2º Bimestre: Corrente Elétrica.

Corrente Elétrica

Corrente Elétrica é a taxa de variação da carga em relação ao tempo e é medida em ampères (A).

i=dq/dt

Também definido como fluxo ordenado de cargas que passa dentro de uma carga.

Força Eletromotriz (fem)

Força Eletromotriz (fem) é aquela quando aplicada em um circuito fechado produz corrente elétrica. A fem é obtida através  de baterias e geradores.  Sua simbologia é denotada por e e sua unidade de medida é Volts [V].

ℇ=V -r.i [V]

   A FEM é diferente da diferença de potencial (dpp) apesar de usar as mesmas unidades de medida.    A FEM indica a máxima diferença de potencial de uma bateria ou gerador e dpp considera as

   perdas internas do gerador

Exemplo quando uma pilha de 1,5 Volts é ligada em circuito fechado com uma pequena lâmpada. A fem da pilha produz corrente no circuito e lâmpada acende.

Quando a resistência interna de um gerador é considerado desprezível, fem e ddp tem o mesmo valor.

Lei de Ohm

Os materiais em geral possuem o comportamento característico de resistirem ao fluxo de carga elétrica. Esta capacidade de resistir a corrente elétrica é conhecida por resistência.

A lei de Ohm estabelece que a tensão U em um resistor é diretamente proporcional à corrente i que flui através do resistor.

U=RI [V]

U – (ou diferença de potência) é a energia necessária para mover uma unidade de carga através de um elemento, é medida em volts (V).

Referências

[1] TIPLER, Paul A.: Física Para Cientistas e Engenheiros – Volume 2: Eletricidade e Magnetismo e Ótica. Rio de Janeiro: LTC, 2006.

[2] HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J.. Fundamentos de Física – Volume 3 – Eletromagnetismo. Rio de Janeiro: LTC, 2006.

[3] SADIKU, A. Fundamentos de Circuitos Elétricos. Bookman, 2006.

Roteiro Laboratório 30/03/1016: Resistores

Roteiro Laboratório 2 Capacitores

Procedimentos para a Experiência sobre Capacitância Elétrica

Primeira Parte

Pegue um capacitor de placas paralelas ajustável pela distância.

Com auxílio de um capacímetro meça a capacitância das placas para:

a) d = 2,5 mm

b) d = 5 mm

c) d = 7,5 mm

d) d = 1,0 mm

Considerando que a permissividade do ar seja e₀ = 8,85x10^-12 [F/m], para essas distâncias calcule as capacitâncias para as respectivas distâncias.

 Segunda Parte

Pegue dois capacitores um de código 104 e o outro com código 473 e em seguida meça suas capacitâncias. Com o protoboard monte os circuitos a seguir:

     1.   Dos arranjos montados de capacitores, identifique cada um dos arranjos e diga quem está associado em série ou paralelo?

    2.  Sabendo que o capacitor 473 tem capacitância igual a 47 nF e 102 tem capacitância igual a 1 nF. Calcule a capacitância equivalente (C_equivalente) de cada arranjo.

    3.   Através do multímetro faça a medição da capacitância equivalente de cada arranjo, em relação aos valores calculados os valores são próximos?

    4.   No circuito a seguir: calcule a capacitância, monte o circuito no protoboard e meça a capacitância com o multímetro.

     

Resistência Elétrica (Aula 18/03/2016)

Resistência Elétrica
Os materiais em geral possuem o comportamento característico de resistirem ao fluxo de carga elétrica. Esta capacidade de resistir a corrente elétrica é conhecida por resistência.
A resistência pode ser escrita por:

Resistividade dos materiais:

Tipos de Resistências Elétricas

Associação de Resistores

Referências

[1] TIPLER, Paul A.: Física Para Cientistas e Engenheiros – Volume 2: Eletricidade e Magnetismo e Ótica. Rio de Janeiro: LTC, 2006.

[2] HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J.. Fundamentos de Física – Volume 3 – Eletromagnetismo. Rio de Janeiro: LTC, 2006.

[3] SADIKU, A. Fundamentos de Circuitos Elétricos. Bookman, 2006.

Capacitores e dielétricos

Capacitor

É um elemento de circuitos elétricos (passivo) cuja finalidade é armazenar cargas através da energia do campo elétrico.

Um capacitor consiste em dois condutores isolados (placas), que possuem cargas iguais, mas de sinais opostos +q e –q. A capacitância C é definida por :

Q = CV

Onde V é a diferença de potencial entre as placas. A unidade SI de capacitância é o farad (F = 1 coulomb por volt).

Um capacitor é constituído por duas placas condutoras separadas por um isolante (ou dielétrico).

Três fatores determinam o valor da capacitância:

1 – Área da superfície das placas – quanto maior a área, maior a capacitância.

2 – O espaçamento entre as placas – quanto menor a distância entre as placas maior a capacitância.

3 – A permissividade do material -  quanto maior a permissividade, maior capacitância. 

Capacitor de Placas Paralelas

Um capacitor de placas planas e paralelas, de área A e separação d, tem capacitância:

Capacitor Cilíndrico

Um capacitor cilíndrico consiste em dois longos cilindros coaxiais, de comprimento L. Os raios internos são a e b, e capacitância é:

Associação de Capacitores

Referências

[1] TIPLER, Paul A.: Física Para Cientistas e Engenheiros – Volume 2: Eletricidade e Magnetismo e Ótica. Rio de Janeiro: LTC, 2006.

[2] HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J.. Fundamentos de Física – Volume 3 – Eletromagnetismo. Rio de Janeiro: LTC, 2006. 

Potencial Elétrico 11/03/2016

Energia Potencial Elétrica

A energia potencial elétrica de um sistema de cargas pontuais é o trabalho necessário para reunir o sistema, com cargas inicialmente em repouso e infinitamente distantes umas das outras. Para duas cargas: 

Variação do Potencial Elétrico e Trabalho

Variação da energia potencial elétrica de um objeto carregado ocorre quando este se move por influencia de um campo elétrico de um ponto inicial i para um ponto final f é :

Onde Wif é o trabalho realizado pelo campo elétrico.

Em sistema onde tem uma carga em repouso e uma carga teste. Quando uma carga teste q0 é movida de um ponto infinito (∞) para um ponto de interesse. O trabalho pode ser reescrito da seguinte forma:

Diferença de Potencial Elétrico 

Definição da diferença de potencial ∆V entre dois pontos num campo como:

Sendo q0 a carga teste sobre o qual o trabalho é realizado pelo campo elétrico.

Potencial Elétrico

O potencial num ponto é:

A unidade SI de potencial é o volt: 1 volt = 1 joule/coulomb.

O potencial devido a uma única carga pontual é:

 Superfícies Equipotenciais

São superfícies de um campo elétrico, onde todos os pontos apresentam mesmo potencial elétrico, ou seja, suas linhas de força são sempre perpendiculares a sua superfície.

Referências

[1] TIPLER, Paul A.: Física Para Cientistas e Engenheiros – Volume 2: Eletricidade e Magnetismo e Ótica. Rio de Janeiro: LTC, 2006.

[2] HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J.. Fundamentos de Física – Volume 3 – Eletromagnetismo. Rio de Janeiro: LTC, 2006.

4ª semana: Aplicações da Lei de Gauss

Linha infinita de carga:

O campo elétrico, num ponto, criado por uma linha infinita de carga, com densidade linear de carga constante l [C/m], está numa linha infinita de carga, com densidade perpendicular à linha de carga e tem módulo igual a:

Onde r é a distância perpendicular da linha de carga ao ponto.

Chapa Infinita de Carga:

O campo elétrico criado por uma chapa infinita (ou plano infinito) de carga com densidade superficial de carga constante σ [C/m] é perpendicular ao plano da chapa e tem módulo.

Casca esférica: 

O campo elétrico fora de uma casca esférica de carga, de raio R e carga total q, tem direção radial e módulo

A carga se composta para pontos externos como se estivesse concentrado no centro da casca. O campo dentro de uma casca esférica uniformemente carregada é exatamente zero:

E = 0 (casca esférica, para r  <  R).

Esfera Sólida

O campo elétrico dentro de uma esfera uniformemente carregada tem direção radial e módulo igual a:

Referências

[1] TIPLER, Paul A.: Física Para Cientistas e Engenheiros – Volume 2: Eletricidade e Magnetismo e Ótica. Rio de Janeiro: LTC, 2006.

[2] HALLIDAY, D.; RESNICK, R.; WALKER, J.. Fundamentos de Física – Volume 3 Eletromagnetismo. Rio de Janeiro: LTC, 2006.