Capítulo 1.1 - Energia:  é uma grandeza que caracteriza um sistema físico, mantendo o seu valor independente das transformações que ocorrem nesse sistema, expressando, também, a capacidade de modificar o estado de outros sistemas com os quais interage.

O símbolo de energia é T ( tau ) e a sua unidade de medida é o JOULE [ J ].
Um dos processos de transformação de energia elétrica em química é denominado Eletrólise.

Nenhum processo de transformação de um tipo de energia em outro é ideal. Isso significa que sempre há energias indesejáveis, que são denominadas perdas. Podemos citar a lâmpada incandescente, em que uma parte da energia elétrica é convertida em energia luminosa ( desejável ) e outra parte é convertida em calor ( perda ).

Capítulo 1.2 - Primeiro Contato com a Eletricidade:

Eletricidade é uma forma de energia associada aos fenômenos causados por cargas elétricas em repouso ( eletrostática ) e em movimento (eletrodinâmica).

Comportamento da Eletricidade em um circuito simples de Lanterna: Ao fechar a chave S , a bateria fornece corrente elétrica à lâmpada. Portanto, a bateria converte a energia química em elétrica, a corrente elétrica "transfere" essa energia à lâmpada, que a converte em energia luminosa ( desejável ) e térmica (perda ) por meio de sua resistência elétrica.

Capítulo 2 - Princípios da Eletrostática:

2.1 Carga Elétrica: A eletrostática estuda os fenômenos relacionados às cargas elétricas em repouso.
Os átomos presentes em qualquer material são formados por elétrons, que giram em órbitas bem determinadas em torno do núcleo que, por sua vez, é constituído por prótons e nêutrons.

A diferença desses elementos que formam o átomo esta na característica de suas cargas elétricas.
O Próton tem carga elétrica positiva, o Elétron  tem carga elétrica negativa e o Nêutron não tem carga elétrica. Os átomos são, em princípio, eletricamente nêutrons, pois o número de prótons é igual ao número de elétrons, fazendo com que a carga total positiva anule a carga total negativa.

O princípio fundamental da eletrostática é chamado de princípio da atração e repulsão, cujo enunciado é: " Cargas elétricas de sinais contrários se atraem e de mesmos sinais se repelem". A carga elétrica fundamental é simbolizada pela letra "q" e sua unidade de medida é o coulomb [ C ]. O módulo da carga elétrica de um próton e de um elétron vale: q = 1,6 . 10 ^ -19 [ C ].  No átomo, os prótons atraem os elétrons das órbitas em direção ao núcleo. Porém, como os elétrons realizam um movimento circular em torno do núcleo, surgem neles forças centrifugas de mesma intensidades, mas em sentido contrário, anulando as forças da atração, mantendo os elétrons em órbita.

Condutores e Isolantes: Quanto mais afastado do núcleo está um elétron, maior é a sua energia, porém mais fracamente ligado ao átomo ele está.

Os materiais condutores são aqueles que conduzem facilmente eletricidade, como Cobre e Alumínio.

Nos condutores metálicos, os elétrons da última órbita dos átomos estão tão fracamente ligados aos seus núcleos que, à temperatura ambiente, a energia térmica é suficiente para libertá-los dos átomos, tornando-os elétrons livres, cujos movimentos são aleatórios. Isso significa que, nos condutores metálicos, a condução da eletricidade dá-se basicamente pela movimentação de elétrons.

Os materiais isolantes são aqueles que não conduzem eletricidade, como Ar, Borracha e Vidro.

Os isolantes, os elétrons da última órbita dos átomos estão fortemente ligados aos seus núcleos, de tal forma que, à temperatura ambiente, apenas alguns elétrons conseguem se liberar. A existência de poucos elétrons livres praticamente impede a condução da eletricidade em condições normais.

2.2 - Eletrização dos Corpos: Podemos eletrizar um corpo com carga "Q" por meio da ionização dos seus átomos, isto é, retirando ou inserindo elétrons em suas órbitas, tornando-os íons positivos ( cátions ) ou íons negativos ( ânions ). Retirando elétrons dos átomos de um corpo ele fica eletrizado positivamente, pois o número de prótons fica maior que o número de elétrons. Por outro lado, inserindo elétrons nos átomos de um corpo, ele fica eletrizado negativamente, pois o número de elétrons fica maior que o número de prótons. Assim, a carga "Q" de um corpo pode ser calculada multiplicando a carga "q" de um elétron pelo número "n" de elétrons inseridos ou retirados do corpo: " Q = n.q " ; em que: "q" = 1,6.10 ^ -19 C (carga de um elétron ); "n" positivo = número de elétrons inseridos; "n" negativo = número de elétrons retirados.

Processo de Eletrização: Os processos básicos de eletrização dos corpos são: Atrito, Contato e Indução.

Eletrização por Atrito: Atritando dois materiais isolantes diferentes, o calor gerado pode ser suficientes para transferir elétrons de um material para o outro, ficando ambos os materiais eletrizados, sendo um positivo ( o que cedeu elétrons ) e outro negativo ( o que recebeu elétrons ).

Eletrização por Contato: Se um corpo eletrizado negativamente é colocado em contato com outro neutro, o excesso de elétrons do corpo negativo será transferido para o neutro até que ocorra o equilíbrio eletrostático. Assim, o corpo neutro fica eletrizado negativamente.

Eletrização por Indução: Aproximando um corpo eletrizado positivamente de um corpo condutor neutro isolado, os seus elétrons livres serão atraídos para a extremidade mais próxima do corpo positivo. Dessa forma, o corpo neutro fica polarizado, ou seja, com excesso de elétrons numa extremidade ( pólo negativo ) e falta de elétrons na outra ( pólo positivo ).

Aterrando o pólo positivo desse corpo, ele atrairá elétrons da Terra, até que essa extremidade fique novamente neutra. Desfazendo o aterramento e afastando o corpo com carga positiva, o corpo inicialmente neutro fica eletrizado negativamente.

2.3 - Campo Elétrico: Uma carga cria ao seu redor um campo elétrico "E" que pode representar por linhas de campo radiais orientadas, uma vez que é uma grandeza vetorial, sendo que a sua unidade de medida é Newton / Coulomb [ N / C ].

Se a Carga é positiva, o campo é divergente, isto é, as linhas de campo saem da carga.
Se a Carga é negativa, o campo é convergente, isto é, as linhas de campo chegam à carga.

A intensidade "E" do campo elétrico criado por uma carga "Q" é diretamente proporcional à intensidade dessa carga e da constante dielétrica do meio K, e é inversamente proporcional ao quadrado da distância "d" entre a carga e o ponto considerado. Matematicamente, tem-se: " E = K . Q / d ²  ". em que: K = 9 . 10 ^ 9 N.m² / C² ( no vácuo e no Ar ); Q = módulo da carga elétrica em Coulomb [ C ] e d = distância, em metro [ m ].

Comportamento das Linhas de Campo: Vamos analisar agora como se comportam as linhas de campo em quatro situações diferentes:

Cargas Diferentes: Quando duas cargas de sinais contrários estão próximas, as linhas de campo divergentes da carga positiva tendem a convergir para a carga negativa. Por isso, a força entre as cargas é de atração.

Cargas Iguais: Quando duas cargas de mesmos sinais estão próximas, se elas são positivas, as linhas de campo são divergentes para ambas as cargas, e se elas são negativas, as linhas de campo são convergentes para ambas as cargas. Por isso, a força entre elas é de Repulsão.

Quando duas placas paralelas são eletrizadas com cargas de sinais contrários, surge entre elas um campo elétrico uniforme, caracterizado por linhas de campo paralelas.

2.4 - Força Elétrica: Considerando uma região submetida a um campo elétrico "E" uniforme.

Colocando uma carga "Q" num ponto dessa região, essa carga ficará sujeita a uma força "F", cuja unidade de medida é Newton [ N ] e cujo módulo pode ser calculado por: " F = Q . E " . em que: Q = módulo da carga elétrica, em coulomb [ C ]; E = módulo do campo elétrico, em newton / coulomb [N / C ].

Se a carga é positiva, a força age no mesmo sentido da linha de campo, e se a carga é negativa, a força age no sentido contrario ao da linha de campo. Na realidade, essa força que age na carga é de atração ou repulsão entre "Q" e a carga geradora desse campo elétrico.

Lei de Coulomb: Como decorrência do estudo elétrico gerado por uma carga e da força que surge em outra carga colocada nesse campo, pode-se deduzir a expressão que nos dá o módulo da força de atração ou de repulsão entre duas cargas elétricas, devido à interação dos seus campos elétricos.
Essa expressão é denominada Lei de Coulomb : " F = K . Qa . Qb / d ² " em que: K = 9 . 10 ^ 9 N.m² / C ² ( no vácuo e no Ar ); Qa e Qb = módulos das cargas, em Coulomb [ C ]; d = distância, em metro [ m ] .

2.5 - Potencial Elétrico: Vimos que numa região submetida a um campo elétrico, uma carga fica sujeita a uma força, fazendo com que ela se movimente. Isso significa que em cada ponto dessa região existi um potencial para a realização de trabalho, independente de carga ali colocada.

O símbolo de potencial elétrico é "V" e sua unidade de medida é volt [ V ]. Na realidade, esse potencial depende da carga Q geradora do campo elétrico, sendo que, quanto maior a distância "d" entre o ponto considerado e a carga geradora, menor é o potencial elétrico V.

O potencial elétrico é uma grandeza escalar, podendo ser positivo ou negativo, dependendo de a carga ser positiva ou negativa. Matematicamente: " V = K . Q / d " ; em que: K = 9 . 10 ^ 9 N.m² / C ² ( no vácuo e no Ar ); Q = valor absoluta da carga elétrica, em coulomb [ C ]; "d" = distância, em metro [ m ].

Por essa expressão, vê-se que uma carga positiva cria ao seu redor potenciais positivos e uma carga negativa cria ao seu redor potenciais negativos. Numa superfície em que todos os pontos são equidistantes em relação à carga geradora, os potenciais são iguais. Nesse caso, elas são denominadas superfícies equipotenciais.

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Note on Circuito Elétrico CC ( 6º ), created by Jean leal on 07/20/2014.

Circuito Elétrico CC ( 6º )