Taina Apparicio - Eletricidade

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Eletricidade A eletricidade é um ramo da Física que se divide em três partes: eletrostática, eletrodinâmica e eletromagnetismo.

A eletricidade é um ramo da física responsável pelo estudo de fenômenos da carga elétrica, que se divide em três partes: •

Eletrostática: estuda os efeitos produzidos por cargas elétricas em repouso;

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Eletrodinâmica: estuda as cargas elétricas em movimento;

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Eletromagnetismo: vemos os efeitos produzidos por essas cargas no espaço ao redor desse caminho.

Em eletricidade, aprendemos que os corpos são dotados de átomos que possuem prótons, elétrons e nêutrons, em que os prótons são as partículas subatômicas positivas e os elétrons, as partículas negativas. As cargas elétricas em movimento ordenado constituem corrente elétrica. As cargas que constituem esta corrente são os elétrons livres:

Corrente Elétrica O principal fator da corrente elétrica é possuir as propriedades que a carga em repouso não possui, entre tais propriedades estão: •

Efeito Térmico – Quando a corrente passa por um condutor, produzindo calor e este condutor se aquece.

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Campo Magnético – Quando a corrente passa por um condutor e, ao redor dele, se produz um campo magnético, fazendo a corrente se comportar como um ímã.

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Efeito Químico – A corrente produz uma ação chamada eletrólise.

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Efeitos Fisiológicos – Dor e choque, ocasionados pelo fato de todos os tecidos vivos possuírem substâncias coloidais que, por sua vez, sofrem a ação da eletricidade. Essa ação sobre os nervos sensitivos dá a sensação de dor, já nos nervos motores dá a sensação de choque.

A intensidade da corrente elétrica é a divisão entre a carga e a variação do tempo, sendo representada pela seguinte equação matemática:

Em que: i = intensidade da corrente elétrica (unidade no SI Àmpere - A) Q = carga elétrica (unidade no SI Coulomb - C) Δt = variação do tempo (unidade no SI segundo – s)

Condutores e isolantes A estrutura atômica dos materiais determina se eles serão condutores ou isolantes elétricos. A diferença está na chamada camada de valência.

Cotidianamente estamos em contato com elementos que são condutores elétricos e outros que são isolantes elétricos. O que diferencia esses elementos, permitindo que uns possuam maior facilidade de conduzir eletricidade do que outros, é a estrutura atômica de cada substância.

Condutores

Os elétrons possuem facilidade de se movimentar pelo material, tornando a substância em questão um bom condutor de eletricidade. De modo geral, os metais são excelentes condutores elétricos.

Isolantes

Eles são também chamados de dielétricos. Os elétrons que formam esses materiais não têm facilidade de movimentação. Isopor, borracha, madeira seca, vidro, entre outros, são exemplos de materiais isolantes elétricos.

Semicondutores

Os

materiais

denominados

de semicondutores possuem

propriedades

elétricas

intermediárias entre condutores e isolantes. As condições físicas às quais o material é submetido determinam se ele se comportará como condutor ou como um isolante.. O silício e o germânio são exemplos de materiais com essa característica.

Supercondutores

Os supercondutores são materiais que oferecem baixíssimas resistências à passagem de corrente elétrica.

Rigidez dielétrica

Todos os materiais isolantes elétricos apresentam um máximo de valor de campo elétrico que podem suportar. Se esse valor máximo for ultrapassado, o material, mesmo sendo isolante, passará a se comportar como condutor. Quando isso ocorre, dizemos que a rigidez dielétrica do material foi rompida. Tomando o papel como exemplo, para romper a sua rigidez dielétrica, são necessários 16 kV/mm, ou seja, para que a rigidez do papel seja rompida, são necessários 16000 volts para cada milímetro de substância.

Carga positiva e carga negativa Quando um corpo está eletrizado, ele possui uma carga elétrica, já quando não se encontra eletrizado ele está neutro ou descarregado. Os cientistas constataram que dois quaisquer desses corpos, ao se aproximarem, apresentam dois comportamentos diferentes; -os dois corpos se atraem; -os dois corpos se repelem. Os dois tipos de carga elétrica foram denominados: -carga negativa; -carga positiva. Conclui-se que cargas elétricas de mesmo sinal se repelem, e as cargas de sinais opostos se atraem.

A eletrização por contato Considere duas esferas condutoras A e B, uma eletrizada (A) e outra neutra (B). Ao colocarmos a esfera A, positivamente carregada, em contato com a esfera B, aquela atrai parte dos elétrons de B. Assim, A continua eletrizada positivamente, mas com uma carga menor, e B, que estava neutra, fica eletrizada com carga positiva. Essa é a maneira mais simples de se eletrizar um corpo. Quando dois corpos são encostados ou ligados por fios, pode haver a passagem de elétrons de um para o outro. Para que se realize esse tipo de eletrização, os corpos e os fios devem ser condutores, e nunca isolantes. Podemos dizer então que, se um corpo eletrizado negativamente (com excesso de elétrons) é encostado em outro, neutro, parte de seus elétrons passará para este, que também ficará eletrizado negativamente.

Se o primeiro corpo estivesse carregado positivamente (com falta de elétrons), ele retiraria elétrons do corpo neutro, de maneira que ambos ficariam com falta de elétrons e, portanto, eletrizados positivamente.

De acordo com o princípio da conservação das cargas elétricas, a soma algébrica das cargas elétricas negativas e das cargas positivas, supondo estar o sistema eletricamente isolado, é constante. Por exemplo: Suponhamos que dois corpos A e B, isolados de qualquer influência externa, possuam inicialmente as cargas QA e QB, respectivamente. Se eles forem colocados em contato, haverá uma troca de cargas elétricas entre eles, de modo que, após algum tempo, as cargas respectivas serão cargas, podemos escrever:

e

. De acordo com o princípio da conservação das

Na eletrização por contato, a troca das cargas depende das dimensões dos condutores. Se considerarmos que os corpos têm as mesmas dimensões e a mesma forma, sendo, por exemplo, esferas de mesmo raio, após o contato apresentarão cargas iguais. A equação matemática que representa o equilíbrio de cargas, em condutores idênticos, é:

Onde Q é a carga do equilíbrio eletrostático, ou seja, a carga comum aos dois corpos, após o contato.