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Eletricidade
Tudo depende do
eletron
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Tales de Mileto, século VI a. C. Objetos leves atraíam ou repeliam o âmbar*.
*Âmbar – Resina fóssil utilizada na confecção de objetos ornamentais. Ao ser atritado com outros objetos, estes eram atraídos ou repelidos.
Física - Eletrostática e Aplicações - Wildson W de Aragão2
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Robert Millikanmediu nossas massas e determinou, usando o
resultado de Thomson, a nossa carga.
Robert Millikan1868 – 1953Nobel 1923
m = 9,1 x 10-31 kg
e = 1,6 x 10-19 C
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Modelo de Thomsom
Modelo de Rutherford
Modelo de Bohr
Modelo de Bohr- Sommerfeld
Modelo atualOrbitais: s, p, d,f
Muitos foram os modelos de átomos, nossa moradia.
O atual leva em conta o Princípio da Incerteza.
Não somos encontrados em endereços certos, mas em regiões prováveis.
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Por termos cargas negativas, entre nós existe repulsão: cada um empurra o outro para mais longe possível.
Porém entre nós e os prótons, que possuem
cargas positivas, a atração é irresistível!
Nos átomos somos numericamente iguais aos
protons existente no núcleo, por isso os átomos
apresentam-se, geralmente, neutros.
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Na eletrização ocorre transferência de elétrons de um corpo para outro.
Carga positiva
“falta de elétrons”
Carga negativa
“excesso de elétrons”
Como ocupamos regiões em torno do núcleo, sempre que adquirimos energia
suficiente, podemos escapar do campo de influência do núcleo e passar de um material
para outro.Isto ocorre na ELETRIZAÇÃO.
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Série triboelétrica
Mão humanaPele de coelhoVidroNylonSedaPapelBorrachaAcetatoPoliesterisoporPVC
Mais positivo
Mais negativo
Exemplo: vidro com seda
Vidro (+) e seda (-)
A série indica para onde nos
transferimos quando 2 materiais são
colocados em forte contato, como o
atrito.
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Em alguns materiais, muitos de nós, somos livres.
Temos a liberdade de compartilhar com diversos átomos e,
sob influência externa, movimentamos através da matéria.
Condutores e Isolantes
.Não possuem eletrons
livres.
As cargas ficam localizadas.
O material isolante não transmite eletricidade.
Eletrização e Neutralização por contato
MATERIAL CONDUTOR
Possuem eletrons livres.Eles podem se
movimentar, e levar energia de um
ponto para outro
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Processo de separação de cargas que ocorre num
condutor sob influência de cargas externas externas.
Indução eletrostáticaTemos muita mobilidade dentro de um condutor.
Sob a influência de uma carga externa nós
deixamos uma região negativa e outra positiva.
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O eletróforo de Volta
Eletrizando por indução
O sinal da carga residente no corpo eletrizado é oposto
ao da carga indutora.
A nossa tendência é “fugir” para mais longe possível de
outras cargas negativas.
Principalmente quando um condutor permite que isto
ocorra .
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Inventou a balança de torsão para medir a força elétrica entre
duas esferas.
O experimento de Coulomb
F = kq1q2/d2Charles A
Coulomb (1736 – 1806)
Cargas eletricasUnidade de carga1 coulomb = 1 C
Constante de Coulomb
k = 9×109 N/C2·m2
Entre nós, cargas negativas, a força elétrica é de repulsão.
O mesmo ocorre entre cargas positivas.
Porém entre nós e os protons,cargas de sinais opostos, ela é de atração.
Quanto mais próximos, mais intensa é a força elétrica.
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A nossa carga é chamada de “carga elementar” e é
simbolizada pela letra “e”.Quantos de nós são
necessários para constituirmos uma carga 1 C?
625 x 1016 cargas elementares
são necessáriospara formar 1 C
Carga elementar
e = 1,6 x 10-19 C
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F F
F F
F F
LEI DE COULOMB
+ +
d
q1 q2
- -
d
q1 q2
+ -
d
q1 q2
A s f or ças de Coulomb sãodir et ament e pr opor cionaisao pr odut o ent r e os módulosdas car gas dos cor pos.
F q2
q1
.
A s f or ças de Coulomb sãoinver sament e pr opor cionaisao quadr ado da dist ância que separ a as cor pos car r e-gados.
2F
d
1
Fq
2q
1.
2d
Conclusões Exper iment ais de Coulomb
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Variando somente as cargas
F F+ +
d
q1 q23 26 6
F F+ +
d
q1 q24 0,52 2
F q1 . q23 26
F q1 . q24 0,52
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Variando somente a distância
+ +
d
q1 q2F F
+ +
d
F 1
d2
++++++++++++
2d
FF44
1(2d)24 d2
F
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Exercitando
Complete as lacunas de forma que a Lei de Coulomb seja respeitada.
F q1 . q2
q1
q2
F
q1
F2
q22
F6
q23
q12
F8
q24
q12
F5
q15
F20
q24
q110
q2
2
q1
2
q2
F2
q1
2q2
2
F4
q1
2q2
3q2
5
6F
q2
27
3F
q1q19
+ +
d
q1 q2F F
5F
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Exercitando
Complete as lacunas de forma que a Lei de Coulomb seja respeitada.
F
d d2
F4
d3
F9
d4
F16
d5
F25
F2
d2
F4
d2
F9
d3
F3
d4
d5
F16 F25
d3
F 1d2
+ +
d
q1 q2F F
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Gráfico F x d
1
2
3
4
1419116
1
F d
F(N)
d(m)
F 1d2
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Natureza vetorial da Força Eletrostática
+ +
d
q1 q2
+
q3
2d
FF4
FR
Módulo da resultante:
FR = F -F
4 FR =3F
4
1) FF4
+FR = F12 F2
2 + 2F1 .F2.cos
FR = F1 F2+Vetorialmente:
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Natureza vetorial da Força Eletrostática
+ +
d
q1 q2
-
q3
2d
F
Módulo da resultante:
FR = F+F
4 FR =5F
4
2) FR
F4F
F4
Vetorialmente: FR = F1 F2+
+FR = F12 F2
2 + 2F1 .F2.cos
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+
q2
q1
-
+
q3
d
2d
F1
F1
F2 F2
FR
Natureza vetorial da Força Eletrostática
3)
FR = F1 F2+
+FR = F12 F2
2 + 2F1 .F2.cos
+FR = F12 F2
2
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Natureza vetorial da Força Eletrostática
4)
+
q1
q2
-
+
q3
F1
F2
FR
FR = F1 F2+
+FR = F12 F2
2 + 2F1 .F2.cos
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Natureza vetorial da Força Eletrostática
5)
+
q1
q2
-
+
-2q3
F1
F2
FR
FR = F1 F2+
+FR = F12 F2
2 + 2F1 .F2.cos
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William Gilbert (1544 – 1603) retoma a experiência original e verifica que a propriedade apresentada pelo âmbar é comum a outras substâncias quando atritadas entre si.
“Elétrico” -> “elektron” (do grego, designa âmbar). Daí, corpos eletrizados ou carregados de eletricidade.
(William Gilbert)
Física - Eletrostática e Aplicações - Wildson W de Aragão24
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OTTO VON GUERICKE (1602 – 1686): Construiu a primeira máquina geradora de eletricidade estática.
STEPHEN GRAY (1666 – 1736): Estabeleceu a distinção entre condutores e isolantes.
Física - Eletrostática e Aplicações - Wildson W de Aragão 25
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CHARLES DU FAY (1698 – 1739): Teoria da existência das eletricidades vítrea e resinosa.
BENJAMIN FRANKLIN (1706 – 1790): Deu impulso definitivo na eletricidade. Inventou pára-raios e investigou teorias na área.
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Franklin concebeu que os corpos possuíam um fluido elétrico.
Excesso de fluido = corpo positivamente eletrizado, como vidro atritado com seda (eletricidade vítrea).
Falta de fluido = corpo negativamente eletrizado, como o âmbar (resina) atritado com seda.
Fluido elétrico não existe. Corpos positivos tem falta de elétrons e corpos negativos tem excesso de elétrons (-).
Física - Eletrostática e Aplicações - Wildson W de Aragão 27
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CHARLES AUGUSTIN DE COULOMB (1736 – 1806): Utilizando a Balança de torção, estabeleceu a lei que leva seu nome.
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ALESSANDRO VOLTA (1754 – 1827): Construiu a pilha elétrica. Obtenção de corrente elétrica (cargas elétricas em movimento ordenado).
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Prótons e elétrons interagem com uma Força Eletrostática.
Prótons do núcleo interagem com Força Nuclear e Força Eletrostática.
Física - Eletrostática e Aplicações - Wildson W de Aragão 30
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Pentear os cabelos;
Tirar um agasalho ou camisa de lã;
Aproximar de aparelhos de TV;
Tocar maçanetas de porta;
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Abastecimento de aviões
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A parte esférica superior acumula cargas elétricas
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Usados para determinar se um corpo está eletrizado ou não, e, se tiver, o sinal de sua carga.
Física - Eletrostática e Aplicações - Wildson W de Aragão 34
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Indicam direção e sentido do campo elétrico de uma ou mais cargas.
Física - Eletrostática e Aplicações - Wildson W de Aragão 35
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1. A Xerografia – Máquina Copiadora: O advogado norte americano Chester Carlson recobriu de
enxofre uma placa de zinco e a eletrizou por atrito com algodão.
Placa pulverizada com licopódio Cilindro pulverizado com selênio
Física - Eletrostática e Aplicações - Wildson W de Aragão 36
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2. Impressoras a jato de tinta Entre duas placas eletrizadas (no eletrodo) existe um
campo elétrico que regula a orientação das gotas lançadas pelo emissor.
Física - Eletrostática e Aplicações - Wildson W de Aragão 37
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3. Os pára-raios 3. 1. Pára –raios de Franklin:
Haste condutora disposta verticalmente no ponto mais alto da estrutura a ser protegida.
Um fio condutor cravado profundamente no solo induz as cargas em excesso recebidas pelo pára-raios.
Física - Eletrostática e Aplicações - Wildson W de Aragão 38
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Campo de proteção do pára-raios: Forma um cone tendo como vértice o ponto mais alto do
pára-raios, cuja geratriz forma 60º com a horizontal.
(ABNT)
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3. 2. Pára-raios radioativos
Ioniza-se o ar nas vizinhanças da ponta, devido material radioativo existente. Por causar problemas ambientais, seu uso atualmente está proibido.
Proibição: Norma 5419/93 ABNT – Associação Brasileira de Normas e Técnicas.
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4. Pulverização Eletrostática
Redução dos impactos ambientais devido à diminuição do uso de agrotóxicos.
O método de aplicação atual é extremamente desperdiçador e contaminador.
Grande parte do produto é depositado no solo.
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A pulverização consiste em lançar gotas eletrizadas para melhor eficácia do inseticida e menor deposição no solo.
As gotículas carregadas são atraídas por indução para as
folhas. Nelas, elas repelem-se, espalhando-se pelo vegetal, inclusive na parte inferior.
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O método reduz em 50% o uso dos ingredientes ativos e as perdas para o solo são 20 vezes menores que no método convencional.
Fonte:
Aldemir Chaim
http://www.agencia.cnptia.embrapa.br/recursos/Chaim_pulverizacaoID-2bQck4Ciug.pdf
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OBRIGADO!
W W De Aragão, 2012
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