Apostila de Eletrostática - ITA

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É importante reconhecer que o valor da distância d nessa expressão não corresponde, necessariamente, à distância entre os pontos A e B, mas corresponde à distância entre dois planos perpendiculares às linhas de força contendo os pontos A e B.

Eletricidade Maurício R.L.

Como conseqüência dessa expressão, podemos estabelecer uma relação entre a tensão elétrica existente entre os pontos A e B e a intensidade do campo elétrico E, na forma que se segue. ()BAABVV.q−=τ => ABABU.q=τ Mas como vimos no caso de campo elétrico uniforme, o valor do trabalho é dado por:

Igualando as duas expressões, resulta: d.E.qU.qAB= => d.EUAB=

21> Uma carga q = 4 µC, de massa m = 20 g, é abandonada em repouso num ponto A de um campo elétrico uniforme de intensidade E = 4 . 103 V/m; conforme mostra a figura a seguir.

Determinar: (a) o trabalho realizado pelo campo elétrico no deslocamento AB; (b) a diferença de potencial entre os pontos A e B; (c) a velocidade da partícula ao atingir o ponto B; despreze as ações gravitacionais

6.7 – SUPERFÍCIES EQÜIPOTENCIAIS Chamamos de superfície eqüipotencial ao conjunto de pontos do espaço, tais que todos eles apresentem o mesmo potencial elétrico.

Vejamos os exemplos a seguir:

Figura 24 As superfícies eqüipotenciais de uma carga puntiforme são esféricas.

Eletricidade Maurício R.L.

Figura 25

Num campo uniforme, as superfícies eqüipotenciais são planos paralelos entre si.

7 – Corrente Elétrica

7.1 – INTRODUÇÃO A partir de agora passaremos a estudar o movimento da carga elétrica. Veremos desde os Princípios Básicos até como todo processo de produção de energia elétrica é realizado.

V1 > V2 > V3 > V4

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7.2 – CONDUTORES E ISOLANTES Condutor elétrico é todo corpo que permite a movimentação de carga no seu interior. Caso não seja possível essa movimentação, então o corpo é chamado de isolante elétrico.

A seguir mostramos numa tabela alguns condutores e alguns isolantes:

) metais em geral ) grafite

) cerâmica

) vidro ) cera

) borracha

Os condutores elétricos mais comuns são os metais, que caracterizam-se por possuírem grande quantidade de elétrons-livres, por exemplo: o alumínio possui 2 elétrons na última camada, já o ferro possui 2 e o cobre possui 1. Esses elétrons possuem uma ligação fraca com o núcleo, tendo certa liberdade de movimentação, o que confere condutibilidade aos metais.

Normalmente, o movimento o movimento dos elétrons livres no metal é caótico e imprevisível. No entanto, em certas condições, esse movimento torna-se ordenado, constituindo o que chamamos de corrente elétrica.

Embora a corrente elétrica nos metais seja constituída de elétrons em movimento ordenado, por convenção, tradicionalmente aceita, admite-se que o sentido da corrente elétrica é oposto ao movimento dos elétrons.

Figura 26

Portanto de agora em diante iremos utilizar o sentido convencional, para indicar o sentido da corrente elétrica.

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7.3 – INTENSIDADE DE CORRENTE ELÉTRICA Definimos intensidade de corrente elétrica como sendo a quantidade de carga que passa numa seção transversal de um condutor durante um certo intervalo de tempo.

Figura 27

É importante dizer que seção transversal é um corte feito no fio para medir, como num pedágio, quantos elétrons passa por ali num intervalo de tempo. Portanto, podemos escrever que:

t Qi∆=

Q → carga elétrica ⇒ Coulomb (C) ∆t → intervalo de tempo ⇒ segundo (s) i → intensidade de corrente elétrica ⇒ Coulomb por segundo (C/s) = Ampere (A)

) FREQÜENTEMENTE UTILIZAMOS SUBMÚLTIPLOS DO AMPERE. 1 mA = 10-3 A (miliampere)

1 µA = 10-6 A (microampere)

) Quando a corrente elétrica mantém sentido invariável ela é denominada corrente contínua (C.C.). Caso o sentido da corrente elétrica se modifique no decorrer do tempo, ela é denominada corrente alternada (C.A.)

2> Através de uma seção transversal de um fio condutor passaram 2,5 x 1021 elétrons num intervalo de tempo de 200 s. Qual o valor da intensidade de corrente elétrica através desse condutor?

23> Determine o número de elétrons recebidos por um corpo carregado com a carga

– 64 mC.

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24> O gráfico anexo representa a intensidade da corrente que percorre um condutor em função do tempo. Sendo a carga elementar e = 1,6 x 10-19 C, determine: (a) a carga elétrica que atravessa a seção transversal do condutor em 6 s; (b) o número de elétrons que nesse intervalo de tempo atravessou a seção; (c) a intensidade média de corrente elétrica entre 0 e 6 s.

7.4 – TENSÃO ELÉTRICA OU DIFERENÇA DE POTENCIAL (d.d.p) Normalmente as cargas elétricas livres de um condutor metálico isolado estão em movimento desordenado, caótico. Falamos anteriormente que em certas condições podemos transformar este movimento desordenado em movimento ordenado, basta ligarmos as extremidades do condutor aos terminais de um dispositivo chamado gerador. A função do gerador é fornecer às cargas elétricas energia elétrica, evidentemente à custa de outra forma de energia. Resumindo, um gerador é o dispositivo elétrico que transforma um tipo qualquer de energia em energia elétrica. São exemplos de geradores as pilhas, as baterias de relógio e as baterias de automóvel.

A medida que as cargas se movimentam elas se chocam com os átomos que constituem a rede cristalina do condutor, havendo uma conversão de energia elétrica em energia térmica. Assim, as cargas elétricas irão “perdendo” a energia elétrica que receberam do gerador. Portanto, considerando o condutor representado na figura 5 na extremidade B cada carga elementar possui uma energia elétrica EB menor que a energia elétrica na extremidade A EA (EB < EA).

Figura 28

A relação entre energia elétrica que a partícula possui num determinado ponto do condutor e a sua carga elétrica (carga elementar) define uma grandeza física chamada de potencial elétrico (V).

EVAA=e e

e EVBB=

Entre esses pontos haverá uma diferença de potencial elétrico (d.d.p.) ou tensão elétrica (U), dada por:

BAVVU−= onde VA > VB

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E → energia ⇒ Joule (J) e → carga elementar ⇒ Coulomb (C)

V → potencial elétrico ⇒ Joule por Coulomb = Volt (V) U → d.d.p. ⇒ Joule por Coulomb = Volt (V)

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