Foi visto.
A intensidade da força elétrica para um par de partículas com cargas elétricas é dada pela lei de Coulomb, sendo proporcional ao produto das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância de separação entre elas. A constante de proporcionalidade é denominada de constante eletrostática, k. Esta lei não vale para um volume carregado.
No SI, as unidades de distância, força e carga elétrica são, respectivamente, m(metro), N(Newton) e C(Coulomb).
Veja o vídeo.
https://youtu.be/5fmvABMQOSo?si=LPccEctGreJaXym0
Foi visto a Lei de Coulomb, que fornece a a intensidade da força elétrica.
A Lei de Coulomb fornece a força elétrica que atua em um par de partículas com cargas elétricas. Ela não vale para uma placa carregada, um volume carregado ou uma linha de carga(um fio carregado).
A Lei de Coulomb vale somente para partícula. Considere duas partículas separadas por uma distância d e cargas elétricas Q_1 e Q_2. Verifica-se experimentalmente o seguinte:
(i) A força elétrica é proporcional ao produto das cargas elétricas
(ii) A força elétrica é inversamente proporcional ao quadrado da distância de separação.
Portanto, o módulo da força elétrica torna-se:
Nos condutores, quando ocorre movimento ordenado dos elétrons dizemos que ali tem corrente elétrica. Mas, pode ocorrer corrente elétrica devido a movimento de íon positivo ou negativo, por exemplo no processo de eletrólise. O íon é um átomo com excesso de carga elétrica positiva ou negativa, devido a perda de elétron ou o ganho de elétron pelo átomo.
O símbolo da carga eletrica é a letra q. A carga elementar é representada por e=1,6x10-19C, sendo C a unidade de carga eletrica no SI. Portanto, se um átomo perder 3 elétrons ele fica com carga q=3e>0, se ele ganhar 4 elétrons ele fica com carga q=-4e<0. São os elétrons que se movimentam. Eles estão na superfície de um condutor e, por isso, o campo elétrico é nulo no interior de um condutor.
Quantização da carga elétrica
A carga elétrica existente na Natureza é um número inteiro positivo ou negativo da carga elementar, ou seja,
q=+ne ou q =-ne, n=1,2,3,4, ....
Isso significa que a carga elétrica de um corpo é discreta ou quantizada.
Por que ao invés de alumínio utiliza-se o fio de cobre nas instalações elétricas nas residência?
Devido a lei de Joule, ou seja, quando passa a corrente elétrica o condutor esquenta e o fio de cobre suporta altas temperaturas.
Como vimos, na eletrostática a carga elétrica dura muito pouco. Para que tenhamos uma corrente duradoura é necessário que seja mantido a ddp. Quando a ddp cessar a corrente acaba. Portanto, é necessário geradores potentes para produzir corrente elétrica. No caso das hidrelétricas, como a de Paulo Afonso, a ddp é mantida devido a constante queda d'água, fazendo as turbinas gerar a corrente elétrica através do atrito e do magnetismo, percorrendo uma grande distância até chegar em nossas residências.
Existem outros tipos de geradores de corrente elétrica, obtidos através da energia solar e energia química.
Matéria relacionada, projeto de eletrização com Canudos de Refrigerante apresntado em uma feira de ciências, em Cuité,
Existem outros tipos de geradores de corrente elétrica, obtidos através da energia solar e energia química.
Matéria relacionada, projeto de eletrização com Canudos de Refrigerante apresntado em uma feira de ciências, em Cuité,
a quem interessar, clique em,
Força Magnética e Campo Magnético.
Neste vídeo, vemos a definição da força magnética e o cálculo da resistência equivalente em um circuito elétrico com resistores.
Leia mais.
Os estudantes da disciplina de Instrumentação II, UFCG-Cuité, preparam o material didático e Kits sobre eletricidade construído por eles com a ajuda do professor Rafael Rodrigues.
Campo Magnético: força magnética
Se o elétron penetrar sem ser perpendicular ao campo magnético a sua trajetória não será circular. Lembre-se que a relação entre os vetores força magnética e o campo magnético é dada por
F = qvxB,
com q sendo a carga elétrica da partícula, vxB, produto vetorial entre v e B. Os vetores v e B são perpendiculares ao vetor força magnética F.
Se v e B são perpendiculares, o módulo da força magnética é
F=qvB.
Regra da mão direita
A palma da mão indica o sentido do vetor força magnética, o dedo polegar indica o sentido do vetor velocidade e os demais dedos da mão direita o sentido do vetor campo magnético.
Força Magnética e o Campo Magnético de um fio com corrente.
Quando um condutor de comprimento L for submetido por uma corrente I(A), a força magnética torna-se:
F = BIL.
Pois,
V=L/t ,
fornece
F=qvB=BqL/t=BLq/t=BiL.
Cqd.
(como queríamos demonstração).
A unidade do campo magnético, no SI, é o T(Tesla).
Aplicação
Utilizando materiais de baixo custo pode ser verificado as interações magnéticas.
Considere um fio longo sendo percorrido por uma corrente elétrica i_1 ao lado de outro fio paralelo com uma corrente i_2 no mesmo sentido da corrente i_1. Verifica-se experimentalmente que a força magnética sobre o fio com corrente i_2 será de atração e de intensidade proporcional as correntes, ao comprimento do fio e inversamente a distância de separação D:
F=k(i_1i_2 L)/D
A unidade de medida de corrente elétrica ampère(A) é definida a partir desse força entre os dois fios.
Distinguir os geradores de corrente contínua e corrente alternada.
Demonstração.
O campo magnético sobre o fio com corrente 1_2, torna-se:
Cqv
Foi visto nas duas aulas anteriroes.
Lei de Ohm
O que é material ôhmico? É todo condutor em que ao medirmos a voltagem (ou tensão) e a corrente em dois pontos, encontramos uma proporcionalidade entre ambas grandezas físicas, ou seja,
V/I=constante=R.
Note que a equação R=V/I vale em geral, mesmo que o material não seja ôhmico. Portanto, o que dizemos de lei de Ohm é quando a resistência for constante.
A unidade de resistência elétrica no SI é Ω, em homenagem ao físico alemão Goerg Simon Ohm.
A resistência pode ser entendida como sendo a dificuldade para a corrente passar em um condutor. Uma visão macroscópica da resistência elétrica seria um tabuleiro de prego, tendo um pequeno espaço entre os pregos suficiente para um moeda passar. Coloque a tábua em pé e ao soltarmos uma moeda na parte superior ela terá dificuldade de passar batendo nos pregos até chegar no final do percurso.
Alguns autores preferem escrever U ao invés de V. Neste caso, temos:
U=RI
A resistência elétrica é diretamente proporcional ao comprimento L do fio e inversamente proporcional a área da seção transversal A, ou seja,
R=ᑭL/A,
sendo L o comprimento, A a área e ᑭ a constante de proporcionalidade denominada de resistividade.
Em um circuito com Resistência R, a potência dissipada pelo efeito Joule torna-se:
P=U²/R,
(Quem ver ri)
A resistência elétrica é diretamente proporcional ao comprimento L do fio e inversamente proporcional a área da seção transversal A, ou seja,
R=ᑭL/A,
sendo L o comprimento, A a área e ᑭ a constante de proporcionalidade denominada de resistividade.
Em um circuito com Resistência R, a potência dissipada pelo efeito Joule torna-se:
P=U²/R,
com a diferença de potencial(ddp) ou tensão elétrica U.
Resposta.
Questão do ENEM 2013. Um chuveiro elétrico é um dispositivo capaz de transformar a energia elétrica em energia térmica, o que possibilita o amento da temperatura da água. Considere que um chuveiro elétrico de 110V é instalado em uma rede elétrica de 220V. O que acontece com a resistência para que seja preservado a mesma potência do chuveiro?
Resposta.
Se a voltagem(dddp) duplicou, para não alterar a potência, devemos trocar a resistência por outra de resistência 4 vezes maior. Pois, a ddp aparece ao quadrado e ao ser aumentada em duas vezes, o numerador vai contribuir com um fator 4. Como a resistência está no denominador, a nova resistência deverá aumentar em 4 vezes.
Como R=ᑭL/A, vemos que se a Resistência R foi aumentada em 4 vezes, a área A deve diminuir na mesma proporção, ou seja, A=4a, onde a é a área da seção reta do fio da resistência original.
Blog rafaelrag
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