Fundamentos da eletricidade - Conceitos básicos
•
6 gostaram•27,826 visualizações
O documento apresenta conceitos básicos sobre eletricidade, incluindo: 1) A carga elétrica é a propriedade das partículas atômicas que compõem a matéria e é medida em coulombs; 2) Átomos são constituídos de prótons, nêutrons e elétrons; 3) A carga dos prótons é positiva e dos elétrons é negativa; 4) A força de atração entre prótons e elétrons mantém os elétrons em órbita.
Denunciar
Compartilhar
Mais conteúdo relacionado
Mais procurados
Mais procurados (20)
Destaque
Destaque (20)
Semelhante a Fundamentos da eletricidade - Conceitos básicos
Semelhante a Fundamentos da eletricidade - Conceitos básicos (20)
Mais de Robson Josué Molgaro
Mais de Robson Josué Molgaro (11)
Último
Último (20)
Fundamentos da eletricidade - Conceitos básicos
- 1. ELETRICIDADE CONCEITOS BÁSICOS ROBSON JOSUÉ MOLGARO rjmolgaro@gmail.com
- 2. A CARGA ELÉTRICA • O conceito de carga elétrica é o principal elemento utilizado para explicar todo e qualquer fenômeno elétrico, constituindo a grandeza mais básica em eletricidade • Carga elétrica é a propriedade elétrica das partículas atômicas que compõem a matéria, medida em coulombs (C)
- 3. O ÁTOMO Toda matéria é constituída de blocos fundamentais chamados ÁTOMOS e cada um deles possui: • Prótons (+) • Nêutrons • Elétrons (-)
- 4. A CARGA ELÉTRICA • A carga elétrica ´e´ de um próton é positiva (+) e corresponde a +1,602.10-19 C • A carga elétrica ´e´ de um elétron é negativa (-) e corresponde a -1,602.10-19 C • Cada átomo no seu estado natural tem número igual de prótons e elétrons
- 5. A CARGA ELÉTRICA • A força de atração entre os elétrons (-) e os prótons (+) conserva os elétrons em órbita
- 6. LEI DE COULOMB • A força de atração e/ou repulsão entre as cargas foi estudada pelo cientista francês Charles Coulomb. • Aplica-se a pares isolados de cargas, assim como para elétrons dentro de um átomo. • O coulomb é definido como a carga presente em 6,24.1018 elétrons
- 7. LEI DE COULOMB • A força entre duas cargas Q1 e Q2 é diretamente proporcional ao produto de suas cargas e inversamente proporcional ao quadrado da distância entre elas. 𝑄1. 𝑄2 𝐹 = 𝑘. 2 𝑑 • 𝐹 = força entre as cargas Q1 e Q2 • 𝑘 = constante eletrostática do meio em que estão imersas as cargas (9. 109 𝑁. 𝑚2 𝐶2 para o vácuo/ar) • 𝑄1 𝑒 𝑄2 = cargas em Coulombs • 𝑑 = distância de centro a centro de cada carga, em metros
- 8. LEI DE COULOMB 𝑄1. 𝑄2 𝐹 = 𝑘. 2 𝑑 • A força decresce com o quadrado da distância. • Elétrons em orbitas mais externas são atraídos mais fracamente para o núcleo do que aqueles em órbitas interiores.
- 9. LEI DE COULOMB Sejam duas cargas de 1 C, distantes uma da outra de 1m. Qual a força existente entre elas? 𝑄1. 𝑄2 𝐹 = 𝑘. 2 𝑑 • 𝐹 = força entre as cargas Q1 e Q2 • 𝑘 = constante eletrostática do meio em que estão imersas as cargas (9. 109 𝑁. 𝑚2 𝐶2 para o vácuo/ar) • 𝑄1 𝑒 𝑄2 = 1 C • 𝑑=1m
- 10. 1. Calcule a força de repulsão entre as cargas positivas de 2µC e 5µC, quando a distância entre elas é de: a) d = 1m b) d = 2m c) d = 5m 2. Dois corpos foram eletrizados positivamente. Um dos corpos ficou com uma carga de 10-5 C e o outro com uma carga de 10-7C. Determine a força de repulsão que aparecerá entre eles, se forem colocados a uma distância de 10-3 m um do outro. Considere Kvácuo = 9.109 N.m2/C2 3. Duas cargas de 8.10-4C e 2.10-3C estão separadas por 6 m, no vácuo. Calcule o valor da força de repulsão entre elas. 4. Duas cargas elétricas Q1 = 10.10-6C e Q2 = -2.10-6C estão situadas no vácuo e separadas por uma distância de 0,2 m. Qual é o valor da força de atração entre elas?
- 11. 5. Uma carga de 10-12 C é colocada a uma distância de 10-5 m de uma carga Q. Entre as cargas aparece uma força de atração igual a 27.10-4 N. Determine o valor da carga Q. Considere Kvácuo = 9.109 N.m2/C2 6. Uma carga de 10-9 C é colocada a uma distância de 2.10-2 m de uma carga Q. Entre as cargas aparece uma força de atração igual a 9.10-5 N. Determine o valor da carga Q. Considere Kvácuo = 9.109 N.m2/C2 7. A que distância no vácuo devem ser colocadas duas cargas positivas e iguais a 10-4C, para que a força elétrica de repulsão entre elas tenha intensidade 10 N? 8. Colocam-se no vácuo duas cargas elétricas iguais a uma distância de 2 m uma da outra. A intensidade da força de repulsão entre elas é de 3,6.102 N. Determine o valor das cargas. 9. A distância entre um elétron e o próton no átomo de hidrogênio é da ordem de 5,3.10-11m. Determine a força de atração entre as partículas.
- 12. ELETRICIDADE CONCEITOS BÁSICOS ROBSON JOSUÉ MOLGARO rjmolgaro@gmail.com
- 13. A CARGA ELÉTRICA • O número de elétrons varia para cada elemento químico.
- 14. A CARGA ELÉTRICA • Os elétrons orbitam o núcleo em órbitas esféricas chamadas níveis, cada uma delas correspondendo a um determinado sub-nível de energia.
- 15. A CARGA ELÉTRICA
- 16. A CARGA ELÉTRICA • O número de elétrons em cada nível varia para cada elemento químico. Elemento Nº elétrons Nível Sub-nível s (2) p (6) K (2) Elemento 29 Nº elétrons L (8) 2 6 M (18) 2 6 1 Nível 13 10 Sub-nível s (2) p (6) K (2) Alumínio f (14) 2 N (32) Cobre d (10) 2 L (8) 2 6 M (18) 2 1 d (10) f (14)
- 17. A CARGA ELÉTRICA Elemento Nº elétrons Nível Sub-nível s (2) p (6) K (2) Elemento 17 Nº elétrons L (8) 2 6 2 f (14) 2 M (18) Cloro d (10) 5 Nível Sub-nível s (2) p (6) d (10) f (14) K (2) L (8) Chumbo 82 2 2 6 M (18) 2 6 10 N (32) 2 6 10 14 O (32) 2 6 10 4
- 18. A CARGA ELÉTRICA • O átomo de cobre, possui 29 elétrons, sendo que os três níveis internos (K, L e M) estão completamente cheios, mas o nível mais externo N (camada de valência) tem somente 1 elétron (elétron de valência). Elemento Nº elétrons Nível Sub-nível s (2) p (6) K (2) 29 6 M (18) 2 6 N (32) Cobre 2 f (14) 2 L (8) d (10) 1 10 • O número de elétrons de valência afeta diretamente as propriedades elétricas de um elemento.
- 19. CONDUTORES X ISOLANTES • CONDUTORES • Cargas elétricas se movem com facilidade • Poucos elétrons na camada de valência, com fraca ligação ao núcleo • Metais (Cobre, Alumínio, Ouro, Prata...) COBRE ALUMÍNIO
- 20. CONDUTORES X ISOLANTES • ISOLANTES • Não conduzem cargas elétricas • Camada de valência cheia ou quase cheia e seus elétrons estão muito ligados ao núcleo • Pode conduzir eletricidade na presença de forças que rompam essa barreira • Vidro, Porcelana, Plásticos, Borracha... PVC = 57% de cloro
- 21. A CARGA ELÉTRICA • Os elementos em seu estado normal, geralmente têm número igual de prótons (+) e elétrons (-). • Esse equilíbrio pode facilmente ser desfeito. • Então o corpo (átomo) passa a ganhar ou perder elétrons, adquirindo uma carga líquida.
- 22. ELÉTRONS LIVRES • A quantidade de energia requerida para que elétrons escapem de seus átomos depende do número de elétrons na camada de valência. • Para um metal como o cobre, os elétrons de valência podem ganhar energia suficiente para escapar de seus átomos somente pelo aquecimento do material, movimentando-se de átomo para átomo através do material. • Esses elétrons (elétrons livres) não saem do material, eles simplesmente transitam de uma camada de valência de um átomo para a camada de valência de outro.
- 23. ELÉTRONS LIVRES
- 24. ELETRICIDADE CONCEITOS BÁSICOS ROBSON JOSUÉ MOLGARO rjmolgaro@gmail.com
- 25. TENSÃO ELÉTRICA • Quando uma carga for diferente da outra, haverá uma diferença de potencial entre elas.
- 26. TENSÃO ELÉTRICA • Quando os elétrons são transferidos de um corpo neutro para outro, pelo atrito por exemplo, resulta uma diferença de potencial (DDP) entre eles. • Uma carga elétrica é capaz de realizar trabalho ao deslocar outra carga por atração ou repulsão.
- 27. ANALOGIA COM CIRCUITO HIDRÁULICO Temos uma diferença de nível d’água Se abrirmos o registro
- 31. TENSÃO ELÉTRICA • Para termos um movimento de água, é necessário um desnível de água (pressão). • O mesmo acontece com os elétrons. • Para que eles se movimentem, é necessário termos uma pressão elétrica.
- 32. TENSÃO ELÉTRICA • À pressão exercida sobre os elétrons, chamamos de tensão elétrica ou ddp (diferença de potencial). • Unidade de medida da tensão elétrica - VOLT (V)
- 33. TENSÃO • Diz-se que a tensão entre dois pontos é um Volt se ele requer um Joule de energia para mover um Coulomb de carga de um ponto a outro. 𝑾 𝑽= (𝐕) 𝑸 • 𝑽 = Tensão em Volts (V) • 𝑾 = Trabalho em Joules (J) • 𝑸 = carga em Coulombs (C)
- 34. POTENCIAL GRAVITACIONAL X POTENCIAL ELÉTRICO
- 35. EXERCÍCIOS 1. Se nós gastamos 35 J de energia para movermos uma carga de 5 C de um ponto a outro, qual é a tensão entre os dois pontos? 2. Qual a energia necessária para mover 9,36.1024 elétrons sob uma diferença de potencial de 20 V.
- 36. CORRENTE ELÉTRICA • Elétrons (-) são atraídos pelo polo positivo e repelidos pelo polo negativo. ddp = 12V
- 37. CORRENTE ELÉTRICA • Os elétrons se movem no circuito e passam através do condutor. • A movimentação ordenada dos elétrons por um condutor é denominada CORRENTE ELÉTRICA. + -
- 38. O AMPÈRE (A) • A carga elétrica é medida em Coulombs (C) • Elétrons em movimento constituem um fluxo de cargas negativas, dado em Coulombs por segundo (C/s) • No sistema SI, um coulomb por segundo é definido como um ampère (A). 𝑸 𝑰= 𝒕 • • • 𝑰 = corrente em ampère (A) 𝑸 = carga em Coulombs (C) 𝒕 = intervalo de tempo em segundos (s)
- 39. EXERCÍCIOS 1. Se 840 C de carga passam através de um plano imaginário durante um intervalo de 2 minutos, qual o valor da corrente? 2. Se uma corrente de 30 A é mantida por 20 minutos sob uma diferença de potencial de 60 V, determine: a) Os Coulombs de carga que passam através do fio. b) A energia necessária para mover esta carga.
- 40. ELETRICIDADE CONCEITOS BÁSICOS ROBSON JOSUÉ MOLGARO rjmolgaro@gmail.com