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Aulas de Fisica básica

1. Capítulo
30
Introdução à
Eletricidade
FÍSICA
PROF SIDNEY ROCYHA
ANOTAÇÕES EM AULA
Capítulo 30 –Introdução à Eletricidade

2. Introdução à Eletricidade
Ao ser atritado com um pedaço de pele de animal,
o âmbar passa a atrair pedacinhos de palha seca.
Eletricidadeéumapalavraderivadadogregoélektron,que
significaâmbar.
30.1
G10CK/ALAMY/EASYPIX BRASIL
Resina vegetal fossilizada

3. Introdução à Eletricidade
Constituição do átomo e corpos eletrizados
Toda matéria é constituída de
átomos. Os átomos, em um modelo
simplificado, são compostos
fundamentalmente de prótons,
nêutronse elétrons.
30.1
ADILSON SECCO

4. Introdução à Eletricidade
Nesse modelo, conhecido como
modelo atômico planetário ,
apresentado em 1911 por Ernest
Rutherford (1871-1937), prótons e
nêutrons estão concentrados em uma
diminuta e maciça região central do
átomo, formando o núcleo.
Constituição do átomo e corpos eletrizados
30.1
ADILSON SECCO

5. Introdução à Eletricidade
Os elétrons, em constante
movimentação, distribuem-se ao
redor desse núcleo, numa região
denominada eletrosfera. Prótons
e elétrons possuem carga elétrica.
Constituição do átomo e corpos eletrizados
30.1
ADILSON SECCO

6. Introdução à Eletricidade
As cargaselétricasdo prótone do elétrontêmmesmovalor
emmóduloe sinaisopostos(naturezasdiferentes).
Prótonstêmcargaelétricapositivae elétronstêmcarga
elétricanegativa.
Taiscargaselétricassãochamadasde cargaelétrica
elementar.
30.1
Constituição do átomo e corpos eletrizados

7. Cargaelétricaelementar(e): É a cargade 01 (um) proton oude
01 (um) elétron.
Introdução à Eletricidade
30.1
Átomo neutro
ADILSON SECCO
e=1,6∙10
–19
C
coulomb, unidade de
carga elétrica no SI
Importante:

8. Corpos eletrizados
Eletrizar um átomo e, por extensão, um corpo, significa
tornar diferente o número de prótons e o número de
elétrons do átomo ou do corpo.
Corpo eletrizado
negativamente
apresenta excesso
de elétrons
Corpo eletrizado
positivamente
apresenta falta
de elétrons
fornecendo elétrons
retirando elétrons
30.2
Corpo neutro
número de p
+
= número de e
–
número de p
+
< número de e
–
ADILSON SECCO
número de p
+
> número de e
–

9. Corpos eletrizados
A quantização da carga elétrica
Como só podemos fornecer ou retirar um número inteiro de
elétrons do corpo, a carga elétrica (positiva ou negativa)
desse corpo será sempre um múltiplo inteiro da carga
elementar e.
Assim:
Q = ±n ∙ e
em quee= 1,6 ∙ 10
–19
C
A carga Qserá positiva se o corpo apresentar falta
de elétrons e negativa se o corpo apresentar excesso
de elétrons.
30.2

10. Capítulo
33
Corrente elétrica,
potência, Energia
elétrica, resistores
e leis de Ohm
FÍSICA
PROF: SIDNEY ROCHA
ANOTAÇÕES EM AULA
Capítulo 33 –Corrente elétrica, potência,
resistores e leis de Ohm

11. Corrente elétrica
Correnteelétricaé o nomedado aomovimentoordenadode
cargaselétricas.
Noscondutoresmetálicos, osportadoresde cargaelétrica
queconstituema correntesãooselétrons.
Nassoluçõesiônicas, osportadoresde cargaelétricada
correntesãoíonspositivos(cátions) e íonsnegativos
(ânions).
Nosgases ionizados, osportadoresde cargada corrente
elétricasãoíonse elétrons.
33.1

12. Porconvenção, o sentidodacorrenteelétricaé contrárioaodo
movimentodas cargasnegativaslivres.
A intensidade média i
mda corrente elétrica é dada por:
A unidadede medida recebeo nomede Ampère(A).
Sentido corrente elétrica
33.1
C
s
i
m=
q
t
coulomb (C)
segundo (s)
STUDIO CAPARROZ
o
e
i
coulomb por
segundo
C
s

13. Corrente elétrica
Nodiagramaintensidadedecorrente×tempo(gráficoi×t),
aáreasobacurva,emdadointervalodetempo,é
numericamente igualàquantidadedecargaelétricaque
atravessaumaseçãotransversaldocondutor.
33.1
q
ADILSON SECCO
q=“área” sob i t
N

14. Corrente elétrica
Lei dos nós
Noscircuitoselétricos,opontoparaoqualconcorremtrêsou
maiscondutoresédenominadonó.
33.1
ADILSON SECCO

15. Corrente elétrica
Lei dos nós(primeiralei de Kirchhoff)
33.1
Emqualquernódeumcircuitoelétrico,asomadas
intensidadesdecorrentesquechegamaonóéigual
àsomadasintensidadesdecorrentesquesaemdele.
ADILSON SECCO

16. Efeitos da corrente elétrica
Aoseestabelecerumacorrenteelétricaemummaterial
condutor,podemossempreidentificarpelomenosumdos
cincoefeitosdescritosaseguir.
33.2

17. Efeitos da corrente elétrica
Efeito térmico
TambémconhecidocomoefeitoJoule,
esseefeitosurgedevidoàscolisões
entreosátomosdocondutoreos
elétronslivresqueconstituema
correnteelétrica.OefeitoJouleocorre
emequipamentoselétricosquegeram
calor,comoaquecedoresechuveiros.
EFEITOJOULE:Éaconversão de
energiaelétricaemenergiatérmica.
33.2
Aquecedor elétrico
LUSOIMAGES/
SHUTTERSTOCK

18. Efeitos da corrente elétrica
Efeito químico
Oefeitoquímicoéabasedaeletróliseeacontecequando
umasoluçãoeletrolíticaéatravessadaporumacorrente
elétricaesofredecomposição.
33.2

19. Efeitos da corrente elétrica
Efeito luminoso
Apassagemdeumacorrente
elétricaatravésdeumgás
rarefeito pode ionizá-lo,
liberandoenergiaemformade
luz.Aslâmpadasfluorescentes
eosletreirosemneonsão
aplicaçõespráticasdesseefeito.
33.2
Lâmpada de plasma
MARCO
MEROLA
/LOOK AT SCIENCES/SCIENCE PHOTO LIBRARY/
LATINSTOCK

20. Efeitos da corrente elétrica
Efeito fisiológico
Esseefeitoacontecequandoumacorrenteelétricaatravessa
umorganismovivo.Nessecaso,acorrenteelétricaafeta
osistemanervosoeprovocacontraçõesinvoluntárias
noorganismo.
33.2

21. Efeitos da corrente elétrica
Efeitomagnético
Esseefeito,quesempresemanifesta,écaracterizadopelo
surgimentodeumcampomagnéticonasproximidades
docondutorporondecirculaacorrenteelétrica.Oefeito
magnéticoservecomobaseparaaconstruçãodemotores
elétricos,microfones,alto-falantes,transformadoresetc.
33.2

22. Potência e energia elétrica
Potênciaéagrandezafísicaqueindicaarapidezcomque
determinadotrabalhoérealizadoouarapidezcomque
determinadaquantidadedeenergiaéconvertidadeuma
formaemoutra.Assim:
A unidadede medida recebeo nomede watt(W).
33.3
P=
τ
t
joule (J)
segundo (s)
J
s
joule por
segundo
J
s

23. Paraamaioriadosequipamentoselétricos,aquantidadede
energiacorrespondentea1Jémuitopequena.Poressa
razão,ascompanhiaselétricasmedem aquantidadede
energiaelétricaconsumidaemquilowatt-hora(kWh).
33.3
Potência e energia elétrica
1kWh = 1kW · h
1kWh = 1.000 W · 3.600 s
1kWh = 3,6 · 10
6
J

24. ConsideremosumdipoloelétricosubmetidoàddpUe
percorridoporumacorrenteelétricadeintensidadei.
Comovimos,potênciaéagrandezafísicaqueindicaarapidez
comquedeterminadotrabalhoérealizado.Nocasododipolo,
otrabalhoérealizadopelaforçaelétricaparadeslocaras
cargasqueconstituemacorrenteelétrica.
33.3
Dipolo elétrico
U
i
STUDIO CAPARROZ

25. P = U ·i
A potência elétrica Pé dada por:
watt (W)
33.3
ampère (A)
volt (V)

26. Resistores e resistência elétrica
Denomina-seresistoroelementodecircuitoelétricocuja
funçãoéconverterenergiaelétricaemenergiatérmicaou
limitaraintensidadedecorrentequepassapordeterminados
componentesdeumcircuito.
33.4

27. 33.4
Resistores e resistência elétrica
Lâmpada de tungstênio
IGOR
KOVALCHUK
/
SHUTTERSTOCK
SÉRGIO
DOTTA
/CID
Resistência de chuveiro
Nas figuras, vemos alguns exemplos de resistores e alguns
aparelhos equipados com resistores encontrados em nosso
dia-a-dia.

28. Nas figuras, vemos alguns exemplos de resistores e alguns
aparelhos equipados com resistores encontrados em nosso
dia-a-dia.
33.4
Resistores e resistência elétrica
Resistência de chuveiro
SÉRGIO
DOTTA
/CID
Fritadeira
SUTSAIY/
SHUTTERSTOCK

29. 33.4
resistênciaelétrica:Éagrandezafísicaqueindicaa
dificuldadeimpostaàmovimentaçãodascargaselétricasque
constituemacorrenteatravésdocondutor.
Resistores e resistência elétrica

30. Nos circuitos elétricos, um resistor com resistência elétrica R
costuma ser representado pelos símbolos mostrados a seguir.
ou
33.4
Representação de um resistor
R R ADILSON SECCO

31. Consideremos um condutor submetido a uma diferença de
potencial Ue percorrido por uma corrente elétrica de
intensidade i.
33.4
Conceito de resistência elétrica
STUDIO CAPARROZ
U
i

32. Pordefinição, a resistênciaelétricaRdo condutoré dada por:
A unidadede medida recebeo nomede Ohm(Ω).
33.4
Resistores e resistência elétrica
R=
U
i ampère (A)
volt (V)
V
A
volt por ampère
V
A

33. Leis de Ohm
Primeiralei de Ohm
Quandose aumentaa ddpUaplicadaaosterminaisde um
resistor, a intensidadede correnteelétricaiqueo atravessa
aumentanamesmaproporção. Assim, a razãoentre ddpU
e a intensidadede correnteelétricaipermanececonstante.
Matematicamente, escrevemos:
33.5
U
1 U
2 U
3 U
n
i
1 i
2 i
3 i
n
= = = …= = constante= R

34. U= R· i
volt (V)
ampère (A)
ohm (W)
IMPORTANTE:
De acordocom a primeiralei de Ohm: osresistorescuja
resistênciaelétricaé constantesãodenominadosresistores
ôhmicos.
33.5
Leis de Ohm

35. Curva(gráfico) característicado resistor
O diagramaU×ide um dado componentede circuitoelétrico
é denominadocurvacaracterísticado componente.
Para um resistor ôhmico, vale a relação:
R= constante= tg
DiagramaU×ipara diversos tipos de resistores
33.5
Rcrescente comi
R =constante
(resistor ôhmico)
R decrescente com i
STUDIO CAPARROZ
i0
U

Leis de Ohm

36. Segundalei de Ohm
Aresistênciaelétricadeumcondutorhomogêneodesecção
transversalconstantedependedomaterialdequeéfeitoeé
diretamenteproporcionalaoseucomprimentoLeinversamente
proporcionalàsuaáreadesecçãotransversalA.
33.5
Leis de Ohm

37. Segundalei de Ohm
Consideremoso condutormostradonafigura.
A resistência elétricaRdessecondutoré dada por:
resistividade do material
33.5
Leis de Ohm
L
A
STUDIO CAPARROZ
R = ρ·
L
A

38. Segunda lei de Ohm
A resistividade ρ é uma característica do material do qual
o condutor é feito e depende de sua temperatura.
No SI, a resistividade é medida em Ω · m.
33.5
Leis de Ohm

39. FÍSICA
NICOLAU, TORRES
E PENTEADO
ANOTAÇÕES EM AULA
Coordenação editorial: Juliane Matsubara Barroso
Elaboração de originais: Carlos Magno A. Torres, Nicolau Gilberto Ferraro, Paulo Cesar M. Penteado
Edição de texto:Eugênio Dalle Olle, Fabio Ferreira Rodrigues, Fernando Savoia Gonzalez, João Batista Silva dos Santos,
Livia Santa Clara de Azevedo Ferreira, Lucas Maduar Carvalho Mota, Luiz Alberto de Paula e Silvana Sausmikat Fortes
Preparação de texto: Silvana Cobucci Leite
Coordenação de produção: Maria José Tanbellini
Iconografia: Daniela Baraúna, Érika Freitas, Fabio Yoshihito Matsuura, Flávia Aline de Morais e Monica de Souza
Diagramação: Mamute Mídia
EDITORA MODERNA
Diretoria de Tecnologia Educacional
Editora executiva:Kelly Mayumi Ishida
Coordenadora editorial: Ivonete Lucirio
Editores:Andre Jun e Natália Coltri Fernandes
Assistentes editoriais:Ciça Japiassu Reis e Renata Michelin
Editor de arte:Fabio Ventura
Editor assistente de arte:Eduardo Bertolini
Assistentes de arte:Ana Maria Totaro, Camila Castro e Valdeí Prazeres
Revisores:Antonio Carlos Marques, Diego Rezende e Ramiro Morais Torres
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2012