terça-feira, 28 de junho de 2011

Força elétrica

A força elétrica é originada pela interação de uma
carga elétrica com outras cargas elétricas, que podem ter sina positivo
ou negativo. Esta força pode ser de repulsão ou atração, conforme os sinais das cargas; se de sinais contrários se atraem as de sinais iguais se repéeem.
Esta lei diz respeito à intensidade das forças de atração ou de repulsão que agem em duas cargas elétricas puntiformes (cargas de dimensões desprezíveis), quando colocadas em presença uma da outra.
Considere duas cargas elétricas puntiformes, Q1 e Q2 , separadas pela distância d. Se os sinais dessas cargas forem iguais, elas se repelem; se forem diferentes, se atraem.

a)









b)








Isso se deve à natureza elétrica da interação entre elas. São forças de ação e reação e, portanto, têm a mesma intensidade, a mesma direção e sentidos opostos. De acordo com o principio da ação e reação, essas forças agem em corpos diferentes e, portanto, não se anulam. Charles de Coulomb verificou experimentalmente que: As forças de atração ou de repulsão entre duas cargas elétricas puntiformes são diretamente proporcionais ao produto das cargas e inversamente proporcionais ao quadrado da distância que as separa. A expressão matemática dessa força é:




Q1 e Q2 são cargas elétricas, em módulo, e K é a constante eletrostática que, no SI, para as cargas situadas no vácuo, é indicada por Ko e vale:




Trabalho no campo elétrico

Esse trabalho é considerado uma variação da energia potencial elétrica, ou seja, isso ocorre quando uma carga se desloca de um lugar para outro. Como já vimos nos capítulos anteriores, a unidade de medida usada na energia potencial é o joule.

É importante sabermos que em um campo eletrostatico, ou seja, ou seja em um campo de forças conservativas, o trabalho que não é dependente da trajetória .

Para calculamos o trabalho, usamos a seguinte equação













Corrente elétrica


Denominamos corrente elétrica a todo movimento ordenado de partículas eletrizadas. Para que esses movimentos ocorram é necessário haver tais partículas − íons ou elétrons − livres no interior dos corpos.

Corpos que possuem partículas eletrizadas livres em quantidades razoáveis são denominados condutores, pois essa característica permite estabelecer corrente elétrica em seu interior.

Nos metais existe grande quantidade de elétrons livres, em movimento desordenado. Quando se cria, de alguma maneira, um campo elétrico (\vec E) no interior de um corpo metálico, esses movimentos passam a ser ordenados no sentido oposto ao do vetor campo elétrico (\vec E), constituindo a corrente elétrica.


A corrente elétrica pode ser classificada em: a) Corrente eletrônica – Constituída pelo deslocamento dos elétrons livres. Ocorre, principalmente, nos condutores metálicos.








b) Corrente iônica – Constituída pelo deslocamento dos íons positivos e negativos, movendo-se simultaneamente em sentidos opostos. Ocorre nas soluções eletrolíticas (soluções de ácidos, sais ou bases) e nos gases ionizados (lâmpadas fluorescentes).










Nas soluções eletrolíticas, as partículas portadoras de carga são os íons, que se movimentam sob a ação da força do campo elétrico. Os íons positivos movimentam-se no mesmo sentido do campo elétrico ; enquanto os negativos movimentam-se no sentido oposto. tipos de corrente elétrica Consideram-se dois tipos de corrente elétrica: a) Corrente contínua (CC) – é aquela cujo sentido permanece constante. Quando, além do sentido, a intensidade também se mantém constante, a corrente é chamada corrente contínua constante. É o que ocorre, por exemplo, nas correntes estabelecidas por uma bateria de automóvel e por uma pilha. b) Corrente alternada (CA) – é aquela cuja intensidade e cujo sentido variam periodicamente. Esse é o caso das correntes utilizadas em residências, que são fornecidas pelas usinas hidrelétricas, em que temos uma corrente alternada de freqüência 60 ciclos por segundo. Suas representações gráficas são respectivamente:








Tensão elétrica

Tensão elétrica é a diferença de potencial elétrico entre dois pontos. Sua unidade de medida é o volt, em homenagem ao físico italiano Alessandro Volta.

Por analogia, a tensão elétrica seria a "força" responsável pela movimentação de elétrons: o potencial elétrico mede a força que uma carga elétrica experimenta no seio de um campo elétrico, expressa pela lei de Coulomb, portanto a tensão é a tendência que uma carga tem de ir de um ponto para o outro. Normalmente toma-se um ponto que se considera de tensão zero e mede-se a tensão do resto dos pontos relativos a este.

A tensão elétrica entre dois pontos, ou seja [(+) e (-)] é definida matematicamente como a integral de linha do campo elétrico:





Para facilitar o entendimento da tensão elétrica pode-se fazer um paralelo desta com a pressão hidráulica. Quanto maior a diferença de pressão hidráulica entre dois pontos, maior será o fluxo, caso haja comunicação entre estes dois pontos. O fluxo (que em eletrodinâmica seria a corrente elétrica) será assim uma função da pressão hidráulica (tensão elétrica) e da oposição à passagem do fluido (resistência elétrica). Este é o fundamento da lei de Ohm, para acorrente contínua:

U = R \cdot I

onde:

  • R = Resistência (ohms)
  • I = Intensidade da corrente (ampères)
  • U = Diferença de potencial ou tensão (volts)


Geradores elétricos


















Geradores eletricos (pilhas) que transformam energia química em energia elétrica

Gerador elétrico é um equipamento que transforma em energia elétrica outras formas de energia. Uma bateria de automóvel, por exemplo, transforma a energia química em energia elétrica. Uma usina hidrelétrica utiliza a energia mecânica transformando-a em energia elétrica.
Portanto, um gerador elétrico é o aparelho que realiza a transformação de uma forma qualquer de energia em energia elétrica.

Um gerador possui dois terminais denominados polos:
Polo negativo corresponde ao terminal de menor potencial elétrico.
Polo positivo corresponde ao terminal de maior potencial elétrico.
Quando colocado em um circuito, um gerador elétrico fornece energia potencial elétrica para as cargas, que entram em movimento, saindo do polo negativo para o polo positivo.
A potência elétrica total gerada (Pg) por um gerador é diretamente proporcional à intensidade de corrente elétrica. Ou seja:

Pg = fem . i

Onde:
fem é a constante de proporcionalidade, chamada de força eletromotriz.
i é a intensidade de corrente elétrica entre os terminais do gerador.
Portanto, a força eletromotriz de um gerador pode ser definida pelo quociente:



Sabendo que a potência elétrica é dada em watts (W) e a intensidade da corrente é dada em ampère (A), temos:



Assim, a unidade de medida da força eletromotriz no sistema internacional é o volt (V).

Rendimento elétrico de um gerador

Potência elétrica lançada: É a potência elétrica fornecida pelo gerador ao circuito externo.



onde U é a diferença de potencial ou tensão, entre os terminais do gerador.

A potência elétrica dissipada internamente é dada por:



Onde: r é a resistência interna do gerador.
i é a intensidade de corrente elétrica.

O rendimento (η) do gerador é a razão entre a potência lançada e a potência total gerada, ou seja:







Aparelhos elétricos


O aprendizado sobre o uso correto dos aparelhos elétricos pode ser um ponto muito importante para uma aula de eletricidade, tendo em vista que o professor pode ensinar seus alunos a entender como utilizar corretamente os equipamentos elétricos bem como ligá-los de forma adequada, evitando que estraguem. Por exemplo, se um aparelho que funciona na tensão 220 V for ligado na tensão de 127 V ele não queimará, mas também não funcionará de forma correta. Caso ocorra o contrário, se o aparelho funciona a 127 V e for ligado numa tensão de 220 V, o aparelho elétrico queimará. Esse mesmo fato ocorre com as lâmpadas, por exemplo. Se a corrente estabelecida nela não for suficiente para aquecer o filamento de tungstênio, a lâmpada brilhará menos e a luz terá tom avermelhado. Alguns conceitos são muito importantes para entender o funcionamento dos aparelhos eletrônicos. Tensão: simbolizada pela letra V que significa volt, ela especifica a capacidade de energia da rede na qual o aparelho será ligado. Freqüência: representada pela letra f é a freqüência da oscilação da rede elétrica na qual o aparelho é ligado. A unidade de freqüência no Sistema Internacional de Unidades é o hertz (HZ). Potência: significa o consumo de energia por unidade de tempo e o símbolo é o W que é a unidade de potência no Sistema Internacional de Unidade.



Grupo 3- Bruno, Gabriela Araujo, Guilherme, Gabriel, Thaylla

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