A energia é uma grandeza física fundamental para a sobrevivência humana. Por meio dela é possível garantir a vida, assim como os mecanismos energéticos fazem parte da construção de tecnologias e do desenvolvimento da sociedade. Nesse contexto, a eletricidade, com seus fenômenos, é um grande ramo do estudo energético.
Dada a importância desse assunto para a sociedade, frequentemente, os vestibulares cobram questões relacionadas com os processos e cargas elétricas. Para te ajudar com isso e impulsionar sua preparação para as provas, o Estratégia preparou um artigo com as principais fórmulas e tópicos de eletricidade. Acompanhe a seguir!
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O que é eletricidade?
A eletricidade é um ramo da física que estuda os fenômenos relacionados com cargas elétricas. Por exemplo, a passagem de correntes elétricas nos fios, as descargas elétricas nos relâmpagos e raios, a interação que esquenta a água nos chuveiros, entre outros.
Para entender a eletricidade, é importante saber que existem cargas elétricas positivas, negativas e neutras. Elas são nomeadas da seguinte maneira: os prótons possuem carga positiva, os nêutrons apresentam carga neutra e, por fim, os elétrons têm carga negativa.
O estudo da eletricidade pode se subdividir em diferentes ramos, como a eletrostática, o eletromagnetismo e a eletrodinâmica. Continue lendo e entenda melhor!
Eletricidade estática
Entender a eletricidade estática, ou simplesmente eletrostática, se relaciona com as cargas elétricas que estão em repouso. Em geral, abrange os conceitos de eletrização, força eletrostática, campo e potencial elétrico.
Eletrização
O processo de eletrização diz respeito às alterações no equilíbrio elétrico de um objeto, a partir de diferentes manobras.
Por exemplo, quando dois objetos de carga total neutra se chocam a partir de um atrito, elétrons podem transitar entre eles, de forma que apresentam uma modificação na composição eletrostática. Como na imagem:
Isso também pode acontecer por meio do contato entre objetos com diferentes cargas totais, de forma que ambos se tocam e tendem ao equilíbrio elétrico. Nesse caso, se juntos possuem um valor de 20 cargas positivas, ambos terminam o procedimento com 10 cargas. Observe com a figura:
Por fim, a eletrostática também admite o processo de eletrização por indução, no qual a aproximação de um objeto com cargas elétricas permite a polarização das cargas em objetos que estão neutros e, com isso, ocorre a alteração do equilíbrio. Compreenda melhor com o esquema abaixo:
Eletricidade dinâmica
A eletrodinâmica, ou eletricidade dinâmica, diz respeito à geração de corrente elétrica, ou seja as cargas e elétrons em movimento. É a partir dela que surgem os conceitos de circuitos elétricos, resistores, geradores, capacitores, indutores e outros.
A compreensão desses fenômenos foi essencial para o surgimento da energia elétrica, geração de luz e calor, entre outros processos que permitem a criação de chuveiros, lâmpadas, carros elétricos, circuitos tecnológicos e outros objetos importantes do cotidiano.
Eletricidade e magnetismo
A interação entre eletricidade e magnetismo por meio do eletromagnetismo. Nessa área da física, percebe-se que a variação de campos magnéticos que estão próximos a condutores elétricos é capaz de gerar forças atrativas ou repulsivas entre os corpos.
Essas relações se dão por meio da indução eletromagnética. Esse tipo de mecanismo está presente em lanternas, onde a agitação de um ímã próximo a uma bobina pode gerar correntes elétricas alternadas, capazes de energizar um led e possibilitar a iluminação.
Conceitos em eletricidade
Agora que você já conhece os principais ramos do estudo da eletricidade, é importante estar antenado sobre alguns conceitos básicos desse assunto, como a corrente, a carga, o campo e o potencial elétricos.
Carga elétrica
A carga elétrica de um corpo representa a quantidade de elétrons em desequilíbrio naquele objeto, sua unidade padrão é o C, chamado de Coulomb. Para obter seus valores, a fórmula relaciona a diferença entre o número de prótons e elétrons e, depois, multiplica pela quantidade de energia presente em cada elétron. Veja:
Q = n . e
Em que
- n = prótons – elétrons; e
- e é a carga elementar presente em 1 elétron e= 1,6.10-19.
Em um exemplo hipotético, um objeto possui 20 prótons e 10 elétrons. Então:
n = 20 – 10 => n=10
Q = 10.1,6.10-19
Q=1,6.10-18 C
Corrente elétrica
A corrente elétrica (i) indica a quantidade de cargas elétricas que se movimentam na região, com base na unidade de tempo. Ela é alcançada a partir da seguinte equação:
i = ΔQ/Δt
Ou seja, relaciona o número de elétrons que passam na região em um determinado tempo. A unidade padrão é fornecida em amperes, simbolizada por A.
Potencial Elétrico
O potencial elétrico (U) é a capacidade de um corpo elétrico realizar trabalho ao alterar de posição. Ele é medido em Joules (J) por segundo (s), também chamado de volt (V).
Na eletrodinâmica, sua fórmula é dada por U = R.i, em que R representa a resistência do circuito e i é a corrente elétrica.
É importante citar que para diferentes usos da eletricidade, é possível admitir fórmulas diversas para cada conceito aqui tratado. Por exemplo, em eletrostática, U é relacionado a partir da distância entre corpos de diferentes (d), suas cargas (Q e q) e uma constante padronizada (K).
U = K.q.Q/d
Além de todas as nuances aqui tratadas, o tema de eletricidade pode aparecer de maneira interdisciplinar, inclusive como pauta para redação a partir da contextualização da crise energética.
Questão de eletricidade
Com base na sua leitura, tente responder a seguinte questão de vestibular sobre eletricidade. Depois, compare seu raciocínio com a resolução proposta pela Coruja. Por fim, observe suas habilidades e se atente para aqueles pontos em que você precisa aprimorar sua lógica física.
CEFET-MG 2005
Se dois corpos forem eletrizados por _________________, ficarão carregados com cargas de mesmo sinal, enquanto que, se o processo for de eletrização por _______________, estas terão o mesmo módulo e sinais opostos.
A alternativa correta que completa, respectivamente, as lacunas é
a) atrito, indução.
b) atrito, contato.
c) contato, atrito.
d) indução, contato.
e) contato, indução.
Quando os corpos são eletrizados por atrito, terminam o processo com cargas de sinais diferentes e módulos iguais.
Quando os corpos interagem por contato, a soma da carga do sistema é dividida entre o número de objetos e todos finalizam o processo com cargas iguais.
Por fim, no processo de indução, as cargas obtidas também são opostas e podem apresentar módulos distintos. Por essa razão, a resposta correta é a letra C.
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