Live de Instrumentação e ciência da Natureza e suas Tecnologias II sobre Consumo da Energia Elétrica acontecerá nesta quinta, 18

Na live de hoje, 18 de março, da disciplina de Instrumentação II do curso de licenciatura em Física da UFCG, campus Cuité, iniciaremos tirando dúvidas sobre campo elétrico e a lei de Gauss em eletrostática. Professor Rafael Rodrigues.

Em seguida mostraremos como fazer o cálculo do Consumo da Energia Elétrica dos equipamentos domésticos.

Os estudantes matriculados nesta disciplina devem fazer um resumo da Live.

 

Separando a Live em duas partes.

Veja como foi a live do dia 18 de março

Lei de Gauss para condutores e não-condutores

 

Calculando o Consumo de Energia Elétrica. A energia de consumo dos aparelhos domésticos são calculadas multiplicando a potência do aparelho vezes o tempo de uso.

  

Considere as linhas de força, linhas imaginárias,  atravessando uma superfície plana de área A. Verifica-se que o Fluxo elétrico é proporcional 

(i) a intensidade do campo elétrico

(ii) a carga líquida dentro de uma superfície

(iii)  ao cosseno do ângulo θ(theta) formado entre o vetor unitário perpendicular a superfície de área A e a direção do campo elétrico E.

Neste caso, o fluxo elétrico torna-se:

𝜙=EAcos(θ) 

Agora, considere uma superfície fechada, denominada de superfície gaussiana S. Neste caso, dividimos as superfícies fechada contínua em superfícies planas de áreas pequenas 𝛥A_i, o fluxo elétrico torna-se:

𝛥𝛟_i=E𝛥A_i cos(θ)  (i=1, 2, 3, 4, 5, ....)

Somando(integrando)  o fluxo elétrico total torna-se uma integral através da superfície fechada S:

𝜙=∲Ecos(θ) da,

com o elemento infinitesimal de área  resultando em uma integral dupla, ou seja, 

da=dxdy ou da=dxdz ou da=dydz .

O circulo no símbolo da integral significa que estamos integrando em torno de uma superfície imaginária fechada. Sendo que devido a simetria o campo elétrico é constante, por exemplo, colocando uma superfície gaussiana esférica, teremos uma simetria radial, o campo elétrico sendo constante e saindo do sinal de  integração, resultante, na seguinte integral simples.

𝜙=Ecos(θ)∲da=EAcos(θ). Cqv-Como queríamos verificar.

Lei de Gauss

A lei de Gauss estabelece a relação entre o fluxo e o campo elétrico. com a carga elétrica dentro de uma superfície fechada, denominada de superfície gaussiana.

       q_int

ϕ = ____,

  
     ∈₀

sendo q_int a carga líquida no interior da superfície gaussiana e ∈₀ é a  constante de permissividade elétrica no vácuo, que está relacionada com a constante eletrostática no vácuo,

k₀=1/( 4𝛑∈₀)=9x10⁹(Nm²)/C² 

Note que a unidade de medida da constante do eletromagnetismo é o inverso da unidade da constante eletrostática, ou seja, 

 ∈₀=8,85x10^-12(C²/Nm²).

Não importa as posições das partículas com cargas elétricas dentro da superfície gaussiana.  Por exemplo, se dentro da superfícies tem 3 partículas com as seguintes cargas elétricas: 

q₁= -3e        q₂=2e              q₃ =-5e      

_{Então, obtemos o seguinte valor da carga líquida dentro da superfície gaussiana:}  

q_int=-3e+2e-5e=-e-5e=-6e.

 Lembre-se que a carga elementar, no SI, tem a seguinte intensidade:

e=1,6x10^-19C.

Link da primeira live, na aula 5 de Instrumentação II,  sobre a Lei de Gauss,

https://rafaelrag.blogspot.com/2021/03/lei-de-gauss-primeira-equacao-do.html 

Blog rafaelrag