UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA ELETRICIDADE E MAGNESTISMO - ET72F Profª Elisabete N Moraes

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1 UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETROTÉCNICA ELETRICIDADE E MAGNESTISMO - ET72F Profª Elisabete N Moraes ELETRIZAÇÃO

2 Eletrostática Estuda os fenômenos elétricos em que as cargas elétricas permanecem estáticas, o que quer dizer, fixas ou em equilíbrio. Na verdade, nos fenômenos estudados pela eletrostática, há sempre um movimento de cargas elétricas de um corpo para outro. O que interessa é a situação final, mesmo porque, esses movimentos são muito rápidos, quase que instantâneos. O primeiro fenômeno a ser estudado, foi também, o primeiro a ser conhecido pelo homem: eletrização. 2 Aula 2-Eletrização - nov/2013

3 Breve histórico O filósofo e matemático Thales de Mileto ( a.c.), a quem se atribui o início do estudo da eletricidade estática. Observou que um pedaço de âmbar (elektron) atraía pequenas sementes de grama, quando esfregado com pele de animal. Resina fóssil, proveniente da seiva escorrida de árvores de madeira macia, como o pinheiro, há muitos anos. A matéria (objetos, pessoas, ar) apresenta elevada quantidade de carga elétrica, mas nem sempre conseguimos notar isso devido ao equilíbrio existente entre essas cargas, ou seja, existe o mesmo número de carga em cada objeto ou ser e é isso que denominamos equilíbrio. 3 Aula 2-Eletrização - nov/2013

4 Átomo Modelo de Niels Bohr Partícula com capacidade de movimento elétron Força elétrica = 0, equilíbrio 4 Aula 2-Eletrização - nov/2013

5 Materiais isolantes e condutores Dependendo como os elétrons se movimentam nos corpos, podemos ter materiais condutores ou isolantes. Condutor: oferece baixa oposição ao fluxo de portadores de carga elétrica. São caracterizados por apresentarem na camada de valência 1, 2 ou 3 elétrons na camada de valência. Ex. : prata, cobre, alumínio. Isolante: elevada oposição ao fluxo de portadores. Caracterizados pela presença de 5, 6 ou 7 elétrons na última camada. Ex.: vidro, mica, madeira. Semicondutores na eletricidade: usados na confecção de dispositivos eletrônicos como o diodo de junção. Possuem 4 elétrons na camada de valência. 5 Aula 2-Eletrização - nov/2013

6 Eletrização Eletrizar um corpo é fazer com que venha a ter mais ou menos elétrons do que prótons. Se o nº de elétrons for superior ao de prótons, o corpo terá carga total final negativa. Caso a situação seja a de um nº menor de elétrons do que prótons, a carga final é positiva. Princípio da Eletrostática 1º princípio: atração e repulsão Cargas de sinais contrários se atraem. Cargas de mesmo nome se repelem. 2º princípio: conservação da eletricidade Qinicial = Qfinal 6 Aula 2-Eletrização - nov/2013

7 Eletrização por atrito Quando dois corpos são atritados, pode ocorrer a passagem de elétrons de um corpo para outro. Os corpos adquirem cargas elétricas opostas. Série triboelétrica (tribos em grego=ação de esfregar) 7 Aula 2-Eletrização - nov/2013

8 Eletrização por contato Nessa situação, um dos corpos deve estar carregado (eletrizado). Os corpos ficam eletrizados com cargas de mesmo sinal. A carga inicial é distribuída para os dois corpos: Qi = Qf 8 Aula 2-Eletrização - nov/2013

9 Eletrização por indução (eletrostática) Um corpo inicialmente carregado e outro neutro; Não há o contato direto entre os corpos; A ligação do corpo inicialmente neutro à terra, garante a sua eletrização. O contato manual com o corpo induzido possui a mesma função que a ligação à terra. indutor induzido 9 Aula 2-Eletrização - nov/2013

10 Carga elétrica elementar A carga elétrica de um corpo é um valor múltiplo da carga de 1 (um) elétron. carga elétrica elementar carga elétrica do elétron Valor: -1,6x10-19 C (coulomb). e= -0, C Quantos elétrons são necessários para definir uma carga de -1C? 1 e = 1,6 x C x e = 1C x = 1/ 1,6 x x = 6,25 x elétrons 10 Aula 2-Eletrização - nov/2013

11 Gerador de Van de Graaff Máquina eletrostática que emprega o princípio da eletrização por atrito para capturar e armazenar cargas elétricas no seu terminal esférico (cúpula). Usado para verificar/realizar demonstrações que contextualizam os fenômenos eletrostáticos. Esquema de funcionamento do gerador: 1 esfera de metal, 2 eletrodo conectado a esfera, com uma escova na ponta para assegurar a ligação entre a esfera e a correia, 3 rolete superior, 4lado positivo da correia, 5 lado negativo da correia, 6 rolete inferior, 7 eletrodo inferior, 8 bastão terminado em esfera usado para descarregar a cúpula, 9 faísca produzida pela diferença de potencial. Fonte: Wikipédia 11 Aula 2-Eletrização - nov/2013

12 Eletroscópio Aparelho que se destina a indicar a presença de cargas elétricas, ou seja, identificar se um corpo está eletrizado. Pêndulo eletrostático: A esfera deve ser eletrizada com uma carga de sinal conhecido. Eletroscópio de folhas: Antes da aproximação 12 Aula 2-Eletrização - nov/2013

13 Lei de Coulomb Análise quantitativa da força elétrica entre duas cargas elétricas puntiformes, isto é, entre cargas de dois corpos eletrizados que possuem dimensões desprezíveis quando colocados em presença um do outro. Análise Quantitativa k F = q d 1 q2 2 Análise Qualitativa: atração ou repulsão 13 Aula 2-Eletrização - nov/2013

14 Análise Quantitativa F = k q d 1 q2 2 F= intensidade da força elétrica em N. k= constante eletrostática. Valor que depende do meio onde as cargas se encontram. Valor para o vácuo, essa constante é representada por k 0 e o valor é igual a: k 0 = 9x10 9 Nm 2 C -2 q 1 e q 2 = carga elétrica dos corpos 1 e 2 respectivamente, em C. d = distância entre as cargas em m. 14 Aula 2-Eletrização - nov/2013