Post on 22-Apr-2015
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.
Condutores e Isolantes
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.
Condutores e Isolantes
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: Mikepolly_1@hotmail.com
Condutores e Isolantes
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
• Resolva os exercícios da página 11 da sua apostila.
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
• Resolva os exercícios da página 13 da sua apostila.
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
• Resolva os exercícios da página 18 da sua apostila.
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
Associação de Resistores
+
-R = 120ΩE = 12V
12VQueda de Tensão
A
V+
-
I = 100mA
Eletrodinâmica
Associação de Resistores
+
-
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
Associação de Resistores
+
-R = 120ΩE = 12V
12VQueda de Tensão
A
V+
-
I = 100mA
Eletrodinâmica
Associação de Resistores
+
-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.
Exercícios
• Resolva os exercícios da sua apostila.
30V
R1 R2
IT
I1
I2 = IT . R1
R1 + R2
I2