Eletrostática 2
Energia potencial elétrica
Energia que depende da interação entre duas cargas para existir
Epel= k . Q. q/d
d - distância entre as duas cargas
Potencial elétrico
Quantidade de energia potencial necessária para a carga de prova ir de um ponto para outro
V= Epel/q
Só é nulo no infinito
O potencial elétrico de um ponto é gerado pela carga fonte, e não depende da carga de prova
V= k . Q/d
V - potencial elétrico do ponto
d - distância entre o ponto e a carga
Se q>0, V>0
Se q<0, V<0
Cargas positivas possuem maior potencial elétrico enquanto que cargas negativas possuem menor potencial elétrico
Várias cargas ligadas a um mesmo ponto
O potencial resultante no ponto é a soma de todos os potenciais individuais
Equipotenciais
Linhas com pontos de mesmo potencial elétrico
Diminui no sentido do campo(linha de força)
Trabalho
É a energia usada por uma força para movimentar um corpo(variação de energia cinética), para levar o corpo a uma certa altura(energia potencial gravitacional) ou para fazer um corpo elástico voltar ao normal( variação da energia potencial elástica)
Se a força for constante
Tipos
Trabalho motor
Trabalho e deslocamento no mesmo sentido
Trabalho resistente
Trabalho e deslocamento em sentidos contrários
τ= Fr . d . cos θ
τ=ΔEc=mv² final/2 - mv² inicial/2
τ= mgh
τ= k . Δx²/2
θ - ângulo formado entre a força e o deslocamento
ΔEc - variação da energia cinética
d - deslocamento
Δx=Lf - Li - deformação
k - constante elástica
L - comprimento
g=9,8 m/s² - gravidade
Fr - força resultante
Princípio da conservação da energia
A energia apenas se transforma de um tipo em outro, em quantidades iguais
Energia mecânica
Soma da energia cinética e de todas as potenciais
Em= Ec + Epg +Epe
É constante se todas as forças que realizarem o trabalho sobre o corpo forem conservativas(que transformam um tipo de energia em outro)
Total
Soma de todos os trabalhos individuais
τr= τ1 + τ2.... +τn
Força elétrica
Em um campo elétrico, a carga de prova se move de um ponto para o outro pela força elétrica, ou seja, o trabalho não depende do deslocamento
τ= qU
Cargas positivas seguem o menor potencial
Cargas negativas seguem o maior potencial
No caso de um campo elétrico uniforme
Como a força e o campo são constantes
τ=|q| . E . d
τ - trabalho realizado pela força elétrica para mover a carga entre dois pontos
d - a distância entre dois pontos
Diferença de potencial(d.d.p)
O trabalho necessário da força elétrica para levar a carga de prova de um ponto para outro
U= τ/|q|
U - diferença de potencial(Vinicial - Vfinal)
Se q -, U<0 Se q +, U>0
No caso de um campo elétrico uniforme
E . d= U
Equilíbrio eletrostático
É quando cargas elétricas de um condutor se mexem desordenadamente sem uma corrente elétrica e depois se distribuem no exterior do condutor
São cargas de mesmo sinal
Tipos de condutor
Esférico
As cargas se distribuem de forma simétrica e igual no exterior
Pontudo
As cargas não se distribuem de forma simétrica e igual, e boa parte se concentra na região mais pontuda
Características
1 - Campo elétrico e trabalho da força elétrica são nulos, exceto no exterior
2 - O potencial elétrico interno é o mesmo para todos os pontos
3 - Não há corrente elétrica interna
4 - As cargas elétricas ficam na superfície externa
Gaiola de Faraday
Materiais ou veículos metálicos são blindados contra descargas elétricas(raios)
Cálculo do potencial elétrico
V=k . Q/R
No caso de duas esferas eletrizadas conectadas uma a outra por um fio condutor
Por causa da diferença de potencial, ocorre uma troca de cargas entre as duas e atingem o equilíbrio
1 - Passam a ter quantidades de carga diferentes, mas a soma das duas é constante: Q1 + Q2= Q'1 + Q'2
2 - Os potenciais das duas esferas se igualam: Q'1/R1= Q'2/R2
Corrente elétrica
Movimento de elétrons
Em líquidos é movimento de ânions e cátions
Condutores
Bons condutores
Maus condutores(isolantes elétricos)
É mais fácil de passar elétrons, pois possuem muitos elétrons livres. Ex: metais
É mais difícil de passar elétrons, pois possuem poucos elétrons livres
Sentido convencional
Considera o sentido das cargas positivas, enquanto o sentido real das cargas negativas é o sentido oposto
Intensidade
Em um gerador, a corrente vai do polo positivo até o negativo, sendo que na realidade é o inverso
i= |Q|/Δt
Efeitos
Fisiológico
Químico
Luminoso
Joule
Magnético
Quando a corrente passa por um ser vivo, ele toma um choque elétrico
Quando a corrente passa por uma solução iônica, movimenta ânions e cátions para o ânodo e o catodo respectivamente
Quando a corrente passa por um condutor, é produzido um campo magnético
Quando a corrente passa por um gás, em pressão baixa, é emitida uma luz
Quando a corrente se colide com os átomos, o condutor se aquece
Resistores
Condutores que transformam energia elétrica em calor e que dificultam a passagem de corrente elétrica
Resistência elétrica
Quanto maior, mais difícil é a passagem da corrente elétrica
Leis de Ohm
Primeira lei
Em temperatura constante, a divisão entre a diferença de potencial e a corrente elétrica é constante, ou seja, resistência constante
U= R. i
Segunda lei
R= ρ . l/A
ρ=ρini . [1 + α(θ – θini)]
R=Rini . [1 + α(θ – θini)]
ρini - resistividade a temperatura θini
Rini - resistência a temperatura θini
α - coeficiente que depende do material
Termos
Energia potencial
Energia capaz de se transformar em outra
Carga fonte
Carga fixa que trouxe campo elétrico
Só é nulo no infinito
Metais pontudos diminuem a intensidade da corrente elétrica(raios)