QUESTÕES

1. (Direito. C.L. -97) Considerando uma lâmpada incandescente, de 60 watts e 120 volts, todas as afirmativas estão corretas, exceto:
a) Lâmpada converte em 1,0h cerca de 2,2 x 105 joules de energia elétrica em luz e calor
b) A resistência elétrica da lâmpada acesa vale 2,4 x 102W.
c) A potência elétrica dissipada pela lâmpada, sob uma tensão de 90 volts, é menor dom que 60 watts.
d) A resistência da lâmpada é a mesma, quer esteja acesa, quer esteja apagada.
e) A intensidade da corrente, na lâmpada acesa, é de 0,50.

2. Direito.C.L. -(96) Uma barra de certo metal tem resistência R. Se fundirmos esta barra e, com o mesmo material, construirmos outra, de comprimento duplo, ela terá uma resistência:
a )R/2
b ) R
c ) 2R
d ) 4R
e ) 8R

3. (UNIPAC 97) Com um fio de material ôhmico e 3,5 m de comprimento pode-se construir uma resistência elétrica de 10,5W. Se utilizarmos 7,0 m deste mesmo fio e o submetermos a uma diferença de potencial de 42 volts pode-se afirmar que será percorrido por uma corrente igual a:
a) 1,0A
b) 2,0A
c) 3,0A
d) 4,0A

4. FMG 97) Uma lâmpada fluorescente contém em seu interior um gás que se ioniza após aplicação de alta tensão entre seus terminais. Após a ionização, uma corrente elétrica é estabelecida e os íons negativos deslocam-se com uma taxa de 1,0 x 1018 íons/segundo.
Sabendo-se que a carga de cada íon positivo é de 1,6 x 10-19 C, pode-se dizer que a corrente elétrica na lâmpada será:

a ) 0,16 A
b ) 0,32 A
c ) 1,0 x 1018A
d ) nula.

CORRENTE ELÉTRICA

VEJA AS DIVERSAS DIFINIÇÕES DE CORRENTE ELETRICA

Corrente elétrica - é o movimento ordenado de partículas eletricamente carregadas. Vamos explicar a corrente elétrica a partir de um condutor metálico (um fio elétrico, por exemplo). Dentro desses condutores há muitos elétrons livres descrevendo um movimento caótico, sem direção determinada. Ao aplicar-se uma diferença de potencial entre dois pontos do metal (ligando as pontas do fio a uma bateria, por exemplo), estabelece-se um campo elétrico interno e os elétrons passam a se movimentar numa certa ordem, constituindo assim a corrente elétrica.
Corrente elétrica - é definida como a razão entre a quantidade de carga que atravessa certa secção transversal (corte feito ao longo da menor dimensão de um corpo) do condutor num intervalo de tempo. A unidade de medida é o Coulomb por segundo (C/s), chamado de Ampère (A) no SI em homenagem ao físico e matemático francês André-Marie Ampère (1775-1836).
Corrente elétrica - consiste no movimento ordenado de cargas elétricas, através de um condutor elétrico. A corrente elétrica é definida como corrente elétrica real (sentido do movimento dos elétrons) e corrente elétrica convencional (consiste no movimento de cargas positivas).
Condutor - é todo material que permite a mobilidade fácil dos elétrons, sendo os melhores condutores os metais. Quando o material não permite essa mobilidade dos elétrons, ele é dito isolante, por exemplo, madeira. Há dois tipos de corrente elétrica:

Corrente contínua - gerada por pilhas e baterias.
Corrente alternada - gerada por usinas que transformam qualquer tipo de energia em elétrica, a qual chega até nossas casas. A corrente elétrica que circula através dos resistores, pode transformar energia elétrica em energia térmica, sob efeito joule.

Nos capítulos anteriores estudamos as leis e teorias envolvidas com a eletrostática, isto é com a carga em repouso. Neste capítulo começaremos nossos estudos dos fenômenos relacionados com a carga em movimento. Até o ano de 1800 o desenvolvimento técnico da eletricidade consistia meramente em produzir cargas estáticas por fricção. Alguns experimentos nesta época usam recursos naturais, como por exemplo, os raios, para os estudo dos fenômenos eletrostáticos. Em 1752 Franklin realizou o seu famoso experimento produzindo descarga elétrica, em uma arraia (pipa).
Somente, em 1800, aconteceu um evento de grande importância prática: Alessandro Volta (145-1827) inventou a bateria elétrica e com produziu o primeiro fluxo de carga elétrica em um laboratório. Este experimento abriu uma nova era, transformando nossa civilização.
Quando existe um fluxo resultante de carga através de uma área qualquer, dizemos que há uma corrente através desta área. Se um corpo isolado for colocado em um campo eletrostático, as cargas no condutor rearranjam-se de modo a tornar o campo nulo e o potencial constante no seu interior. O movimento das cargas no processo de redistribuição constitui uma corrente transiente de curta duração, que cessa quando o campo no interior do condutor for nulo. Para manter uma corrente contínua precisamos de algum modo, manter uma força sobre as cargas móveis do condutor. Esta força pode ser proveniente, por exemplo, de um campo eletrostático E. Tal foça é denominada "força de arrastamento".
O movimento de uma partícula carregada livre em um condutor é muito diferente da de uma partícula no espaço vazio. Depois de uma aceleração momentânea, ela sofre uma colisão inelástica com uma das partículas fixas no condutor, perde a velocidade que havia adquirido na direção da força motriz, começando tudo novamente. Assim, ela se move no sentido da força de arrastamento com uma velocidade média chamada de velocidade de arrastamento.

POTENCIAL ELÉTRICO

Tensão elétrica é a diferença de potencial elétrico entre dois pontos. Sua unidade de medida é o volt, o nome é homenagem ao físico italiano Alessandro Volta. Em outras palavras, a tensão elétrica é a "força" responsável pela movimentação de elétrons. O potencial elétrico mede a força que experimenta uma carga elétrica no seio de um campo elétrico, expressa na lei de Coulomb, pelo tanto a tensão é a tendência que tem uma carga de ir de um ponto a outro. Normalmente toma-se um ponto que se considera tensão zero e mede-se a tensão do resto dos pontos respeito a este.
Para facilitar o entendimento do que seja a 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, na sua forma para corrente contínua:

U = R . I onde:

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

CARGAS PUNTUAIS

CAMPO ELÉTRICO CRIADO POR CARGAS PONTUAIS

Campo de uma carga pontual - A expressão E= F/q nos permite calcular a intensidade do campo elétrico, quaisquer que sejam as cargas que criam este campo. Vamos aplicá-la a um caso particular, no qual a carga que cria o campo é uma carga puntual.

Consideremos, então, uma carga puntual Q, no ar, e um ponto situado a uma distância r desta carga (fig.05). Se colocarmos uma carga de prova q neste ponto, ela ficará sujeita a uma força elétrica , cujo módulo poderá ser calculado pela lei de Coulumb, isto é,
F = k0 Qq/r2
como E = F/q, obtemos facilmente
E = k0 Q/r2
Portanto, esta expressão nos permite calcular a intensidade do campo em um certo ponto, quando conhecemos o valor da carga puntual Q que criou este campo e a distância do ponto a esta carga. Observe, entretanto, que esta expressão só pode ser usada para este caso (campo criado por uma carga puntual).
2) Campo de várias cargas puntuais
Consideremos várias cargas elétricas puntuais Q1 , Q2 , Q3 etc., como mostra a fig.06.

Suponhamos que desejássemos calcular o campo elétrico que o conjunto destas cargas criam em um ponto P qualquer do espaço. Para isto devemos calcular, inicialmente, o campo1 criado em P apenas pela carga Q1. Como Q1 é uma carga puntual, o valor de E1 poderá ser calculado usando-se a expressão e = k0Q/r2. A direção e o sentido de 1, mostrado na fig.06, foram determinados de acordo com o que vimos na seção anterior. A seguir, de maneira análoga, determinamos o campo 2 , criado por Q2 , o campo 3, criado por Q3 etc. O campo elétrico , existente no ponto P, será dado pela resultante dos campos 1, 2, 3 etc. produzidos separadamente pelas cargas Q1, Q2, Q3 etc., isto é,
= 1 + 2 +3 + ...

Campo de uma esfera - Imaginemos, agora, que tivéssemos uma esfera eletrizada, possuindo uma carga Q distribuída uniformemente em sua superfície. Supondo que o raio desta esfera não seja desprezível, estaremos diante de uma situação nova, isto é, uma carga Q não puntual, criando uma campo elétrico no espaço em torno dela. Para calcular o campo elétrico em um ponto P exterior à esfera (fig.07-a), teríamos que usar um artifício: imaginaríamos a esfera dividida em pequenas porções, de tal modo que a carga /\Q existente em cada porção pudesse ser considerada como uma carga puntual. Cada uma dessas pequenas cargas /\Q criaria em P um pequeno campo /\(fig.07-a), que poderia ser facilmente calculado. O campo em P, devido à carga total, Q, da esfera seria obtido somando-se vetorialmente estes pequenos campos.

Realizando-se esta operação, chega-se ao seguinte resultado: o campo , criado em P pela carga Q da esfera, tem a direção e o sentido mostrado na fig.07-b e seu módulo é dado por
E = k0 Q/r2
onde r é a distância do ponto P ao centro da esfera. Observe que esta expressão é idêntica àquela que nos fornece o campo elétrico criado por uma carga puntual. Concluímos, então, que o campo criado por uma esfera eletrizada, em pontos exteriores a ela, pode ser calculado imaginando-se que toda a carga da esfera estivesse concentrada (como se fosse uma carga puntual) em seu centro. Se na fig.07-b considerássemos um ponto situado bem próximo à superfície da esfera, sua distância ao centro dela seria praticamente igual a R (raio da esfera). Portanto, o campo neste ponto seria dado por
E = k0 Q/R2
Deve-se salientar que a análise que acabamos de fazer só é válida para pontos exteriores à esfera.

Fonte : http://educar.sc.usp.br

CAMPO ELÉTRICO

O vetor campo elétrico - O campo elétrico pode ser representado, em cada ponto do espaço, por um vetor, usualmente simbolizado por e que se denomina vetor campo elétrico. A seguir, encontram-se as características deste vetor.

Módulo do vetor - O módulo do vetor, em um dado ponto, costuma ser denominado intensidade do campo elétrico naquele ponto. Para definir este módulo, consideremos a carga Q, mostrada na fig.02, criando um campo elétrico no espaço em torno dela. Colocando-se uma carga de prova q em um ponto qualquer, como o ponto P1 , por exemplo, uma força elétrica atuará sobre esta carga de prova. A intensidade do campo elétrico em P1 será, por definição, dada pela expressão
E= F/q

A expressão E = F/q nos permite determinar a intensidade do campo elétrico em qualquer outro ponto, tal como P2 , ou P3 etc. De maneira geral, o valor de E será diferente para cada um desses pontos, a não ser em casos especiais.Observe que, de E = F/q obtemos
F = qE
isto é, se conhecermos a intensidade, E, do campo elétrico em um ponto, poderemos calcular, usando a expressão anterior, o módulo da força que atua em uma carga qualquer, q, colocada naquele ponto.
1.2) Direção e sentido do vetor - a direção e o sentido do vetor campo elétrico em um ponto são, por definição, dados pela direção e sentido da força que atua em uma carga de prova positiva colocada no ponto.
Por exemplo: consideremos o ponto P1 mostrado na fig.03. Se uma carga de prova positiva fosse colocada em P1 ela seria, evidentemente, repelida por Q com uma força horizontal para a direita. Portando, em virtude do exposto, o vetor campo elétrico 1 , naquele ponto, seria também horizontal e dirigido para a direita. De modo análogo, podemos concluir que em P2 temos uma vetor2 dirigido verticalmente para cima; pois, se uma carga de prova positiva fosse colocada neste ponto, ela ficaria sob a ação de uma força com aquela direção e naquele sentido. Então, podemos verificar que, em P3 e P4 , os vetores 3 e 4 têm as direções e os sentidos indicados na fig.03.

Suponha, agora, que a carga que cria o campo seja negativa, como mostra a fig. 04. Neste caso, se colocásse-mos a carga de prova positiva em P1 , ela seria atraída por Q com uma força para a esquerda. Portanto, o vetor campo elétrico estaria agora dirigido para a esquerda (sempre no mesmo sentido da força que atua na carga de prova positiva). Seguindo esta orientação, podemos concluir que em P2 , P3 e P4 o vetor campo elétrico será representado pelos vetores 2 , 3 e 4 mostrados na fig. 04.

Movimento de cargas em um campo elétrico
Suponha que uma carga positiva q seja colocada no ponto P1 da fig.03, onde existe um campo elétrico 1 criado por Q. A carga q será repelida por Q com uma força dirigida para a direita e, consequentemente, ela tenderá a se deslocar no sentido desta força. Já que o vetor 1 tem o mesmo sentido desta força, concluímos que a carga positiva q tende a se deslocar no sentido do campo elétrico. Se esta mesma carga positiva q for colocada no ponto P1 da fig.04 (campo criado por carga negativa), ela será atraída pela carga Q e tenderá, também neste caso, a se deslocar no sentido do campo elétrico 1 . De maneira geral podemos verificar que, em qualquer ponto que a carga positiva q for abandonada, ela tenderá a se deslocar no sentido do vetor do campo elétrico existente naquele ponto. Imagine, agora, que coloquemos no ponto P1 da fig.03 uma carga negativa q (lembremos que em P1, existe um campo elétrico 1 dirigido para a direita, produzido pela carga Q). Nestas condições, a carga q será atraída por Q e tenderá, então, a se deslocar em sentido contrário ao campo 1. Se deslocarmos a carga negativa q no ponto P1 da fig.04, ela será repelida pela carga negativa Q e, da mesma maneira, tenderá a se deslocar em sentido contrário ao do vetor 1.

CARGA ELÉTRICA

CARGA ELÉTRICA
Condutores de eletricidadeSão os meios materiais nos quais há facilidade de movimento de cargas elétricas, devido a presença de "elétrons livres". Ex: fio de cobre, alumínio, etc.
Isolantes de eletricidadeSão os meios materiais nos quais não há facilidade de movimento de cargas elétricas. Ex: vidro, borracha, madeira seca, etc.
Princípios da eletrostática1.Cargas elétricas de mesmo sinal se repelem e de sinais contrários se atraem.

Num sistema eletricamente isolado, a soma das cargas elétricas é constante.Corpo negativo: O corpo ganhou elétronsCorpo neutro: Número de prótons = Número de elétronsCorpo positivo: O corpo perdeu elétrons
Medida da carga elétrica
Dq = - n.e (se houver excesso de elétrons)Dq = + n.e (se houver falta de elétrons)e = 1,6.10-19 C ( um vírgula seis multiplicado por dez elevado a menos dezenove)
Dq = quantidade de carga (C)n = número de cargase = carga elementar (C)unidade de carga elétrica no SI é o coulomb (C)É usual o emprego dos submúltiplos:1 microcoulomb = 1mC = 10-6C1 milecoulomb = 1mC = 10-3C

QUESTÕES

1. Na eletrosfera de um átomo de magnésio temos 12 elétrons. Qual a carga elétrica de sua eletrosferA
2. Na eletrosfera de um átomo de carbono temos 6 elétrons. Qual a carga elétrica de sua eletrosfera?
   Um corpo tem uma carga igual a -32. 10-6 C. Quantos elétrons há em excesso nele?
3. É dado um corpo eletrizado com carga + 6,4.10-6C. Determine o número de elétrons em falta no corpo.
   Quantos elétrons em excesso tem um corpo eletrizado com carga de -16.10-9 C?
4. Que tipo de carga elétrica se movimenta em um fio metálico?
   O que são elétrons livres? Eles existem nos materiais condutores ou nos isolantes
5. Quantos tipos de carga elétrica existem na natureza? Como se denominam?
6. Em que condições temos atração entre duas cargas elétricas?
7. E em que condições elas se repelem
8. O que é ligação terra?
   
   

DESCOBERTAS

As primeiras descobertas

De acordo com a Historio, Tales de Mileto, filosofo Grego, que viveu antes de cristo é um dos sete sábios da Grécia. Foi ele o primeiro a observar fenômenos elétricos e tentar explicar cientificamente. Como a sua obra nao foi preservada, sabemos apenas de citações de outros cientistas que viveram depois dele.
Durante muito tempo não foram realizados pesquisas e experimentos sobre eletricidade, conforme os registros que dispomos. A segundo fase da história da eletricidade começou com William Gilbert entre 1500 e 1600. Gilbert era contemporâneo de Galliu é considerado o criador do método experimental. Ele retornou as experiências de Teles e criou o termo “elétrico”.
Foi o físico alemão Otto Vam Guericke que reproduziu as experiências de Gilbert e constatou haver duas espécies de corpos elétricos, ao mesmo tempo em que atrai objetos leves, alguns desses corpos se atreem mutuamente, em quanto outros se repelem, após serem atritados. Deve-se ainda a Von Guericke a construção da primeira máquina eletrostática, provalvemente a primeira da história.

As primeiras explicações

Estudos sobre fenômenos elétricos tiveram prosseguimentos pelo físico inglês Stepfem Gray entre 1666 e 1736, ele verificou que a eletricidade dos corpos pode ser conduzida por meio de fios ligando os corpos. Gray verificou em suas Experiências que alguns fios conduziam eletricidades e outros não conduziam o que ele chamou de condutores e isolantes.

O que se sabe hoje

A idéia de fluido elétrico e dos dois tipos de eletricidade permaneceu por muito tempo. Com o desenvolvimento da ciência da eletricidade e por volta de 1887 e com a descoberta do elétron, partícula elementar da matéria, apareceu uma explicação do que aconteceria de fato quando dois corpos se eletrizam. A explicação completou quando a estrutura do átomo foi mais bem compreendida, no início do século XX.
Sabe-se hoje que todos os corpos são constituídos de átomos. Admite-se que cada átomo possui um núcleo central constituído de nêutrons, partículas sem cargas elétricas. Prótons com partículas positivas e presente no núcleo do átomo e finalmente os elétrons com cargas negativas e girando em torno do núcleo em órbitas chamadas eletrosfera.

A LÂMPADA

Uma grande quantidade de produtos eletrônicos está presente na sociedade: aparelho de TV, DVD player, Rádio, aparelho de som, computador, etc. Entretanto, um dispositivo elétrico existe a vários iluminando as casas e as ruas. Havendo eletricidade, está presente a lâmpada incandescente.
O criador da lâmpada em 1879 foi o invento e empresário norte-americano Thomas Alvo Edison. A lâmpada que ele inventou atravessou o século e ainda existe até hoje. Sabemos que já existem muitos tipos de lâmpadas, como: a fluorescentes de tubo, fluorescente compacta e etc. A lâmpada incandescente tem uma história secular e podemos considerá-la um verdadeiro símbolo da presença da eletricidade em nosso meio.