações químicas moduladas por magnetismo.
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BACTÉRIAS MAGNÉTICAS Biomineralização – magnetita
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BACTÉRIAS MAGNÉTICAS Biomineralização – magnetita
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TARTARUGAS
Como um filhote de tartaruga acha sua rota
migratória sem nunca ter entrado no oceano?
Experiência - piscina
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