ELETROMAGNETISMO - Nelson Reyes
ELETROMAGNETISMO - Nelson Reyes
ELETROMAGNETISMO - Nelson Reyes
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL<br />
INSTITUTO DE FÍSICA<br />
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENSINO DE FÍSICA<br />
<strong>ELETROMAGNETISMO</strong><br />
Prof. <strong>Nelson</strong> Luiz <strong>Reyes</strong><br />
Marques
ELETROSTÁTICA
1 - Eletrostática: Os Primeiros Passos . . .<br />
Átomo de Rutherford e Carga Elétrica<br />
prótons<br />
nêutrons<br />
elétrons<br />
{<br />
• Unidade no S.I.<br />
• C (coulomb)<br />
• A quantidade carga (e) é chamada<br />
de Elementar<br />
Prótons: + e = 1,6 .10 -19 C<br />
Elétrons: - e = 1,6 .10 -19 C<br />
• microcoulomb = m C = 1.10 -6 C<br />
• milicoulomb = m C = 1.10 -3 C<br />
• nanocoulomb = n C = 1.10 -9 C
Corpo neutro e corpo eletrizado<br />
Se um átomo perde elétrons de sua eletrosfera, o<br />
número de prótons predominará e o átomo tornar-se-á<br />
um íon positivo (cátion). Por outro lado, se ele receber<br />
um ou mais elétrons na eletrosfera, tornar-se-á um íon<br />
negativo (ânion).<br />
Corpo eletricamente neutro<br />
Número de p = Número de e
Corpo neutro e corpo eletrizado<br />
Dizemos que um corpo está eletrizado quando ele<br />
apresenta excesso ou falta de elétrons.<br />
e<br />
Corpo eletricamente positivo<br />
Número de p Número de e<br />
e<br />
Corpo eletricamente negativo<br />
Número de p Número de e<br />
* Eletrizado positivamente: perde elétrons.<br />
* Eletrizado negativamente: ganha elétrons.
A Carga Elétrica é quantizada<br />
• A carga elétrica é quantizada, ou seja, qualquer<br />
quantidade microscópica de carga será sempre um múltiplo<br />
inteiro da carga elementar<br />
É o caso da carga elétrica de um corpo. A quantidade de<br />
carga elétrica total (q) é sempre um número inteiro (n) de<br />
vezes o valor elementar (e)<br />
q <br />
n.e<br />
n = n° de elétrons em excesso ou falta<br />
e = 1,6 . 10 -19 C (carga elementar)
PRINCÍPIOS DA ELETROSTÁTICA<br />
a) Princípio da Atração e Repulsão: cargas de mesmo sinal<br />
se repelem e de sinais opostos se atraem.<br />
b) Princípio da Conservação das Cargas Elétricas: num<br />
sistema eletricamente isolado, a soma algébrica das cargas<br />
positivas e negativas é constante.
Principio da Atração e da Repulsão<br />
Força de Repulsão<br />
Força de Atração<br />
F F<br />
+<br />
d<br />
+<br />
+<br />
d -<br />
F F<br />
• Cargas de mesmo sinal se Repelem<br />
• Cargas de sinal oposto se Atraem
Processos de Eletrização<br />
Série Triboelétrica<br />
Eletrização por Atrito
Eletrização por Contato
Eletrização por Indução
Força de campo e força de contato<br />
FORÇAS DE AÇÃO A DISTÂNCIA<br />
Dois corpos podem interagir sem que entre eles<br />
haja contato. Um corpo sofre a influência de<br />
outro através de um agente transmissor dessas<br />
forças, que chamamos de campo. Ex. peso,<br />
força elétrica, força magnética.
FORÇA ELÉTRICA – LEI DE CULOMB<br />
Um dos princípio da eletrostática diz que: cargas<br />
elétricas de sinais iguais se repelem, e cargas de sinais<br />
opostos se atraem.
FORÇA ELÉTRICA – LEI DE CULOMB<br />
COULOMB descobriu que a de interação elétrica<br />
entre duas cargas puntiformes é diretamente<br />
proporcional ao produto da quantidade de cargas, e<br />
inversamente proporcional ao quadrado da distância<br />
entre elas.
Balança de torção de Coulomb
COULOMB descobriu que o módulo da força de<br />
interação elétrica entre duas cargas elétrica pontuais é<br />
diretamente proporcional ao produto da quantidade de<br />
cargas, e inversamente proporcional ao quadrado da<br />
distância entre elas.<br />
F <br />
Q.<br />
q<br />
F -F<br />
2F -2F
F <br />
1<br />
2<br />
d<br />
F -F<br />
d = 2m<br />
4F -4F<br />
d = 1m<br />
F <br />
K.<br />
Q.<br />
2<br />
d<br />
q
ELETRODINÂMICA
Condutores e Isolantes Elétricos<br />
• Condutores Elétricos: são materiais dentro dos quais<br />
partículas portadoras de cargas podem se mover com certa<br />
liberdade.<br />
• Isolantes Elétricos: são materiais dentro dos quais<br />
partículas portadoras de cargas tem muita dificuldade em se<br />
mover.<br />
• Condutores eletrônicos: portadores de cargas elétricas.<br />
Ex.: os metais.<br />
• Condutores iônicos: grupos de átomos carregados cátions<br />
ou ânions (chamados de íons).<br />
Ex.: Solução aquosas de ácido, sais.<br />
• Condutores gasosos: gasosos portadores de cargas,<br />
elétrons ou íons. Ex.:gases ionizados.
Corrente Elétrica<br />
Elétrons Livres: em movimento<br />
desordenado (caótica)<br />
• A pilha cede energia para os elétrons livres que<br />
acumulam na forma de energia potencial e transforma<br />
em energia cinética.
CÁLCULO DA CORRENTE<br />
ELÉTRICA<br />
Coulomb/segundo (Ampere)
Sentidos da corrente elétrica
RESISTOR<br />
Dispositivo que transforma energia elétrica em<br />
energia térmica.<br />
SÍMBOLO
RESISTÊNCIA DO RESISTOR<br />
R <br />
U<br />
i<br />
Unidade:<br />
Volt/Ampere(ohm,Ω)<br />
U <br />
R. i
RESISTIVIDADE<br />
L<br />
R A<br />
R é diretamente proporcional a “L” e<br />
inversamente proporcional a “A”<br />
R<br />
<br />
.<br />
A<br />
L
-A intensidade da corrente é a esma pra todos<br />
os resistores.<br />
U U<br />
U<br />
U<br />
1<br />
Resistor equivalente 1 2 3<br />
2<br />
3<br />
R eq<br />
<br />
R<br />
<br />
R<br />
<br />
R
A ddp é a mesma pra todos os resistores.<br />
i i i i<br />
Resistor equivalente<br />
1<br />
2<br />
3<br />
1<br />
R eq<br />
<br />
1<br />
R<br />
1<br />
<br />
1<br />
R<br />
2<br />
<br />
1<br />
R<br />
3
<strong>ELETROMAGNETISMO</strong>
O QUE É O MAGNETISMO?<br />
Os ímãs são conhecidos desde a Grécia<br />
antiga: há relatos sobre a atração da<br />
magnetita (Fe 3O 4), achada na região da<br />
Magnésia, sobre pedaços de ferro.<br />
Em 1100 A.C., os chineses já<br />
haviam descoberto que agulhas<br />
de magnetita se orientam na<br />
direção Norte-Sul (a Terra é um<br />
grande ímã).
PÓLOS DE UM ÍMÃ<br />
Região onde as ações magnéticas são mais<br />
intensas.<br />
N<br />
S
Pólos de mesmo nome se repelem e de nomes diferentes se<br />
atraem.<br />
N S<br />
N<br />
S<br />
N<br />
N<br />
S<br />
S
INSEPARABILIDADE DOS PÓLOS<br />
Quando um ímã é dividido em várias partes, cada uma<br />
das partes comporta-se como um novo ímã. Aparecem<br />
sempre os dois pólos.
OS ÍMÃS SÃO CONSTRUÍDOS EM<br />
VÁRIAS FORMAS
N<br />
N<br />
S<br />
S<br />
N<br />
N<br />
S<br />
S
PÓLO NORTE<br />
PÓLO SUL<br />
PÓLO SUL<br />
Magnético<br />
PÓLO NORTE<br />
Magnético
Linhas de indução<br />
PODE SER OBSERVADO<br />
COLOCANDO LIMALHAS DE FERRO<br />
SOBRE UM PLÁSTICO<br />
QUE ESTEJA SOBRE UM ÍMÃ,
N<br />
S
N<br />
S
LINHAS DE FORÇA<br />
N<br />
S<br />
SAEM DO PÓLO<br />
NORTE E<br />
ENTRAM NO<br />
PÓLO SUL
UMA BARRA DE FERRO SEM MAGNETIZAÇÃO<br />
PODE SER CONSIDERADA COMO TENDO UM<br />
GRANDE NÚMERO DE PEQUENOS ÍMÃS<br />
DISPOSTOS DE MANEIRA DESORDENADA
QUANDO MAGNETIZAMOS ESTA BARRA, OS<br />
PEQUENOS ÍMÃS SE ALINHAM, POLARIZANDO<br />
O MATERIAL
QUANDO MAGNETIZAMOS ESTA BARRA, OS<br />
PEQUENOS ÍMÃS SE ALINHAM, POLARIZANDO<br />
O MATERIAL
PILHA<br />
1,5 V<br />
PILHA<br />
1,5 V
QUANDO UMA CORRENTE ELÉTRICA PERCORRE<br />
UM CONDUTOR, ELA CRIA EM TORNO DESTE UM<br />
CAMPO MAGNÉTICO<br />
PILHA<br />
1,5 V<br />
PILHA<br />
1,5 V
LINHAS DE FORÇA<br />
QUANDO UMA CORRENTE ELÉTRICA PERCORRE<br />
UM CONDUTOR, ELA CRIA EM TORNO DESTE UM<br />
CAMPO MAGNÉTICO<br />
PILHA<br />
1,5 V<br />
PILHA<br />
1,5 V
EXPERIÊNCIA DE OERSTED<br />
Um condutor percorrido por corrente elétrica<br />
gera ao seu redor um campo magnético
O CONDUTOR ATRAI A AGULHA DA BÚSSOLA.<br />
A
O CONDUTOR ATRAI A AGULHA DA BÚSSOLA.<br />
A
O CONDUTOR ATRAI A AGULHA DA BÚSSOLA.<br />
A
O CONDUTOR ATRAI A AGULHA DA BÚSSOLA.<br />
A
O CONDUTOR ATRAI A AGULHA DA BÚSSOLA.<br />
A
O CONDUTOR ATRAI A AGULHA DA BÚSSOLA.<br />
A
O CONDUTOR ATRAI A AGULHA DA BÚSSOLA.<br />
A
A<br />
O SENTIDO DO CAMPO MAGNÉTICO<br />
DEPENDE DO<br />
SENTIDO DA CORRENTE ELÉTRICA<br />
I
O SENTIDO DO CAMPO MAGNÉTICO<br />
DEPENDE DO<br />
SENTIDO DA CORRENTE ELÉTRICA<br />
I<br />
A
COMO AUMENTAR O<br />
CAMPO MAGNÉTICO<br />
DE UMA BOBINA
COLOCANDO UM NÚCLEO DE FERRO NO<br />
INTERIOR DA BOBINA<br />
O NÚCLEO DE FERRO CONCENTRA AS<br />
LINHAS DE FORÇA DO CAMPO MAGNÉTICO
AUMENTANDO A CORRENTE ELÉTRICA<br />
A
AUMENTANDO O NÚMERO DE ESPIRAS<br />
DA BOBINA<br />
600 Espiras
AUMENTA O CAMPO MAGNÉTICO<br />
1.200 Espiras
O ELETROÍMÃ SÓ AGE COMO ÍMÃ SE<br />
PERCORRIDO POR UMA<br />
CORRENTE ELÉTRICA
O ELETROÍMÃ SÓ AGE COMO ÍMÃ SE<br />
PERCORRIDO POR UMA<br />
CORRENTE ELÉTRICA
O ELETROÍMÃ SÓ AGE COMO ÍMÃ SE<br />
PERCORRIDO POR UMA<br />
CORRENTE ELÉTRICA
O ELETROÍMÃ SÓ AGE COMO ÍMÃ SE<br />
PERCORRIDO POR UMA<br />
CORRENTE ELÉTRICA
O ELETROÍMÃ SÓ AGE COMO ÍMÃ SE<br />
PERCORRIDO POR UMA<br />
CORRENTE ELÉTRICA
O ELETROÍMÃ SÓ AGE COMO ÍMÃ SE<br />
PERCORRIDO POR UMA<br />
CORRENTE ELÉTRICA
O ELETROÍMÃ SÓ AGE COMO ÍMÃ SE<br />
PERCORRIDO POR UMA<br />
CORRENTE ELÉTRICA
O ELETROÍMÃ SÓ AGE COMO ÍMÃ SE<br />
PERCORRIDO POR UMA<br />
CORRENTE ELÉTRICA
O ELETROÍMÃ SÓ AGE COMO ÍMÃ SE<br />
PERCORRIDO POR UMA<br />
CORRENTE ELÉTRICA
O ELETROÍMÃ SÓ AGE COMO ÍMÃ SE<br />
PERCORRIDO POR UMA<br />
CORRENTE ELÉTRICA
O MESMO CAMPO MAGNÉTICO DE UM ÍMÃ<br />
POSSANTE PODEMOS CONSEGUIR COM<br />
UM PEQUENO ELETROÍMÃ
6- TRANSFORMADOR<br />
O transformador é um aparelho que permite modificar<br />
uma ddp alternada aumentando-a ou diminuindo-a<br />
conforme a conveniência.<br />
UP <br />
N<br />
P<br />
U<br />
N<br />
S<br />
S<br />
P<br />
U<br />
P<br />
P<br />
<br />
p<br />
P<br />
S<br />
. i <br />
U<br />
S<br />
. i<br />
S
As Auroras Boreal e Austral<br />
Na região do Pólo Norte ela é conhecida como Aurora Boreal,<br />
sendo Aurora a deusa romana da alvorada e Boreas, vento<br />
norte em grego.<br />
Na região do Pólo Sul ela é chamada de Aurora Austral, sendo<br />
que Australis quer dizer ”do Sul” em latim.<br />
As Auroras ocorrem quando a Terra é atingida pelas partículas<br />
eletrizadas ou fótons, provenientes do espaço, que colidem<br />
com as átomos dos gases da atmosfera, transferindo energia<br />
para os seus elétrons, que se excitam e ao descaírem,<br />
liberam energia no espectro visível.
As Auroras Boreal e Austral
BIOMAGNETISMO
BIOMAGNETISMO<br />
Detecção dos campos magnéticos:<br />
1. Indução eletromagnética (peixe elétrico)<br />
2. Presença de partículas magnéticas (bactérias)<br />
3. Reações químicas moduladas por magnetismo.
BACTÉRIAS MAGNÉTICAS<br />
Biomineralização – magnetita
BACTÉRIAS MAGNÉTICAS<br />
Biomineralização – magnetita
TARTARUGAS<br />
Como um filhote de tartaruga acha sua rota<br />
migratória sem nunca ter entrado no oceano?<br />
Experiência - piscina