Elétrica
• Átomo: menor parte da matéria que conserva suas propriedades.
→Núcleo: Possui prótons (positivos) e nêutrons (Neutros. Quantidade igual de cargas positivas e negativas).
→Eletrosfera: possui elétrons (negativos).
• Princípio de Du Fay: Corpo eletrizado repele todos aqueles que também estão eletrizados (seus iguais) e atrai os corpos não eletrizados (seus opostos).
• Um corpo só ganha ou perde elétrons. Não pode ganhar/perder prótons.
→Perde elétrons: fica positivo.
→ganha elétrons: fica negativo.
• Não existem corpos que não possuem prótons ou elétrons.
• Átomo é neutro se tem o mesmo número de prótons e elétrons.
• Se carregado, vira um íon {cátion (+) ou ânion (-)}.
• Q = n・e
→Q = Carga elétrica.
→n = nº de cargas em excesso.
→e = diferença entre prótons e elétrons; e = 1,6.10-19 C.
• Processo de eletrização: indução, atrito e contato.
→Atrito: Esfregar um corpo no outro.
- Um dá elétron (fica positivo) e outro recebe (fica negativo).
- Um tem que ser isolante (devem ser de naturezas diferentes).
- Os elétrons livres passam de um corpo para o outro.
- A série triboelétrica define qual ganha e qual perde elétrons.
- Corpos inicialmente neutros são friccionados→equilíbrio entre cargas é desfeito.
→Contato: Pode ser entre 2 corpos eletrizados ou entre 1 eletrizado e 1 neutro.
- Corpo A está eletrizado positivamente e corpo B inicialmente neutro→Contato entre A e B→Elétrons livres presentes em B migram para A→Separa corpos→ ambas apresentam cargas positivas proporcionais aos seus raios.
- No final da eletrização por contato, os corpos sempre ficam eletrizados com cargas do mesmo sinal.
- Há conservação de cargas pois a quantidade de carga total é preservada.
→Indução: Provoca mudança na posição das cargas de um corpo inicialmente neutro (corpo induzido), tornando-o polarizado sem que haja contato entre ele e um corpo previamente carregado (corpo indutor).
- Se indutor for negativo, o induzido terá uma redistribuição de cargas, de modo que as cargas + fiquem próximas do indutor e as cargas - fiquem mais distantes. Se o induzido estiver ligado a terra, afastará seus elétrons, ficando positivo.
- Ao final do processo o induzido fica carregado com a carga oposta do indutor.
• Condutor: Permite a passagem de cargas elétricas pois apresenta elétrons livres.
→Ex :Metais (Au, Ag, Cu) e Substâncias Eletrolíticas.
• Isolante: A passagem de cargas elétricas não é facilitada, pois apresenta poucos elétrons livres. Ex: Plástico, Madeira, Cerâmica e Porcelana.
• Em um sistema eletricamente isolado, a soma algébrica das cargas positivas e negativas permanece sempre igual.
Força Elétrica
• Lei de Coulomb: A intensidade da força da ação mútua entre duas cargas elétricas puntiformes é diretamente proporcional ao produto das cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância que as separa.
→k: constante relativa ao meio que as cargas se encontram. k = 9.10^9.
→d: distância que separa as cargas; expressa em metros (m).
→Q1 e Q2: Cargas; expressas em coulomb (C).
→F: intensidade da força elétrica entre as cargas, cuja direção é orientada pela reta definida entre as cargas puntiforme; seu sentido é de repulsão para cargas iguais e atração para cargas opostas; expressa em Newton (N).
Campo Elétrico
• Área de influência em torno de uma carga elétrica que tem a capacidade de provocar forças da natureza elétrica em cargas colocadas nesta região. É a propriedade da carga.
• Vetor do Campo: Toda carga que interagir com o campo elétrico sofrerá a ação de uma força. A intensidade da força (F) é o produto entre o módulo do campo elétrico (E) e a carga de prova (q).
→F = E・|q|
• Campo elétrico possui módulo, direção e sentido. A direção sempre será a força de interação entre as cargas. O sentido dependerá dos sinais da carga fonte e da carga de prova.
• Campo elétrico de carga puntiforme (E):
→Q: carga fonte; medida em Coulomb.
→d: distância do ponto observado m.
→k: constante relativa ao meio que as cargas se encontram.
Linhas de Força
• Nunca se cruzam; Medidas em N/C ou V/m.
• Sai do positivo e entra no negativo.
• Quanto mais linhas, mais intenso será o campo elétrico.
• Quando as linhas do campo são retas e paralelas, o campo é uniforme, pois a direção, o sentido e a intensidade do campo não variam.
Distribuição de Cargas
• Se um corpo feito de material isolante é eletrizado, a carga elétrica adquirida por ele permanece fixa na região da eletrização, pois os elétrons não são livres para se movimentarem.
• Se o material eletrizado for um condutor, a carga adquirida irá se distribuir por toda a sua superfície. Como há um movimento de cargas, a repulsão mútua entre elas as espalha pela superfície do material até que o equilíbrio estático seja atingido.
• Se o condutor for esférico, a distribuição das cargas é uniforme por toda a superfície.
• Se o corpo não for esférico, a distribuição do excesso de cargas não é uniforme.
• Poder de pontas: cargas tendem a acumular em regiões pontiagudas do corpo.
Potencial Elétrico
• Energia potencial elétrica é armazenada em razão da interação entre 2 cargas elétricas.
→k = constante.
→Q = carga.
→d = distância entre cargas.
→Energia potencial medida em joules (J).
• Trabalho da Força Elétrica (τ): Energia que a força elétrica fornece ou retira de um sistema em razão do deslocamento de cargas.
→τ =q・U
→U = Tensão elétrica. É a diferença de potencial inicial e final.
→q = carga elétrica.
• Potencial Elétrico (V): grandeza escalar que indica a capacidade de uma carga armazenar energia ao interagir com outra carga.
→Potência é a capacidade de algo gerar Trabalho.
→Se não há força, não há campo.
• Campo Elétrico Uniforme:
Superfícies Equipotenciais
• Alguns pontos ao redor de uma carga elétrica estão sujeitos ao mesmo potencial, essa região denomina-se superfície equipotencial.
→o potencial elétrico é constante nela.
→As superfícies são perpendiculares às linhas de força no campo elétrico.
• A carga Q que um condutor carregado possui e seu potencial (V) são grandezas diretamente proporcionais; Q=C.V; C= constante de proporcionalidade.
• Trabalho:
→τ = F・ΔS・cos θ
→Medido em Joules.
→Motor: F é a favor do movimento. τ > 0.
→Resistente: F é contra o movimento. τ < 0.
→Trabalho da força peso: τ = ± P.h ou τ = m・g・h
- Trabalho = massa.gravidade.altura.
- Trabalho é positivo quando a bola desce (força e peso no mesmo sentido).
- Trabalho é negativo quando a bola sobe (força e peso em sentidos contrários).
→O trabalho de uma força independe da sua trajetória.
→Trabalho da força elástica:
-k: constante
-x: aumento da mola
→Potência = trabalho/variação de tempo.
→Trabalho = Variação de energia cinética.
Fonte: CERICATO, Lauri. et al. Revisão Anual de Física - Módulo 3. São Paulo, SP: Editora FTD, 2018.
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